時間:2023-05-22 16:51:50
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從目前來看,我國正在全國范圍內開展節能減排的大行動,商場超市等行業紛紛響應號召,不斷探索節電節能新途徑,并借助專業節電技術節能降耗日益成為眾多商場超市等行業實現節電目標的重要途徑。
1、關于商場用電現狀分析
當前,隨著商場行業的競爭日益加劇,多數商場都面臨著利潤下降的處境,這一問題解決只能從加強市場開拓及成本控制兩方面著手。相對而言,成本控制易于實施,風險也比較更小。在各項成本當中,用電是一項主要成本。
2、關于商場用電能源浪費癥狀分析
2.1 商場供輸電系統效率低
(1)商場變壓器效率偏低:商場變壓器使用效率不高,尤其是晚上變壓器幾乎空載運行,造成變壓器自身損耗很大,電壓變化率偏高;
(2)商場供電線路損耗大:因商場用電設備多,供電線路分支多、長,視在功率大,存在較大的集膚效應損耗及熱阻線損,致使末端電壓降大,電能使用效率明顯下降,且存在一定的安全隱患;
(3)商場電力品質差:一些商場線路較混亂,動力跟照明用電混合在一起,同時電子設備、電器、非線性及沖擊性用電設備偏多,就會產生大量諧波電流,也構成了電力系統中電能質量的主要污染,對用電設備造成不良影響,不但會耗費大量電能,甚至造成嚴重危害。
2.2 商場用電設備電能浪費比較嚴重
(1)商場的照明用電:商場照明用電用電設備有電子式節能燈、電感式日光燈、T5燈具、金鹵燈等。照明設備大多是感性負載,功率因數多在0.5到0.8之間,存在大量的無功損耗;單相供電,線路中都存在著嚴重的三相不平衡,致使零序電流過大,電能損失不斷增加;工作電壓會普遍高于額定值,不僅不會使照明燈具更有效的工作,反而會導致設備發熱及過早損壞,不同程度降低了燈具壽命。
(2)商場的空調用電:空調系統在設計選型時,大多預計留了20%左右余量,但是正常運行時很少完全運行在滿負荷狀態;另一方面,空調水循環系統實際運行時處于最大設計固定流量下工作,不隨負荷變化而變化,沒法達到輔機、主機和末端舒適溫度三者達到合理的動態自動調節,致使電能利用率低,電能嚴重浪費。
(3)商場的其它設備用電:自動扶梯及冰箱冷柜、電烘(烤)箱等用電設備中,設備本身的特性存在一定程度的空載,致使了電能的損耗。
2.3 商場相關人員節能意識不強,管理方式簡單
為了實現在“十一五”期間國內單位GDP能耗降低到20%左右的約束性目標,國家輿論工具不僅以立體、平面的傳播方式進行全方位宣傳貫徹以外,還利用相關行業協會節能辦對企業進行引導或管理。但是由于技術上沒有相應得到跟進與之相配套,商場依然不知道電能主要消耗在什么地方,電能質量有沒有被污染,根本不明白電能浪費的漏洞在哪里,也不清楚改善的地方有哪些,如何去進行改善。加上對能源管理方式過于簡單,使多數企業只能從保障設備安全的角度對電能進行管理,而沒從成本、效率和電氣設備使用壽命的角度,對電能進行精益管理。
3、商場超市電費成本控制解決方案
3.1 商場能源效率審計
節能技術工程師為商場超市用電狀況進行全程監測,要對供電系統中的線路、電網質量、變壓器、設備、能效管理方式等進行全面測試,且對用戶單位能源使用效率進行綜合評審和計算。
3.2 商場施工安裝及調試
要嚴格按照節能項目施工方案要求進行現場施工,且在施工完畢后進行系統調試和試運行。
3.3 商場節能信息咨詢
節能項目經理及其技術工程師免費為商場超市用戶單位提供節能信息咨詢服務,如如何建立節能管理機制、商場超市節能技術改造經濟分析、節能相關技術的咨詢及培訓等等。
3.4 商場節能改造方案設計
在工程師經過技術交流和數據分析后,要針對商場超市的整體用電狀況,進行量身設計出高效、科學、經濟的節能改造方案,包括節能空間測算、系統能效狀況、工程實施計劃、有效節能措施、節能產品組合選擇、節能效益分析及投資回報率等等。
3.5 商場制定投資方案
要根據具體情況,制訂多種節能工程項目實施計劃供用戶選擇,且由此確定節能項目投資方案。
3.6 商場設備組合采購
有著豐富的節能系列產品,要針對商場超市的基本用電特點,選用不同類型產品進行組合安裝使用,以此來整體提升系統電能使用效率,達到全面降低電費開支的真正目的。
3.7 商場施工方案設計
對于先進的節能技術和產品,對施工安裝有著更嚴格要求,項目組在節能項目施工以前,要對用戶單位現場進行詳細了解和測算,且設計出科學、嚴謹的節能項目施工方案,內容包括施工時間、防護要求、施工進度、安裝位置、安裝工藝、項目分工、輔材規格等等,以保障節能項目實施達到最佳的效果。
3.8 商場運行改進、保養和維護
在節能項目施工完后,工程師會了解節能系統運行情況,并及時的對節能系統運行進行改進或是調整,定期對節能系統進行保養及維護,為用戶提供全程的售后服務支持以確保用戶能收獲得相對長效、穩妥的最佳節能效果。
3.9 商場節能及效益評估
在節能項目實施后,要選擇科學合理的方式,要進行數據收集和整理,對節能項目的綜合效益進行評估,計算出包括節約的電費、節省的設備維護和更換費用等綜合效益。
關鍵詞:商場建筑;能耗模擬;正交試驗法;節能
Analysis on Energy Efficiency and Energy Consumption
Simulation of a Shopping Mall
XIAO Shu-ying1, SUN Rui-jun2
(1.Tianjin Chance Architecture Design Co.,LTD, Tianjin, 300074,China;
2. Tianjin ShangHeng Architecture Design Co.,LTD, Tianjin, 300221,China)
ABSTRACT: Energy simulation software named DesignBuilder was used to develop an energy consumption model of a shopping mall in Weihai. A method named orthogonal experiment is chosen to analyze and select the main factors affect the market energy consumption. And the corresponding energy-saving measures are proposed.
