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| 南方地区建筑节能技术研究(一) |
| 加入时间：2012-03-20 来源：本站 作者：liting |
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现在从政府到开发商，到业主都认为建筑节能这件事情非常重要，尤其是提出要降低能耗20％，各地政府都把建筑节能作为实现重大战略目标的一个主要措施，于是各种建筑节能的记住就都纷纷而出。但是我今天想利用这个机会简单的分析一下各种各样的节能技术，看看它们能在什么样的场合，哪些地区条件环境下适合，哪些地区又不是太适合。
首先，我们看一下中国的建筑能源状况，按照各种方面的统计，目前我们国家有四百亿平米的建筑物，其中240亿在农村，160亿在城市。但是主要能源消耗在建筑物里面城市占大头，农村因为经济相对还比较落后，所以比较少。这两个及起来是两笔帐，现在采暖用到我们国家整个煤产量的2％，用我们国家电总量的三分之一。目前中国的建筑用能占了中国总的商品能源的20％到22％。这个数尽管说比例并不是非常大，但是我们国家是全世界的制造中心，是制造业的出口大国，相当多的能源消耗用在产品加工上了。尽管这样建筑运行还占了20％到22％，所以说这个比例还是很大的。
跟发达国家比较是怎么样的呢？这个图是每平米中国的建筑物跟美国、加拿大、日本和西欧国家相比较的情况。这个是中国总建筑物按每平米算，这个是城市每平米的建筑用能，尽管我们城市比农村高的多，但是现在按每平米每年耗电是美国的三分之一，是加拿大的三分之一，只是欧洲的一半。
我们再看人头，人消耗在建筑物里面的情况。跟美国比我们城市是2000瓦每年每人，美国是1.4万瓦，所以是美国的七分之一，是欧洲和日本的三分之一，这个就是中国建筑用能的状况。
这样一来好像是中国和国外来相，和发达国家相比能源消耗已经很低了，为什么呢，主要是咱们的生活方式不一样，建筑的使用方式不一样，水平不一样导致建筑用能有这么大的差别。这个是刚刚世界自燃保护基金会公布的年度报告，它是两个星期之前在我们的能耗楼里面宣布的。
这个横坐标是生活水平，纵坐标叫做生态足迹，就是这个国家平均每个人占用了地球上多少资源。所以越往右就越表示这个国家的人生活水平越高，越满意和幸福。但是这个指标上去的话也表示你占用的自然资源也多，消耗的资源越厉害，破坏越大。这个圈是我们中国目前的位置，所以生活水平0.75。这个线是世界的平均水平，我们比世界平均水平稍微低一点，这个是印度的指标，这个是美国的数字。1977年的时候咱们在这里，但是经过20多年的改革开放我们到了这里，这个就表明我们的生活水平有了明显的改进。
这个是美国从07年到33年的发展状况，它的生活水平有所提高，但是消耗能源从7涨到了10，中国消耗水平从0.5涨到了0.75，消耗资源环境从1到了1.7左右。所以现在跟美国相比，它是咱们的6.5倍，一个美国人消耗的资源相当于中国人的六倍。真正的理想是在这个圈里面，现在世界上只有一个国家在这里面，就是古巴，所以它的幸福感最强，消耗资源最小。
对于中国这样十几亿人口的大国来说，如果我们上去了全球就毁灭了，所以我们的目标一定是走到蓝框里面，这个就是中国政府提出来的可持续发展的目标，只有走到这里才能够又满足咱们社会发展和人民生活水平的提高，同时又不大量的破坏自然资源。但是很遗憾的是现在发达先进国家都是以大量的占用常规的人们资源为代价获取好的生活质量。
但是我们地球已经瓜分完了，我们没有办法达到这个水平，所以必须走自然节约型社会，这个也就是为什么现在要建设节约型社会。
为什么中国跟发达国家的建筑能源消耗有这么大差别呢？这件事情非常值得重视，需要我们仔细的研究。这是一个简单的算例，我们取上海的气候条件和典型的住宅来看一下。这里有两种模式，一种使用模式是每小时一次的通风换气，保证室内的空气质量，任何时候都是一次通风换气，另外室内温度永远维持在18度左右，一天24小时一直要维持这个温度。这个就是绝大多数美国住宅的方式，窗户一定是关着的，一次通风换气保证空气新鲜。
