21世紀建筑節能展望

劉源

摘要：21世紀以來發展起來的一些建筑節能新技術擁有很多的優點，環境污染和能源短缺，已成為當今世界經濟可持續發展面臨的兩大難題。尋求經濟效益好，資源消耗少，環境污染少的處理技術極為迫切。這不僅需要在技術層面上不斷優化，更需要在處理理念上有所革新。21世紀以來發展起來的一些建筑節能新技術擁有很多的優點，本文針對建筑節能技術的發展方向，以建筑熱泵技術為例，嘗試窺探現代建筑節能新技術的發展脈搏。

關鍵詞：建筑節能；系統分析；新技術；展望

中圖分類號：TU20 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0141-01

1建筑中節能減排技術的發展——以建筑熱泵技術為例

2012年冬季，中國多地遭遇嚴重霧霾天氣，空氣重度污染，北京、天津、河北等地PM2.5指數更是屢屢出現“爆表”的情況。“厚德載‘霧，自強不‘吸”變成了新時代環境污染的真實寫照。建筑節能技術擁有很多方面的表現，包括節能材料的選取，節能機構的排布，以及一些先進節能原件的選取，其中熱泵系統是建筑節能領域在近幾年應用十分廣泛的一種建筑節能新技術，而且在近幾年的發展過程中也逐步演變為極具有代表性的建筑節能技術，對于建筑熱泵技術進行分析，十分有利于其建筑節能技術進一步發展和完善。

熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置。在日常生活中，空氣、地下水、淺表水、土壤等都是熱泵熱水器理想的低溫熱源，它們所含的能量來自于太陽對地球表面的輻射。熱泵技術是一種環保、高效節能的技術，能給國家、社會和家庭帶來實際的經濟效益，應大力研究和推廣應用。

對于城市生活污水熱能的應用研究從20世紀80年代就開始了，但目前污水源熱泵系統絕大多數設在城市污水處理廠或者在城市污水主干管，很少將污水源熱泵系統直接設在城市居住小區內。相關文獻對高校小型室內建筑以及大型室內建筑進行了有益的探索，并積累了相關的工程實踐經驗。

目前，熱泵技術在熱水器行業的應用也屬熱點，這是熱泵技術在制取熱水方面的應用。它是一種通過消耗部分高品質的電能，把熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源、制取生活熱水的裝置，轉移到高溫熱源的熱量包括所消耗的電能（用來驅動壓縮機、風機、循環水泵）和從低溫熱源吸收的熱量。常見的熱泵熱水器包括水源熱泵熱水器和空氣源熱泵熱水器等。

空氣源熱泵熱水器是一種新型的熱水器，具有節能、環保、經濟、使用便利等諸多優點，與其他形式熱水器相比較，運行穩定、安全舒適、管理操作方便，十分適合家庭使用。此外，將空氣源熱泵與水源熱泵結合、將空氣源熱泵與地源熱泵結合、將空氣源熱泵與太陽能結合的雙源熱泵技術在熱泵及制冷領域研究也很廣泛。雙源熱泵機組的效率更高，更加節能環保，同時也克服了單一熱源熱泵機組運行不穩定以及適用工況單一、使用范圍狹小的局限。

總之，安全、舒適、低碳、新興技術將持續接力成為熱泵熱水器行業發展的關鍵詞。根據國際能源署估算，熱泵技術（包括地源、水源、空氣源）可以減少全球8%的二氧化碳排放。

2基于熱泵技術的建筑利用高效節能系統的設計方案淺析

以往的單一熱源熱泵機組和雙源熱泵機組研究通常都是對于大型賓館、飯店、寫字樓、工廠以及高校室內建筑而言的。而小型的家用型雙源熱泵機組的研究尚顯不足。建筑利用高效節能系統在將污水源與空氣源熱泵同時應用于民用建筑方面進行了有益探索。家庭的洗浴污水、室內建筑排氣、廚房污水和廚房抽油煙機排氣等這些熱源目前尚未得到有效利用。基于熱泵原理，我們設計了新型的家庭生活余熱高效回收系統，綜合利用室內建筑污水與排氣的熱能，將這部分能量用于加熱生活用水，從而使廢熱、余熱能夠得到重新再利用，降低了能量的消耗。

2.1建筑利用高效節能系統的原理設計

基于逆卡諾循環原理，設計整個循環流程，由蒸發器、壓縮機、冷凝器、節流閥等構成一個制熱循環系統。依據制熱循環原理，室內建筑排氣在蒸發器I處與工質換熱，實現一級加熱；室內建筑廢水在蒸發器Ⅱ處與工質換熱，實現二級加熱。經過兩級熱源加熱后生成的飽和工質蒸汽輸送至壓縮機壓縮生成過熱蒸汽，過熱蒸汽在冷凝器冷凝放熱預熱洗浴用水，冷凝后的低溫液態工質經由節流閥絕熱膨脹后輸送至Ⅰ號蒸發器，進入下一次循環。

整個循環過程，利用少量的高品位的電能，通過對污水、廢氣中的余熱高效回收利用，降低了加熱洗浴用水的整體電能能耗。

2.2建筑利用高效節能系統的布局設計

結合系統制熱循環原理，系統整體布置大致為：Ⅰ號換熱器（即蒸發器I）置于室內建筑頂部隔間，下設風扇，用于吸收室內建筑排氣的熱能，經換熱后的氣體經由管道排出室外；Ⅱ號換熱器（即蒸發器Ⅱ）置于室內建筑底層隔板內，與地漏相結合，用于吸收室內建筑廢水的熱能，經換熱后的廢水排至下水管道；Ⅲ號換熱器（即冷凝器）也置于室內建筑頂部，與Ⅰ號換熱器、膨脹閥的布置相協調，冷凝器與儲水箱相結合用于加熱自來水，不足熱能以及維持溫度所需熱能由電阻獲得；壓縮機位于室內建筑底部隱藏密閉設計，節約空間并能夠有效降低噪音。