Keywords: emporium building; energy simulation; orthogonal experiment; energy-saving
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A
0 引言
商場類建筑由于建筑面積大、營業時間長、客流密度大和用電密度高等特點,與其他類型公共建筑相比,單位面積電耗密度高且全年總能耗量大[1]。并且,隨著人們對購物環境舒適性要求的不斷提高,商場類建筑的能耗還會持續增加,因此商場類建筑的節能任務極其艱巨。本文以威海市某商場為例,借助DesignBuilder能耗模擬軟件對商場建筑能耗進行分析,找出影響商場建筑能耗大小的主要因素,并提出商場類建筑節能的關鍵措施。
1 商場概況及模型的建立
1.1商場概況
該商場建筑位于山東省威海市,建于2004年,總建筑面積為34662m2,坐北朝南,主體5層,建筑高度23.8m,地下局部兩層,建筑體形系數為0.11,東、西、北面墻窗墻比為0.12,南面墻窗墻比為0.40,結構形式為框架結構。該商場地下一層為超市,地上1-5層為商場賣場。冷熱源形式為“冷水機組+市政熱水”,空調系統形式為“全空氣定風量系統”。
1.2模型的建立
該商場建筑外墻和屋面的圍護結構主體構造和熱工特性見表1所示:
表1 典型商場建筑圍護結構主體構造和熱工性能
該商場建筑室內照明設備采用懸頂式熒光燈,局部區域為突出物景效果采用白熾燈調光,部分專柜照明采用射燈。商場室內照明的運行時間與營業時間同步,為早9:00~晚22:00。室內照度設置為600lx,照明功率25w/m2。
該商場人員密度設置為0.4人/m2;商場內人員勞動類型為輕勞動,群集系數取0.9;最小新風量20m3/(hp)。
該商場室內空調溫度設置為25℃,采暖溫度設置為20℃。冷水機組COP設置為4.0。
在該商場建筑數字化模型建立的過程中,對模型進行了適當的簡化:在保持建筑主體構造材料、建筑內擾、外擾等設定不變的情況下,對建筑每層不再進行分區,將整層作為大空間建筑處理,像樓梯間、洗手間等全部當作賣場進行參數設置。
根據上述參數進行設置,得到如圖1所示的商場建筑數字化模型。
圖1 典型商場建筑數字化模型
2 全年總能耗模擬結果
對該商場建筑全年逐日能耗進行模擬,模擬結果見圖2所示,該商場建筑總能耗為215.88kWh/(m2a),其中電力能源消耗為199.11 kWh/(m2a),熱力能源消耗為16.77kWh/(m2a)。熱力能源消耗僅占總能耗的7.9%。從圖中可以看出全年耗電量和耗熱量的逐月變化變化趨勢,耗電量在7~9月份達到峰值,在12~2月份達到谷值。
此外,模擬結果顯示,該商場建筑的電力能源消耗中,照明系統耗電量、空調系統耗電量、動力系統耗電量和其他設備耗電量分別占總耗電量的比例為36.9%、49.4%、9.8%、3.9%。
該商場模型的能耗模擬結果,與實際審計得到的全年逐月耗電量、耗熱量基本相符,印證了所建模型的準確性。
圖2 典型商場建筑全年逐日能耗模擬圖
(圖中上面的曲線為電力能源消耗,下面的曲線為熱力能源消耗)
3 建筑能耗主要影響因素分析
影響該商場建筑能耗大小的因素有很多, 其中的關系也比較復雜。研究該商場能耗影響因素的主次關系,從最主要“矛盾”入手進行節能改造,可以用有限的資金達到最好的節能降耗目的。本文采用正交試驗法對各影響因子進行分析,以確定外墻類型、外窗類型、人員密度、照明密度、機組COP等因素對商場建筑能耗的影響。
3.1正交試驗設計[2]
根據影響建筑物能耗的因素,取外墻類型、外窗類型、屋頂類型、人員密度、照明密度(包括商品展示照明)、制冷機組COP值以及是否遮陽7個指標。本試驗主要目的是定性的考察因子顯著性,而不是定量考察因子的影響規律,故而對每個因子只選取兩個水平進行考察,設計7個因子2個水平的正交試驗,用型的正交試驗表格。
正交模擬因子的取值見表2所示:
表2 各因子不同水平的取值
表2 中水平1代表該商場建筑現有水平,水平2取值部分參考《公共建筑節能設計標準》GB 50189-2005中的相關規定。由于水平1、2室內設計溫度均為25℃,故在正交試驗安排中,沒有把室內設計溫度作為因子來考慮。
借助能耗模擬軟件對商場建筑模型各個試驗進行模擬分析,試驗模擬結果見表3第9列所示。
3.2試驗分析
表3為模擬結果直觀分析表,從結果可以看出,照明密度因素對應的極差最大,遠大于其它各項因素,說明照明密度對全年能耗的影響最大,是最關鍵因素,照明設備不僅本身要耗能,而且其散發到空氣中的熱量又間接影響空調負荷,導致夏季空調能耗也隨之增加;而各種圍護結構所對應的極差都較小,說明圍護結構對夏季總冷負荷的影響為次要因素。因此,對于該商場建筑,采用直觀分析法根據極差大小,對各因素影響建筑總能耗程度的排序為:照明密度>人員密度>機組COP>外窗類型>是否遮陽>外墻類型>屋頂類型。這里還需要說明的是這種排序不是固定的,當試驗條件變化時它們之間的排序也要變化。
表3不同方案能耗模擬結果及直觀分析表
4 該商場建筑節能途徑舉例
4.1照明系統節能
從正交試驗分析得到的結論來看,照明密度是最顯著因子,因此,在不影響室內亮度的前提下如何降低照明能耗是該商場節能的重點之一。商場應盡可能采用高效節能的照明燈具,這樣不僅能使照明系統能耗降低,還能減小空調熱負荷從而減少空調系統的能耗。商場內若采用高效節能的緊湊型熒光燈或細管熒光燈等燈具,在相同的亮度下,耗電量是普通白熾燈的25%,是普通熒光燈的90%[1]。
4.2空調系統節能
空調系統的運行能耗是該商場建筑總能耗中另一所占比例較高的部分,對于空調系統的節能措施,可以兼顧運行與管理節能,從以下兩方面入手:
1.技術方面:優化溫度設定值,選擇合理的室內空調運行參數;提高空調系統自動化和智能化控制程度;利用可再生能源;合理選擇冷熱機功率,提高冷熱源效率。
2.管理方面:充分運用分項計量、能耗審計等得到的能耗結果,有針對性的采用合同能源管理或節能目標管理等管理措施,形成及時發現問題并及時加以解決的管理體系,實現系統的長期節能運行。
4.3圍護結構節能
該商場是在《公共建筑節能設計標準》(GB 50189-2005) 頒布實施之前修建的,其護結構很多都沒有達到標準的相關要求。
外墻方面:相同厚度下擠塑聚苯板(XPS)的保溫性能要高于膨脹聚苯板(EPS)和膠粉聚苯顆粒;在同種材料、相同厚度的情況下,外保溫優于內保溫[3]。因此應積極采用并推廣外墻外保溫技術,保溫材料首選XPS。
外窗方面:目前雙層中空玻璃窗應用較為廣泛,窗框型材主要有塑鋼和斷熱鋁合金兩種。如果采用同樣的玻璃系統,塑鋼窗的保溫性能略優于斷熱鋁合金窗[4],但后者在抗風壓強度和水密性等綜合方面有明顯優勢。玻璃方面,推薦使用隔熱性能和光學性能良好的LOW-E玻璃。
5 結論
1.通過對威海市某商場建筑能耗進行模擬分析,得出商場建筑熱力能耗消耗與其他類型公共建筑相比要小的多,僅占總能耗的7.9%;該商場建筑空調系統、照明系統和動力系統耗電量分別占總耗電量的49.4%、36.9%和9.8%。
2.采用正交試驗法并借助能耗模擬軟件對影響該商場建筑能耗的因素進行主次排序,順序為:照明密度>人員密度>機組COP>外窗類型>是否遮陽>外墻類型>屋頂類型。
3.空調系統和照明系統能耗占到了該商場總能耗的86.3%,因此從這兩方面著手進行節能改造,是降低該商場總能耗最關鍵的因素。
參考文獻
[]王雷,姚文燕.重慶商場類建筑能耗特性及節能措施分析[J].浙江建筑, 2008,25(5):52-54
[2]高允彥. 正交及回歸試驗設計方法[M].冶金工業出版社,1988,5
關鍵詞:大型公共建筑;空調系統;能耗現狀;節能途徑
Abstract: this article from the statistical data and the measured results of a large mall in jilin city summed up the energy consumption of the air conditioning system present situation and characteristics with; According to the test found that problem, the paper discusses the air conditioning system energy saving transformation way.