另外一种，我们调查中国的住宅是什么模式呢，如果房子里太热，外面凉快的话就开窗户通风换气，这个可能就是不是一次了，可能是两次换气，五期换气，最多可以是十次换气。房间里面当没有开空调的时候，只要的19度到25度空间就认可了，如果没有到这个温度就开空调，冬天达到18度，夏天降到26度。如果上班的话就把空调关了，下班之后再把温度调到这个范围，这个看起来是很合适的，符合中国的使用习惯。大家可能觉得这两种模式的差别并不大，但是大家看一下这就是两种模式造成的能源消耗。这个是冬天耗的电，这个是夏天空调耗的电。刚才恒温换气的模式，冬天16度，夏天27度，加起来要使用43度，后一种模式加起来不到10度电。很可惜的是，中国的建筑节能规范是请美国人帮忙计算的，按照美国的运行模式算出来说上海市的节能住宅每平米每年耗电量在55度以下就算节能住宅，55度以下大致就是按照这种运行方式计算出来的。实际上我们调查1500户上海居民的实际用电量，绝大多数都在22度左右，很少到35度。这个用电量不是空调和采暖的用电量，是他们家照明、冰箱、彩电等等所有的用电量。你抛去朝名和冰箱这些方面基本上就是10度左右，所以跟刚才的案例计算是一样的。这个说明什么呢？就是这个房子的用法不一样，开窗户还是不开窗户，连续空调还是间隙空调可以大致能源消耗三倍以上的不同，就是说生活使用模式的不同，会导致很大的能源消耗的不同。所以，提倡节约，提倡保持勤俭节约的生活模式，反对追求豪华奢侈，反对在生活方式上跟国外接轨，这一条大概是实现节约化社会最重要的内容，也是我们讲建筑节能的重要保证。这个是我们今天研究这个问题最主要的出发点。
那么大家说节约就得了，我们也不用搞节能建筑了。不是，从不同的方式使用你的方式，你是间歇的，你是连续的，这两天靠开窗户进点凉风使屋子凉快，还是把窗户关上靠空调，不同的使用模式反过来对你建筑物的形式要求不一样，对你建筑物里面的系统要求不一样。那么这样一来问题就比较大，就是说我们到底希望未来中国房屋的使用是什么模式，是节省的模式还是浪费的模式。今天我们盖的房屋是照着节省的模式去盖，适合于那种生活方式和使用方式的建筑物和系统，还是反过来照着美国的生活方式设计它们这种建筑物和系统，那么将会给我们能源消耗带来三倍、五倍，甚至于七倍的不同，这就是目前摆在我们面前的一个严峻任务。所以，实实在在从中国情况出发，我们建筑节能主要解决的是这样几个任务。一个是解决北方的采暖问题，因为这个消耗能源高。还有一个是大型公共建筑的节能问题，现在谈这两件事情的比较多。还有长江地区住宅到底应该怎么办，这个应该成了热点之一，从上海到重庆整个长江两岸是我们国家经济发展最快的地区之一，人们生活水平提高也想用暖气，我们到底用什么办法来解决这个模式，这个对我们中国建筑能源消耗有非常大的影响。
还有就是生活热水问题，随着生活水平的提高，生活热水用量会越来越高，生活热水用量的增加也是发达国家为什么建筑能耗远远高于中国眼珠能耗很重要的一个原因，以后我们应该怎么解决这个问题。还有建设社会主义新农村问题，今天我不想仔细讨论这些问题，这些问题有很多人都在谈，也有很多的论述，所以我不想谈这些问题。今天我主要想讲这样一个主题，由于我们国家的地域太广阔，自燃环境各不相同，所以建筑节能的途径、方式和相适宜的技术也都不一样。所以，我们必须要因地制宜发展适用的技术，这个技术在这里非常好，但是你从南方搬到北方就不一样了。所以中国这么大的国家，气候条件差异这么大，经济状况差异这么大，因此我们必须要因地制宜，各地发展适宜技术，所以就想就适宜技术仔细的谈这样一些问题。
首先先看一下保温问题。刚才董事长讲了保温，我很同意他的看法。我们保温不能光看建筑节能，还要看建筑结构和寿命。那么反过来看，为什么我们要保温，人家说节能，那为什么保温就能节能呢。就是因为把保温材料装到墙上就把传热割断了，为什么会这样呢，因为墙两边有温度差，那么我加保温材料就是不让温度差引起传热，减少温度差的传热。实际上我们国家建筑物墙两边的温度差有多大呢，不同的地区温差特别大。在东北冬天零下28度，屋子里20度的话，那么温差就是48度。到了上海这一带冬天的温差就不到15度，再往华南就更小了。有人说保温主要解决夏天防热的问题，这边夏天造成的温差任何时候都比冬天要小的多。这样一来，如果我加保温是为了组织热量过去的话，那么一定是温差越大越需要起更好的保温，保温材料起到的作用越大，温差越小越不需要太多的保温，小就不需要保温了。所以应该根据室内外温差状况来科学的考虑我们应该怎么做保温，建筑节能绝不是简单的说把保温加大就可以了，说节省50％，就是把保温加大50％，绝不是这么简单的事，这句话只在东北适合，其他地区就得综合分析才行。