Keywords: large-scale public buildings; Air conditioning system; Energy consumption status; Energy-saving way
中圖分類號:TU831.3+5文獻標識碼:A 文章編號:
大型商場由于其具有建筑面積大、客流密度高、各種照明電器密度高的特點[1],所以其中央空調系統運行時間長(一般每天12個小時以上以及全年基本沒有節假日),能耗大。本文通過對吉林某大型商場的調研和實地檢測,分析了該建筑的用能特點,并探討了中央空調系統節能改造措施。
一、商場概況
建筑物朝向東南,建筑總面積38536m2,屬磚混結構,地下一層,地上六層。墻體厚度450mm無外保溫,屋面為現澆混凝土屋頂,外窗為單層鋼窗,并采用大量玻璃幕墻。冬季采暖為市政管網集中供熱,采暖系統形式為雙管上供上回式。夏季制冷采用三臺約克水冷離心式冷水機組(兩用一備),額定制冷量為2637kW,功率為430kW。
二、空調系統能耗
商場空調系統的冷負荷主要來源于三方面:圍護結構冷負荷、照明負荷和人體負荷。該商場建筑的圍護結構采用了玻璃幕墻,通過圍護結構進入室內的冷負荷十分巨大;由于商品展示等要求,室內照明及商品照明負荷大;此外,商場人員密集,來自人體的全熱負荷成為商場空調系統負荷的一個很重要部分。商場建筑的熱濕負荷密度大,導致商場空調系統夏季開始運行日期相對于其他建筑空調要提前,一般從5月到10月份,其中一年中最熱的7、8月份電耗最大(如圖1),因此空調系統能耗比重較大。
三、檢測中發現的問題
在對該商場空調系統的實地檢測中,發現主要問題如下:
1、空調制冷系統在滿負荷情況下運行只占20-30%,在70-80%的時間是在部分負荷下運行的。當室外溫度和濕度都較高時,運行一臺冷水機組就能滿足商場溫度和濕度的要求,而商場有三臺同樣大小的冷水機組,有兩臺長期處于停機狀態,因此冷水機組選擇過大,造成一定的資源浪費。
2、在對商場各層排風口溫度和濕度的檢測中發現排風溫度較低,一般在27℃左右,排風帶走的冷量損失較大。
3、該空調系統新風利用不合理,運行時沒有根據室外氣象的變化而進行相應地運行調節。
4、在對商場各層送回風口溫度的檢測中,發現有的送風口溫度偏高,有的噪聲很大,商場中出現了各功能區溫度分布不均的現象,原因是送風口空氣流動不暢通,管理人員沒有對風系統做定期的檢修。
四、節能改造措施的探討
1、建筑圍護結構的保溫隔熱
據有關資料介紹, 在其他工況不變的條件下,圍護結構的傳熱系數每增加1W/m2·K,空調系統設計
圖110年5~10月份各月的空調耗電量圖210年各系統能耗量
計算負荷增加近30%,因此增強圍護結構的保溫隔熱性能是最直接有效降低建筑物能耗的方法。由于原建筑無外保溫,可以采用目前保溫隔熱性能較好的硬泡聚氨酯做外掛保溫層,來增強護結構的保溫性能。
外門窗的絕熱性是圍護結構中最為薄弱的環節。根據調查資料,以北京地區為例,圍護結構各部分的傳熱量所占的比例為:外墻41%,外窗41.7%,屋頂9.0%,其他8.3%。可見外窗是影響室內熱環境和建筑節能的主要因素之一,是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節[2]。對玻璃幕墻的改造可以采用隱框雙層玻璃幕墻,對外窗可以用間隔層距離12mm的PVC塑料中空玻璃平開窗。
2、回收冷量
在實測數據中發現排風溫度較低,如果把冷量就此排走會損失冷量,增加系統能耗,如制冷時若室內設計溫度為26℃,送風溫度為22℃,室外溫度為34℃,則將27℃的氣體排入大氣會造成能量損失,經計算屋頂排風機每臺每小時帶走的冷量約為42.3kW而屋頂有八臺同樣大小的排風機,一般運行4~6臺,可見損失的冷量很大。因此可采用熱回收交換設備使新風在被處理前與排氣進行熱交換,新風溫度便有所降低,就可減少新風機組的負荷,降低能耗。
3、合理利用新風
新風負荷一般占空調負荷的20% ~30%,比例很大,因此在滿足衛生條件下,合理的利用新風對建筑節能很重要。如在冬夏季盡量減少新風量,而在過渡季節,盡量較多采用新風甚至采用全新風在適當時間對室內空氣進行預冷或預熱。
4、增加自控裝置
調研中發現目前空調系統的自控系統很差,如果對自控系統進行改進,也可以節約大量能源,具體可在如下方面進行改進:(1)送風機與新、回風電動閥聯鎖運行,當送風機根據冷負荷的變化而變頻運行時可以聯動調節新回風的混合比;(2)停機時回風閥全開,新風閥全關,以避免停機時夏季室外熱空氣繼續進入室內而造成冷量損失;(3)據實際冷熱負荷控制冷水機組及水泵的運行臺數,以達到節能效果;(4)風機與冷凍水閥聯鎖,風機停時,冷凍水閥自動關閉;(5)通過時間程序對空調機進行定時啟停,時間預定可長達一年;(6)可以根據現場的具體情況和用戶的要求,對這些程序中的參數及連鎖點進行修改和設定;(7)根據室內設定溫度控制回風和新風的比例,調節合適的新風閥和回風閥開度,以保證在四季能提供足夠的新風量,而在新風溫度接近室內溫度設定時,盡量引入新風,使其達到節能之功效。
5、定期的檢查和檢修
在對商場各層送回風口溫度的檢測中,發現有的送回風口溫度偏高,有的噪聲很大,商場中出現了各功能區溫度分布不均的現象,原因是送回風口空氣流動不暢通,所以管理人員對風系統和水系統的定期檢修很重要。因此,需要對水進行必要的處理和對水系統進行合理的清洗。當風系統過濾器上截留的雜物過多時,阻力升高,導致風機壓力上升、能耗增加,并且增加了漏風的可能性,應時常對其進行清洗或更換。
五、結論
1、本文通過對某大型商場詳細的調研和檢測,得出商場類建筑的能耗主要在于照明系統能耗和空調系統能耗,由于商場需要較長時間的照明,照明用電量很大,雖然已經大量應用節能燈具,但是耗電量仍然很大,因此在今后新建建筑中可以考慮充分利用自然光來降低電耗。
2、改造圍護結構的保溫隔熱性,能大大降低冷負荷,從而降低空調系統能耗,降低電力費用。
3、空調系統是商場節能的重點,主要的節能策略是增加熱回收裝置來回收冷量,充分利用新風進行預冷或預熱,增加自動控制系統使系統更合理運行,加強系統管理,定期檢修。
參考文獻:
[1]薛志峰.大型公共建筑節能研究(博士學位論文)[D].北京:清華大學,2005.
[2]周 輝,林海燕.北方供暖地區既有居住建筑節能改造技術支撐[J].暖通空調,2007(37)9:9-13.
關鍵詞:紹興;建筑能耗;熱濕環境
1.引言
隨著社會的不斷進步,人民生活水平的不斷提高,建筑室內熱環境成為全社會關注的熱點話題。以人體為對象的室內熱環境研究,對當前的建筑節能工作及建筑熱濕環境標準的建立具有重要意義。本文選擇紹興市15棟典型公共建筑進行能耗調研與夏、秋、冬三個季節的室內熱濕環境連續測試,對紹興的典型公共建筑能耗狀況作了分析評價,提出存在的問題,分析節能潛力,提出可行的公共建筑節能方案。目的是對紹興城市建設的可持續發展、節能減排和政策及技術路線制定提供了參考依據。
2.紹興市公共建筑能耗調查
2.1調查建筑基本概況
本文選取紹興市15棟典型的公共建筑,包括高校圖書館、學生寢室、辦公樓、超市等。調查內容主要包括建筑物的基本信息、能源結構、能耗設備、一年之中每個月的能源消耗量、舒適度問卷調查,另外還對每一棟建筑進行夏、秋、冬三個季節的溫濕度的連續監測,采用現場測試與問卷相結合的方式進行。
本次調查在2015年8月一2016年3月調查了紹興市15棟公共建筑,包括1個高校圖書館、2個學生寢室、2個辦公樓、3個超市、3個商場、3個賓館和2個文化場館,這些公共建筑大都是2000年以后建成使用的,采用的都是鋼筋混凝土結構,除超市沒有外窗外,其它均采用雙層中空玻璃窗,而學生寢室和辦公樓采用分體空調,其它采用中央空調。
2.2{查結果分析
由于紹興市沒有冬季統一供暖,目前調查的建筑都是冷暖空調的方式,能源形勢單一,都是市政統一供電,所以照明、動力等基本負荷全年穩定,而空調負荷會隨著季節的變化而變化。空調在能源消耗中所占比例最大,可以達到80%以上。不同建筑的能耗依次是商場、超市、賓館、學生寢室、辦公樓、圖書館、文化場館。
建筑能耗的差別,主要與使用性質有關。還與建筑的節能維護結構有關,本次調查發現,大多數建筑沒有外墻保溫和遮陽等措施,更有無人狀態下空調依舊運行等現象。
2.3公共建筑節能措施
本次調查發現,紹興市公共建筑能耗偏大,浪費嚴重。有很大的節能潛力。公共建筑系統復雜,再加上設計、施工、運行管理等方面的不利因素,使公共建筑成為復雜的綜合體,因此,對不同建筑應提出不同的對策,達到經濟、社會、環境的最佳效益。
(1) 能源結構單一,在條件適合的情況下,大力發展新能源建筑。如濱水地帶,可使用水源熱泵,有條件的區域開發能源熱電聯產系統等。
(2) 設計方面。建筑應選擇適當的節能維護結構,如遮陽系統與外墻保溫,避免使用大面積玻璃幕墻。
(3) 空調推廣變流量、變工況系統。
(4) 運行管理。主要包括:年運行管理,主要應考慮過渡季節的運行室外新風的利用、新風量的確定等;日運行管理,主要應考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節能運行模式,這可采用合理的自控系統及一定的手動調節裝置來實現;根據行為模式進行管理如上班提前開機,下班提前關機的管理模式。這些運行管理模式都可以為建筑節能發揮重要的作用。
(5) 加大教育宣傳力度,夏天提高空調溫度,冬天降低空掉溫度,過渡季節采用自然通風,杜絕浪費。
3.紹興市公共建筑室內熱濕環境測試
公共建筑的室內熱濕環境是影響人體舒適度的重要因素,特別是冬夏兩個季節,由于集中使用空調,溫度設定的高低,也直接決定建筑能耗的高低,因此,非常有必要對室內溫濕度進行檢測。在此基礎上,才能確定建筑室內熱環境、濕環境控制關鍵指標、關鍵技術及適用條件,在保證室內舒適的條件下進一步節約能源。本次的調查中使用溫濕度自動記錄儀和多功能風速儀對公共建筑中的溫濕度分三個季節進行為期4天的自動監測。
3.1測試結果分析
(1)2015年8月6―2015年8月9日對15棟建筑進行了夏季室內熱濕環境測試。為了消除室外環境變化以及不確定因素帶來的影響,將測量的每一棟建筑的溫濕度根據時刻平均到24小時內,觀察其變化趨勢。
根據測試結果,夏季室內溫度和空調能耗指標基本成負相關關系,即室內溫度設置越高,空調能耗指標越低。由于各個類型的公共建筑影響因素不同,故還是將公共建筑按類型進行對比,商場類建筑的空調能耗和室內溫度的負相關性最高,即商場類建筑中室內溫度設置對空調能耗的影響最大。
總的來說,在所調查的公共建筑中,有6棟公共建筑夏季室內平均溫度低于國務院辦公廳要求的26℃,占到夏季測試建筑總數的,不符合節能的要求。對而對商場類建筑室內溫度進行合理設置和監測對降低空調能耗有著非常重要的意義。
(2)2015年10月16―2015年10月19日對15棟建筑進行了秋季室內熱濕環境測試。測試結果發現,受建筑形式和人流活動的影響,超市和商場類建筑秋季室內和室外溫度相比要高出較多,這主要是由于商場類建筑通常存在一個巨大的內區,自然通風效果較差,必需采用機械通風,其余公共建筑秋季大體上都采用開窗方式自然通風,而夜間關窗后建筑又有較好的熱保溫性,因此室內溫濕度變化范圍不大。
(3)2016年1月17―2016年1月20日對15棟建筑進行了冬季室內熱濕環境測試。測試結果表明,冬季室內空調溫度的設置對空調能耗的影響沒有夏季那樣突出和明顯。甚至如商場室內溫度一度達到24℃,基本和夏季室內溫度相同,商場類建筑的內區本來就很保溫,所以建議應降低室內溫度,營造一個舒適節能的商場室內環境。大部分公共建筑的室內相對濕度較低,空氣干燥,應提高空氣濕度,滿足人們的舒適性要求。
3.2主要問題及對策
本次測試發現的主要問題有:夏季室內溫度設置偏低,秋季商場類建筑室內溫度稍高,冬季室內溫度偏高,相對濕度過低。而解決的方法也很簡單,就是設定適當的空調溫度,冬季增加空氣濕度,秋季盡量采用自然通風。
4.結論
本次測試的建筑建筑能耗依次是商場、超市、賓館、學生寢室、辦公樓、圖書館、文化場館,因此對商場類公共建筑進行節能改造和節能設計是降低公共建筑能耗的當務之急。而目前能源形式單一,應大力發展新能源,在條件適合的情況下,大力發展新能源建筑。如濱水地帶,可使用水源熱泵,有條件的區域開發能源熱電聯產系統等。
公共建筑節能還存在很多問題,例如空氣品質不高、節能技術應用不多、運行管理模式有待進一步改進,在建筑節能工作中,應加強管理人員的節能培訓、提高人們的節能意識、審查設計人員的節能設計、應用更多的有針對性的節能技術,使公共建筑節能有一個更大的飛躍。
本文對紹興市15棟公共建筑進行了能耗調研與室內溫濕度測試分析,但是由于時間和條件所限,所做工作還有待于進一步完善,希望對紹興市建筑節能工作有所助力。
參考文獻
[1]薛志峰.公共建筑節能.[M].北京中國建筑工業出版社,2007
[2]GB50189-2005.公共建筑節能設計標準
引言
我是世界上能源消費大國,其中供暖空調能耗是導致我國出現季節性能源短缺的主要原因。目前我國大部分地區出現的能源供需矛盾都是季節性的能源短缺,而不是全年性的能短缺,尤其是電力和天然氣。據悉,我國在采暖和空調上能耗占建筑總能耗的55%。而作為建筑能耗最主要構成部分的供暖和空調能耗屬于季節性能耗,并且許多情況下冬季供暖和夏季空調消費的能源品種不同,這是導致電力、煤炭、天然氣出現季節性能源短缺的主要原因。同時隨著居民對夏季空調和冬季供暖舒適性水平要求的日益提高,由此引起的城市能源季節性供需矛盾日益突出,并且已經成為制約我國經濟社會可持續發展的瓶頸。然而社會發展到今天,不論是工業建筑還是公共建筑,如影劇院、體育館、辦公樓、商場、店鋪等都已經離不開空調。因引節能和帶能量回收的空調產品已成為當今社會發展的需要。同時,大型商場具有很大的空調節能潛力,正確設置冬、夏天室內溫度能產生良好的節能效果,因為冬天室內溫度設定值每升高1攝氏度,夏天室內溫度設定值每降低1攝氏度,平均將多消耗10%的能耗。但是我國當肖的大型商場室內溫度常常存在夏天設定過低,冬天設定過高的現象,造成能源大量浪費。