有些人说江老师你说的不对，我们在南方保温也能降低能耗，因为太阳西晒，可以使得外墙温度可以到50度，屋顶可以大大80度，你加保温层确实可以节能，但是保温是最好的方式吗。屋顶和外墙是太阳晒的，如果这时候进行遮阳的方式，比如说屋顶加一个凉棚，就是让它产生阴影，这样就可以使得太阳不能直接照在表面了，温度就不会上去了。还有就是有效的通风散热，所以对于热的地方来说通过遮阳和有效的通风散热把太阳的热量取消掉，这样就有效多了。很简单的问题，在太阳底下你是穿羽绒服还是打伞，肯定所有人都选择后者，我打个旱伞，穿个体恤衫就凉快了，所以对于我们的建筑也应该采用同样的模式。尤其是当室外温度处在18到25度这样一个舒适区间的时候，这时候由于太阳透过窗户照射屋子里面又得热，屋子里也有一些发热量，这些室内的发热量我们必须要送到室外，否则会使室温升高。如果屋子里自然通风不好，这些热量只能通过维护结构散出，这时候保温越好热量越不容易散出，这样就会导致室内温度升高。像这几天上海多好的天，但是上海很多楼还开着空调，原因就是热量散不出去。所以说有些保温不好的建筑还可以帮助散热，降低室内的温度。所以我们要科学的看待这两个方面，然后正确的决定建筑物的结构，不是光在那里追求保温，尤其在南方并不一定会起到好的效果。
结论一，南方地区外墙保温不是建筑节能重点。结论二，个别情况下帮助保温还会增加建筑能耗。结论三，南方房屋进行遮阳和自然通风很重要。
下面讲一下地源热泵和地下水源热泵。我们通过这个热泵就可以把热量从地下提取出来，夏天就等于把屋顶热量放到外面，冬天把室外的热量取出来往屋子里面放，这是最简单的原理。那么谈热蒙就一定要谈冷源热源，就是从什么地方取热和从什么地方取冷。比如说地源热泵，就是在地下埋管，然后冬天从地下取热，夏天从地下取冷。这样一来很简单的一个原理，就是说这种东西能使用最基本的条件就是要使得你冬天存的冷量等于夏天取出的冷量。如果你冬天负荷大于夏天负荷，我这里说的是一夏天的负荷，这样就会使得地下的温度一年比一年低，这样做就会使得地下温度一年比一年升高。比如说在上海、南京、武汉这一代大致上冬天、夏天的负荷差的不是很多，所以从这个角度讲是发展地埋管、地源热泵比较好的地域。但是像华南地区，像广州和深圳已经有很多公司，政府也在鼓励搞地埋管的地源热泵，这个一年到头都是空调，不断的从地下取冷，往下送热，那么最后可能就会导致地下温度逐年升高，因此它就满足不了平衡条件，所以在这样的地方一般情况下都不适于发展地源热泵，不能做。同样在东北、哈尔滨、沈阳拿着地下埋管去取热作为冬天采暖，而夏天很少有空调负荷，这样就会必然使得地下的温度逐年下降，也就会越来越冷，七年十年之后就不能使用了，因此也不适于发展这种技术，所以就必须要注意用作什么地方，我们要在适宜的地方，满足这些条件才行。当然有一个特别点，就是是有地下河，它把冷或者热都带走了还可以，但是我们必须要把地质条件弄情况，不能犯错误。
地下水热泵也存在同样的问题，当然更重要的一点是要保护好我们的水资源，不能把水抽上来然后下水道排走了，这样就会造成重大的水资源浪费，在中国这样缺水的国家这么做那就更不对的。
下面再谈一下无水源热泵。就是原生污水水源热泵，就是直接从下水道的脏水里面取能量，这个一般来说很困难，最大的难处就是怎么把污染物挡住，不要让它污染我的设备。咱们哈尔滨有些技术很好，就是用了转轮式的东西，就是让脏水过来先进行过滤，然后转轮不断的转，然后又让干净水把这个脏东西带走了，所以我们只从下水道取冷取热，绝不取脏东西，所以这个东西应该说是具有世界先进水平的，而且在很多工作上都有使用，也取得了很多成功的案例。