1、大型商場內空調負荷的特點
我國大型商場建筑自從八十年代以來進入了一個高速發展期,特別是近20年來,大型商場和以前相比有了很大的變化。一方面,大型商場經營的商品種類多,品種全,規模大,客流量大;大型商場的功能更多、更齊全,很多大型商場內設置了餐廳,電影院,酒吧,展廳等休息娛樂的分區;另一方面,對于消費者來說,逛商場的目的不僅是為了購買商品,還成為了一種休閑娛樂的方式。正是由于大型商場以上的特點以及消費者觀念的轉變,帶來了大型商場的空調負荷的復雜性和多樣性。
大型商場的空調負荷主要分為圍護結構的傳熱負荷,商場內部的照明發熱量,人員負荷,新風負荷等。大型商場建筑面積大,內部空間大,體形系數大;而且目前很多大型商場為了外觀,采用大面積的玻璃幕墻,導致通過圍護結構的負荷巨大;商場經營的商品種類繁多,內部分區和展示商品的柜臺多,由此導致商品展示的照明也增多,再加上商場內的日常照明,從而使得商場內的照明能耗和照明帶來的負荷也增多;大型商場內人流量很大,且隨著時間的不同人流密度還有很大的變化,一般在下午和晚上人流量達到最大值,從而使得商場內人員熱濕負荷大,且不同時間熱濕負荷還有很大的差別。
2、 節能改造措施
近年來,已有很多大型商場對能耗過高的空調系統進行了節能改造,也有不少研究者對大型商場空調系統的節能改造進行了研究。其中對空調箱風機、輸水泵以及冷卻塔進行變頻控制是空調系統節能改造的主要措施和策略;大型商場的節能改造除了針對能耗大以外,還針對商場內的不令人滿意的熱舒適性,相應的手段一般都是對風系統,包括新風系統和排風系統進行改造。
2.1排風熱回收
大型商場需要送入大量新風,必然有等量的室內空氣排出,夏季排風含有一定的冷量。商場往往采用機械排風這種有組織的形式。如果在排風中設置熱交換裝置,最多可節約新風能耗70%左右。
排風熱回收設備大致可以分為兩類:全熱型熱回收和顯熱型熱回收。全熱回收器不同于顯熱回收器的地方在于前者同時回收排風中的能量和濕量,是靠新風與排風的溫差和水蒸汽壓力差來達到熱濕交換,其進出口關系可以由溫度效率和濕度效率確定,效率值與新風量、排風量大小有關;而顯熱回收器則僅僅是溫差的熱交換。
全熱型熱回收的工作原理是利用室內外空氣的焓差,利用機芯的導熱透濕功能,新風獲取排風中的焓值,達到節約冷量的目的。常用的有轉輪式全熱交換器和板翅式全熱交換器。全熱交換的熱效率一般在65%~80%之間。顯熱型熱交換只有熱交換而無濕交換,常用的有板翅式顯熱交換器和輪道式等。另外,還有采用熱泵來回收排風中的能量。在設計熱回收方案時有一下幾點建議:
應考慮商家的利益,空調機房面積總是被限制,空間利用率有限,而且室外進風口和排風口的距離要求盡量間隔遠,避免氣流短路。由于城市空氣質量較差,積灰現象較嚴重,過濾器易堵塞,應設計過濾器壓差開關裝置,提示用戶清洗或更換過濾器。
能量回收必要條件是新風系統與排風系統布置在一處,這就要求設計時對系統劃分、風道布置、送排風機和熱回收裝置的設備等統籌安排,使系統趨于合理。
熱交換器的大小是按空調供冷或供暖時的最小風量確定的。必須注意的是過渡季節或冬季采用新風供冷時不能用熱交換器,因為新風被排風加濕、換熱后,會降低新風供冷的效果。所以過渡季節能量回收器不運行的系統采用新風供冷時,應在新風道和排風道上分別設旁通風道,使空氣繞過熱交換器,以節省能耗。
至于到底選用哪種熱交換器應該根據當地氣候、建筑類型、熱交換熱備自身的特點和經濟發展狀況等綜合分析后決定。該商場位于夏熱冬暖地區,設計中采用了全熱
2.2 風系統與節能
變頻控制是目前送風系統節能改造的主要策略。大型商場內的熱濕負荷隨時間變化有很大的變化,然而送風系統卻是一直高負荷運行,造成很大的浪費;且隨季節的不同,送風量也有不同,特別是新風量有很大的變化,冬夏季只需要提供衛生的最小新風量,而過度季節需要更多的新風來除去余熱余濕,從而減少機組運行時間,降低能耗。因此,在合理設計新風系統時,應根據實際的需要來對風機轉速進行調節,風機的變頻運行可以實現這一目的。在保證最小風量的情況下,利用傳感器測得的送回風的干濕球溫度,計算送回風焓差,從而計算出所需的風量,對風機實行變頻控制;對空調系統的節能改造中,對現有的風機加裝4個變頻柜,對風機進行變頻控制。
2.3增加自控裝置
調研中發現目前空調系統的自控系統很差,如果對自控系統進行改進,也可以節約大量能源,具體可在如下方面進行改進:(1)送風機與新、回風電動閥聯鎖運行,當送風機根據冷負荷的變化而變頻運行時可以聯動調節新回風的混合比;(2)停機時回風閥全開,新風閥全關,以避免停機時夏季室外熱空氣繼續進入室內而造成冷量損失;(3)據實際冷熱負荷控制冷水機組及水泵的運行臺數,以達到節能效果;(4)風機與冷凍水閥聯鎖,風機停時,冷凍水閥自動關閉;(5)通過時間程序對空調機進行定時啟停,時間預定可長達一年;(6)可以根據現場的具體情況和用戶的要求,對這些程序中的參數及連鎖點進行修改和設定;(7)根據室內設定溫度控制回風和新風的比例,調節合適的新風閥和回風閥開度,以保證在四季能提供足夠的新風量,而在新風溫度接近室內溫度設定時,盡量引入新風,使其達到節能之功效;(8) 在組合式空調機組的回風總管和新風機組送風總管上分設溫度傳感器,也就是使過濾后的混合風溫度保持在新風溫度與回風溫度的某一加權平均值,其所測風溫與設定值比較后輸出電信號,調整回水管比例積分電動調節閥的開度,調節水流量,保證回風溫度在設定的波動范圍內。
2.4定期的檢查和檢修
在對商場各層送回風口溫度的檢測中(如圖5),發現有的送回風口溫度偏高,有的噪聲很大,商場中出現了各功能區溫度分布不均的現象,原因是送回風口空氣流動不暢通,所以管理人員對風系統和水系統的定期檢修很重要。因為管路系統中的水或空氣都是攜帶冷量或熱量的介質,它們從系統中泄露就直接造成了能量的損失,經常對管道設備進行檢查并采取相應的措施是很有必要的。在一些保溫管道表面,如果泄露的水打濕了保溫材料,就會大大降低保溫性能,造成能量損失。同樣換熱設備的結垢也會造成設備性能的下降,因此,需要對水進行必要的處理和對水系統進行合理的清洗。當風系統過濾器上截留的雜物過多時,阻力升高,導致風機壓力上升、能耗增加,并且增加了漏風的可能性,應時常對其進行清洗或更換。
除了以上提到的改造措施以外,還可以根據實際的能耗情況對大型商場的其他組成部分進行改造,達到節能降耗的目的,如對冷卻塔進行變頻控制,根據實際的負荷調節冷卻塔風機轉速等。
關鍵詞:大型商場;能耗現狀;節能策略
Abstract: in this paper, the large stores energy consumption status of a simple analysis, combined with the engineering practice, this paper puts forward the large market air conditioning system main energy strategy and method.