这是真正怎么用污水水源的一个概念，可是比如在北京的一个案例就不是这样的，它是污水处理厂处理后的干净后作为热泵，然后让另外的地方提供热量或者冷量。但是污水处理厂距使用的地方4.5公里，两级换热，六度温差，所以稍微一计算就发现这两个水泵的电耗几乎等于热泵用电，所以你这个热泵效率再怎么高，整个系统走起来能量效率就非常低，所以这个污水水源热泵就是不值得提倡，它不是真正的节能技术。现在有些地区都在提海水源热泵，对海水源热泵来说就需要认真的论证，可能有些地方很合适，但是相当多的地方如果没有很好论证的话，海水源热泵的效率可能很高，但是让水在这里循环消耗了一半的能量，这样最后的综合效率就会非常低。
下面讲一下集中供冷技术。就是设置一个大容量的冷源，然后通过管道把凉水送到各个的楼里面去，也就是空调，这个说起来有很多的优点，在很多地区也在推广。那么这个东西到底怎么样呢？
大家说起来就说跟北方学的，我们先看一下集中供热的好坏处。首先为什么要集中供热，是因为我烧煤，烧煤的话就有污染，还有堆积和排灰的问题，所以要把煤烧好只有集中才能提高效率，解决污染问题。但是集中带来的坏处是什么呢，集中就是为把了热气送到各地区，我得花很多的投资，然后拿水泵运行我的热网，这样会花很多能耗。因此北方这些年拼命的加大温差，所以现在走的参数一般都是供水130度，回水65度，温差是65度到70度。
为什么要搞这么大的温差呢，就是因为可以带走多少热量，就等于温差乘以循环量，温差越大循环量也就越少，所以靠拉大温差减少功耗。既使是这样现在还有很多问题，比如说由于末端条件不当造成浪费，大家都知道北京解决不了供热收费问题，并且所有的供热都是24小时连续运行，导致一些不用的房子也在使劲供热，最后造成大量的能源浪费。
咱们把供热供冷比较一下，我把供热集中起来效率比较好。但是供冷，冷冻机到了2000吨以后，你再提高冷源的效率也不会再提高了。所以冷是在三四万平米的规模上，热是在三四百万平米的规模上，这两个差了一百倍。
我们再看一下特点。供热的主要特点是墙体传热，刚才董事长也讲了半天，它的热惯性比较大，所以主要的热量就是通过墙传出去的热量，所以需要连续供热。但是空调大家都看了，墙的两边温差很小，所以蓄存在墙两边的冷量很小，这样空调主要对付的是损害建筑物，所以因此就应该进行空调，这是它的本质。不已认为连续供热是因为水平高，我们用空调只是因为穷，其实不是因为穷，这只是一个特点。
我们再看一下温差。集中供冷的话，冷水再低那就结冰了，所以一般不能低于3.5度，那头再高的话就不叫冷水了，就叫热水了。这样一来水温差最多十度，没有办法超过十度。一个是70度，一个是10度，两个差了七倍，这是什么意思呢，就是说同样的热量你的流量得增加七倍，你管道的直径得增加2.5倍，水泵能耗得增加近10倍。所以，这是一个巨大的差别，七倍可不是小数，是一个巨大的差别。
还有一个最大的不一样，供热的负荷是由老天爷决定的，所以我们统一调节锅炉或者是统一调节热电厂就可以了。但是空调负荷主要是由室内发热量决定的，我这个屋子里开会，咱们就这么多人负荷就会高，旁边没有人负荷就低，因此是各自之间都是不一样的，这个是由末端决定的，所以这样就不能统一条件，必须要分步调节。集中供热和供冷看着只差一个字，但是完全的原理、概念和特点都不一样，这样就导致一个是在北方可用技术，一个在南方就必须慎重对待。
我们先说第一个问题，刚才说泵耗高的问题。我有一个案例，今年夏天大日本都心系统，那是世界上最大的集中供冷系统。它告诉我输送过程中冷量损失10％，为什么呢，因为测量总出口的冷量和到末端特别好的计量算下来每年都差10％，就是说管道保温不好，损失了10％。我说你管道保温很好，不可能损失10％，那么他说这10％到底哪去了。我们一看看来了，他的产冷量这么多，受冷量这么多，损失10％，循环水泵电量这么多，这个数正好等于这个数的8.5％，就是说10％的损失里面有8.5％不是保温的事，是水泵发热电炉子加热抵消的，这是很清楚的实例。所以，如果这是一个电制冷，COP是6的话，那么你这么做COP就是4.1％。
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