Key words: the large market; Energy consumption status; Energy strategy
中圖分類號:TE08文獻標識碼:A 文章編號:
引言
大型商場屬公共建筑中的一種,它的特點是建筑面積大、客流密度高、各種照明電器密度高以及中央空調系統運行時間長(一般每天12個小時以上以及全年基本沒有節假日),因此,與政府辦公建筑、賓館飯店、辦公寫字樓、綜合性商務樓等大型公共建筑相比,大型商場單位面積耗電密度高、全年總耗電量大,具有巨大的節能潛力。
1大型商場用電能耗分析
大型商場作為公共建筑中的一種,由于建筑面積大、客流相對集中,各種照明電器密度高,故熱負荷較大。該建筑多采用中央空調系統對商場溫度、濕度進行調節,設備多以用電為主。大型商場一般每天運行12個小時以上、全年基本沒有節假日,因此,與其他大型公共建筑或中小型商場相比,大型商場單位面積耗電密度高,全年總耗電量大,節能潛力巨大,因此是研究重點。
1.1總電耗分析
大型商場耗電量大,密度高,因此,近年來科研機構、節能管理部門多大型商場進行了多次的能耗調查。各商場相互之間用電量差異較大,單位建筑面積全年總耗電量為2l0~370kW,電耗高的商場用電量是電耗低的商場的近兩倍。
1.2分項電耗分析
對于大型商場來講,空調系統和照明系統是其能源消耗比重最大的兩部分。調查得到各大型商場的各用電設備系統耗電量的份額中空調系統所占比重最大,達到50%,其次為照明系統,電耗達40%;其余10%為電梯。大型商場照明系統普遍采用節能燈和熒光燈加電子鎮流器作為光源。但是由于陳列商品的需要,增強了一些照度極高的其他類型燈具,這樣就造成了室內照明強度和功耗密度的增加,也增加了空調負荷。
1.3空調系統分項電耗
商場空調系統的能耗大主要由其負荷狀況決定。一些商場建筑的圍護結構采用玻璃幕墻等熱量易穿透材料構建,通過圍護結構進入室內的冷負荷十分巨大;由于商品展示等要求,室內照明及商品照明負荷大,而且持續時間長。其中,冷凍機電耗占2%,冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔等水系統電耗合計占11.6%。由于大型商場基本采用全空氣空調系統,而空調箱風機全年運行,因此商場空調系統中空調箱風機電耗所占比重最大,達到了該商場空調系統總用電的65.4%,浪費最嚴重、節能潛力最大。因此,大型商場節能的關鍵環節是空調風系統。(針對上面分析的問題提出以下的解決方案)。
2大型商場空調系統主要節能策略和手段
2.1空調箱風機變頻調節
造成上述大型商場空調箱風機電耗巨大的主要原因是,空調系統采用定風量系統,風機并沒有根據商場中的負荷變化而調節。采用風機變頻控制調節時,在保證送風溫度和室內溫度不變的前提下,當室內負荷為最大室內負荷的一半時,風機的風量可以降到額定風量的50%,風機電耗可以降到其額定功率的1/8,具有極大的節能潛力。變頻風機在部分負荷時運行功率要遠低于定速風機的功率,所以從全年累計運行能耗比較來看,兩者相差很大。經計算得到定速風機全年累計電耗為60.5kWh/m2,而變頻風機全年累計電耗為26.1kWh/m2。此外,對于冷卻塔的風機,目前狀況也是不論負荷如何變化、總是把所有的冷卻塔風機打開,定速運轉、電耗較大。與空調箱風機變頻類似,對冷卻塔的風機最好也用變頻調速方式,通過調轉速調節水溫而不用裝電動水閥,這樣可在保證冷機正常運行的前提下,用很少的投資實現大幅度降低電耗的目標。
2.2充分利用新風自然冷源
大型商場建筑由于照明和客流量的影響,內部發熱量很大;而且這類建筑往往體形系數也很大,熱量不易散出。反映在具體的設計上,有的因為新風道面積設計過小,不能滿足過渡季和冬季的新風用量,有的雖然新風道面積可以滿足大量使用新風的要求,但因為沒有設計相應的排風系統,所以仍然無法充分利用新風。這導致商場內部容易出現內部過熱的現象,也使得空調的開啟時間延長。商場建筑的這個特點還導致夏季夜間商場內部的熱量無法排出,造成第二天冷機開機時能耗較大或開機預冷時間的延長。考慮商場的營業時間通常是每天早晨9:00至晚上22:00左右,可以在夜間外部氣溫低于商場內溫度的時候,通過自然通風或機械通風的手段利用大量新風帶走一部分負荷,達到節約空調能耗的目的。對于某大型商場,過渡季和冬季商場內偏熱;過渡季室內溫度達到29℃,問題在于空調系統沒有設計相應的排風系統而不能充分使用新風。針對其排風系統制訂改造方案,在商場2至5層的背面墻增設32臺排風扇,營業區吊頂增設回風口,在過渡季和冬季室內回風可經吊頂由排風扇排出室外,以保證可有足夠新風抵消室內冷負荷,并實現了過渡季全新風節能運行。圖1為某層空調通風示意圖。
圖1某空調通風系統示意圖
改造前,商場最大新風量25萬m3/h,改造后可達65萬m3/h,新風量為原來新風量的2.6倍。改造后,不僅提高了過渡季和冬季室內的新鮮空氣量,改善了室內空氣品質,使得過渡季室內溫度降到25℃左右;同時由于充分利用室外自然冷源,冷機全年的運行天數約縮短了20天。整個項目每年可節電36萬度,項目投資回收期為2.1年。由此可見,對商場進行通排風系統的改造,通過全面分析、使得商場有足夠的排風,才能充分利用室外自然冷源、有效提高舒適性,同時達到節能的目的。
2.3增加自控裝置
調研中發現目前空調系統的自控系統很差,如果對自控系統進行改進,也可以節約大量能源,具體可在如下方面進行改進:(1)送風機與新、回風電動閥聯鎖運行,當送風機根據冷負荷的變化而變頻運行時可以聯動調節新回風的混合比;(2)停機時回風閥全開,新風閥全關,以避免停機時夏季室外熱空氣繼續進入室內而造成冷量損失;(3)據實際冷熱負荷控制冷水機組及水泵的運行臺數,以達到節能效果;(4)風機與冷凍水閥聯鎖,風機停時,冷凍水閥自動關閉;(5)通過時間程序對空調機進行定時啟停,時間預定可長達一年;(6)可以根據現場的具體情況和用戶的要求,對這些程序中的參數及連鎖點進行修改和設定;(7)根據室內設定溫度控制回風和新風的比例,調節合適的新風閥和回風閥開度;(8)在組合式空調機組的回風總管和新風機組送風總管上分設溫度傳感器,也就是使過濾后的混合風溫度保持在新風溫度與回風溫度的某一加權平均值,其所測風溫與設定值比較后輸出電信號,調整回水管比例積分電動調節閥的開度,調節水流量,保證回風溫度在設定的波動范圍內。
2.4定期的檢查和檢修
在對商場各層送回風口溫度的檢測中,發現有的送回風口溫度偏高,有的噪聲很大,商場中出現了各功能區溫度分布不均的現象,原因是送回風口空氣流動不暢通,所以管理人員對風系統和水系統的定期檢修很重要。在一些保溫管道表面,如果泄露的水打濕了保溫材料,就會大大降低保溫性能,造成能量損失。同樣換熱設備的結垢也會造成設備性能的下降,因此,需要對水進行必要的處理和對水系統進行合理的清洗。當風系統過濾器上截留的雜物過多時,阻力升高,導致風機壓力上升、能耗增加,并且增加了漏風的可能性,應時常對其進行清洗或更換。
3結束語
通過以上數項空調改造和調整,有效降低了電能的耗費,節省了商場能源開支,改善了商場空氣質量。大型商場建筑能耗整體水平較高,各商場間差別較大,有較高節能潛力。空調系統是商場節能的重點,主要的節能策略是空調箱風機變頻調節,充分利用新風作為自然冷源。
參考文獻:
[1]薛志峰.大型公共建筑節能研究(博士學位論文)[D].北京:清華大學,2005.
關鍵詞:保溫;隔熱;節能;設計;商場
一、前言
近年來環境污染、人口膨脹和能源短缺是當今和未來世界面臨的三大問題,也是人類為了可持續發展必須尋求正常途徑予以解決的重大課題。我國雖然能源總量居世界第三位,但人均能源占有量卻不到世界平均水平的一半,能源短缺問題將成為我國未來經濟、社會可持續發展的一個重要限制因素。大力開展節能工作則是消除這個制約因素的有效方法,也是解決我國能源短缺問題的關鍵。
目前現有商場存在著巨大的節能潛力,尤其是大中型商場。商場能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分,我們一般把商場建筑節能的范圍定義為減少商場使用過程中的能耗,因此,通常意義上講的商場能耗主要是指商場使用能耗。它涉及到建筑、施工、采暖、通風、空調、照明、電器、熱工、能源、環境、檢測等許多專業內容。
二、商場空調節能設計
1.大中型商場應進行內外分區,在過渡季和冬季內區的供冷可以利用室外的空氣直接自然供冷,為節省能量,對于商場的排風可以利用空氣源熱泵或者全熱交換器等回收利用。
2.送風口、回風口以及排風口的布置應充分考慮商場內的柱、貨架、貨物的布置等因素,應對氣流組織進行嚴格詳細的計算,縮短商場內的平均空氣齡,提高送風的可及性。
3.對于改造、在建和擬建商場,宜利用進行建筑能耗動態模擬分析計算軟件進行模擬計算,并參照相關標準進行建筑能耗的自評,切實防止在某些環節過于”保守”或”冒進”,實行嚴格的用能審批制度,并建立相關的節能激勵機制。
三、商場照明設計
1.采用天然采光的新技術和新材料。天然采光的新技術,如導光管、光導纖維、采光擱板、反射高窗、棱鏡窗等,以及天然采光的新材料如熱敏玻璃、光敏玻璃、光觸媒技術等,為最大限度地利用天然光提供了可能,從而節約能源。
2.天然采光與人工照明相協調。在盡量采用天然采光的前提下,在自然光不足的情況,采用人工照明來進行補充。人工照明控制是天然采光中最難和關鍵的一環,常見的控制方式有手動控制、分區自動開關控制和自動調光控制。昂貴復雜的控制系統運行效率并不一定比便宜簡單的控制系統高,有時,簡單的開關控制比自動控制更經濟、更有效。文獻表明,在辦公室區域采用手動控制是一個比較高效的節能措施,但是往往工作人員到達工作地點時,根據自身的判斷,打開或者關辦公室內的燈具,隨后不管工作場所光照條件是否改變,很少再打開和關閉燈具,這也是要采取自動控制人工照明的一個原因。分區自動開關控制常采用以下原則,距離窗墻最近的一排照明燈要進行單獨控制,這樣在天然采光充足的時候可以關掉建筑周邊的照明燈,而建筑內部的燈仍然開著對于多燈光源,可以采用分區控制,保證可以全部關閉或部分關閉同一排的照明燈;當天然光提供的照度水平不滿足要求時,打開相應區域的燈具這種“開關式控制”比調光控制花費低,目前調光控制比開關控制貴,并且既可以人工控制,也可以自動控制在采用自動調光控制時,光傳感器測量的室內照度,發送信號給控制系統,控制系統比較反饋值與設定值,再決定調暗或調亮照明光源光傳感器可以在開路或閉路系統工作。開路系統即光傳感器只探測天然采光,閉路系統即光傳感器同時探測天然采光和人工照明光。傳感器是天然采光自動控制系統中的薄弱環節網,最近發展的自運轉光傳感器技術可能會改善天然采光控制系統的性能,因為燈具的照度是與燈具的耗電功率成正比的,采用自動調光控制可以更加充分的利用天然光,比自動開關控制方式可以更節約電能。
采用以上方法,我們在大中型商場的建筑設計伊始就開始考慮建筑節能的問題,我們在建筑節能的中心課題上用盡可能少的能耗創造舒適的室內熱、光環境。我國目前的建筑行業,卻長期存在著兩種與世界潮流嚴重脫節的現象:一是建筑節能方面的許多研究成果沒有得到大面積的推廣;二是在實際設計中,建筑師仍以使用功能與形式為主體,而很少考慮節能問題建筑節能的實施。建筑節能應該落實到從設計到施工,直至物業管理的每一個具體環節。希望本文以商場節能設計為例子能夠起到拋磚引玉的作用,倡導從真正意義上去做到建筑節能。
四、節能的一些措施
1.保溫
(1)建筑體形設計,應盡量避免減少護結構的總面積
根據傳熱原理可知,一幢建筑物在溫差條件一定時,總傳熱量與建筑圍護結構總面積成正比的。減少護結構總面積也就能減少能耗,既可節省經費開支又節約能源。
我們在設計商場建筑體形時一般要把建筑物體體形系數控制在0.30及0.30以下;如果體形系數大于0.30,則屋外和外墻應加強保溫。所謂建筑物體體形系數,是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。
(2)有良好的朝向和適當的建筑距離爭取更多的陽光我們在規劃建筑時,應該綜合考慮,使得商場能夠最大限度地利用自然光。現在有很多大商場,雖然裝上玻璃幕墻,但是經常被大型海報覆蓋著。玻璃幕墻雖然美觀,但是也有其很大的弊端,不僅節能方面比較吃力而且有嚴重的光污染。太陽光包含大量的熱輻射和豐富的的紫外線,不僅是促進人體成長和室內環境衛生、保障人體所必需,而且對建筑保溫也有重要的意義。
(3)圍護結構保溫構造盡量采用外保溫
外保溫就是把保溫層設置在承重層的外側。外保溫與內保溫想比有很多優點:①可以降低商場主要結構所受熱應力的作用,可以有效地保護商場主體結構,提高結構的耐久性;②對商場內的熱穩定性好,當供熱不均時,圍護結構內表面與室內氣溫不會急劇下降;③有利于商場的節能改造,由于現在的節能材料和節能技術飛速的進步,節能的改造是不可避免的,雖然外保溫材料要受到雨水沖刷和大氣污染,但是外保溫的維護還是比較方便的。
(4)熱橋的保溫
在建筑熱工學中,形象地將容易傳熱的構件或部分稱為“熱橋”。如外墻體中的鋼或鋼筋混泥土骨架、圈梁、板材中的肋等。
(5)玻璃的保溫
玻璃的熱阻很小的,所以在嚴寒和寒冷地區的商場都會采用增加窗扇的數量,但是為了節省材料、簡化構造和美觀,可以在單層窗扇上安裝雙層玻璃,兩層玻璃之間形成封閉空氣層,從而加大了玻璃部分熱阻。玻璃之間空氣層厚度以20毫米到30毫米既可有良好的保溫性能,造價也不會太高。
2.防熱
(1)減少室外熱作用
首先是正確地選擇建筑物的朝向和布局,力求避免主要的使用空間及透明體遮蔽空間,如商場的中庭、玻璃幕墻等受東、西向的日曬;一定要在商場的周圍設計一定的綠色區域,以降低環境輻射和氣溫。然而開辟綠地這一項,情況不盡人意。
(2)遮陽方式
遮陽是阻擋太陽光的直接射入,減少陽光對人和室內的熱輻射。但是如何選擇這樣構件和窗口的設計就非常關鍵了。現在大多數的商場是采用百葉來遮擋,對于窗口的設計要求就有所下降了。
(3)通風
商場里面的通風設計往往是被忽略的,因為貨架多,面積大,所以都采用機械通風。但是排風口的布置還是應充分考慮商場內的柱、貨架、貨物的布置等因素,應對氣流組織進行嚴格詳細的計算,縮短商場內的平均空氣齡,提高送風的可及性。
3.利用
(1)太陽光的利用
在商場里面,都是天然光和人工照明結合的。怎么樣做到最大限度地利用天然光是一個比較困難的設計。要最大限度地利用天然光不但是技術上的一個要求,而且對材料也是高要求。然而最難的還是人工照明的控制。現在一般都采用分區自動開關,根據相關文獻,在辦公室區域采用手動控制是一個比較高效的節能措施,但是工作場所光照條件的變化,人的反應卻沒有自動控制來的敏銳。
(2)雨水的利用
現如今,水資源的缺乏已經是全球性的大問題了。雖然大家都認識到水資源缺乏的重要性,但是對于雨水利用還是沒有全面的開展起來。以下就提一個怎么利用雨水的想法。我們可以設計一個水的儲存器,當下雨時,把屋頂的雨水聚集起來,然后這些水用管道通往廁所,作為沖洗廁所的水。
[關鍵詞] 照明節電
一、引言
近幾年,隨著我國商業企業的飛速發展,商場內外照明標準、照明亮度及外部夜景照明顯著提高,商場照明用電量每年都以較大的速度提高,而我國發電量的增長則相對滯后,因此,對商場照明節電的要求十分迫切。照明節電就是在保證照度的前提下,推廣高效節能照明器具,提高電能利用率,減少用電量。大型商場可從以下方面實施節
電。
二、根據照明要求,選用合適的電光源
在絕大多數情況下,電光源是體現高效節能照明的核心和主體,因此,正確合理地選用電光源,是節能的關鍵。常用的電光源按發光原理一般分為熱幅射電光源如普通照明白熾燈、鹵鎢燈等。另一類是氣體放電光源,如汞燈、鈉燈、水銀燈、金屬鹵化物燈等。各種光源的性能參數各不相同。其比熱率有較大差異,氣體放電光源比熱幅射電光源高得多。一般情況下,可逐步用氣體放電光源替代熱幅射電光源,并盡可能選用光效高的氣體放光源。
三、選擇高效率的照明燈具
燈具的主要功能是合理分配光源幅射的光通量,滿足環境和作業的配光要求,并且不產生眩光和嚴重的光幕反射。選擇燈具時,除考慮環境光分布和限制眩目的要求外,主要考慮燈具的效率,燈的效率用燈的損耗功率(燈功率)除燈的全光通量得到的數值表示,此值越大效率越高。各種光源的燈的效率見圖。
在保證照明要求的情況下,各種燈的選用應遵循以下原則:
1.用鎢燈取代普通照明白熾燈
可采用各種結構形式不同的鹵鎢燈取代普通白熾燈。
2.用緊湊型熒光燈取代白熾燈
緊湊型熒光燈的發光效率為普通照明白熾燈的5位~8位以上,其額定壽命是白熾燈的10倍。由于熒光燈的質量的不斷提高和改進,緊湊型熒光燈的顯色指數可以達到80左右,完全可以滿足一般照明的要求。
用緊湊型熒光燈取代普通照明白熾燈節電效果測試數值如下(取代后照度相同)
3.用直管型熒光燈取代白熾燈,采用直管型熒光燈的升級換代產品
直管型熒光燈的光效和壽命均為普通白熾燈的5倍以上,是取代普通白熾燈的最佳燈種之一。用直管型熒光燈取代廣泛應用于商業、學校、中小會議室以及家庭照明的白熾燈,顯然能大幅度降低電耗。
熒光燈發明于1939年,半個多世紀以來,熒光燈得到了迅速的發展,直管型熒光燈不斷升級換代。如功率40W的直型熒光燈,光效從每瓦60流明提高到104流明,從T12發展到T8和近幾年出現的T5。光效壽命有顯著提高,管徑越來越小。積極提倡和鼓勵采用與電子鎮流器相配使用的直管型熒光燈。
下表給出了T12到T5的直管型熒光燈發光效率的變化:
4.大力推廣高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的應用。
高壓鈉燈和金屬鹵化物燈,同屬高強度氣體放電光源。高壓鈉燈和金屬鹵化物燈是取代高壓汞燈的最佳選擇。
HID燈的正確選擇
四、合理選擇照度和照明方式
在滿足標準照度的條件下,節約電力,應恰當地選用一般照明、局部照明、混合照明三種方式,充分發揮照明效果。一般情況下,當一種光源不能滿足顯色性要求時,可采用兩種以上光源混合照明的方式,這樣既提高了光效,又改善了顯色性。另外,科學地安排光源分布,能獲得滿意的光照分布,更好地利用光能量。充分利用自然光,正確選擇自然采光,也能改善工作環境,使人感到舒適,有利于健康。
五、選擇與光源相匹配的高效節能電器
在商場內照明和室外照明設計中,重視采用各種節能照明電器配件。如采用節能式鎮流器、啟動器、觸發電源、補償電容器等。
傳統式電感鎮流器自身功率損耗大,其損耗約占燈功率的20%~30%。而新一代節能式電感鎮流器自身損耗明顯降低,僅為燈功率的12%左右。由于自身功耗的降低,導致其工作溫度明顯低于傳統式電感鎮流器。產品本身具有效率高、發熱低的優點,既可實現節能又可延長使用壽命,并且可以提高熒光燈系統的發光效果。
六、加強照明用電的管理
企業在合理配置光源的同時,要對職工進行節能教育。減少電能的人為浪費。
七、結語
[關鍵詞] 建筑節能 建筑基體 電器設備 空調系統 照明系統
環境污染、人口膨脹和能源短缺是當今和未來世界面臨的三大問題,也是人類為了可持續發展必須尋求正常途徑予以解決的重大課題在我國,雖然能源總量居世界第三位,但人均能源占有量卻不到世界平均水平的一半能源短缺問題將成為我國未來經濟、社會可持續發展的一個重要限制因素。大力開展節能工作則是消除這個制約因素的有效方法,也是解決我國能源短缺問題的關鍵。
在《建設部資源節約工作2006年總結及2007年重點任務》(建設部建科函[2007]104號)中,建設部對2007年資源節約工作提出了具體意見。其中強調了加強大型公共建筑和政府辦公建筑的節能管理工作。目前現有公共建筑存在著巨大的節能潛力,尤其是大中型商場。建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分,我們一般把建筑節能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗,因此,通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗。它涉及到建筑、施工、采暖、通風、空調、照明、電器、熱工、能源、環境、檢測等許多專業內容。本文就大中型商場的建筑基體及電器設備設備、空調系統、照明系統三個方面內容來試論現代商場節能設計。
一、商場的建筑基體及電器設備的節能設計
1.改善建筑護結構的保溫性能。對建筑圍護結構進行高水平的保溫隔熱對外墻增加強保溫隔熱,特別是采用外保溫在圍護結構保溫隔熱良好的情況下,室內用磚石、混凝土等重質材料建成厚重結構,以利于蓄存室內熱能,調節室溫改善建筑護結構的保溫性能是建筑設計上的主要節能措施,在嚴寒采暖地區尤為重要。
2.采用節能設備。采用高能效供熱、制冷、照明和電器的設備和系統,減少輸熱、輸冷能耗,充分利用清潔能源,擴大熱電聯供或熱電冷聯供,擴大應用熱泵、貯能、熱回收和變流量技術。采用節能電梯,采用紅外線控制電梯運轉,節省能耗。
3.利用天然能源。最大限度地有效利用天然能源,首先是太陽能在不同的地區、特別是太陽能源比較豐富的地區,太陽能在建筑中應用將得到很大擴展,其應用方面包括太陽能采暖與制冷,窗戶是利用好太陽能的關鍵部位,著重是冬季直接獲益窗戶得熱用太陽能集熱器供應熱水,提高集熱效率和用熱的穩定性充分利用天然采光又避免過熱,用百葉、窗簾及建筑遮陽進行調節太陽能光電池發電,提高大陽能轉換率,并降低光電板價格其他自然能源,如地熱能的有效利用地源熱泵可用于建筑采暖與制冷風力資源豐富的地方可利用好風能當然,建筑綠化也是常見的利用自然能源的方法。建筑周邊廣植樹木,有防風、遮陰、蓄水及改善景觀等效果。
4.設計有利于節能的建筑朝向和平面。一個好的節能建筑設計,應是根據建筑功能要求、當地日照等氣候條件和基地狀況,在總體規劃和單體設計中,合理確定建筑平面、外觀體型、朝向、間距、層高,選用節能型建筑材料,保證護結構有合理的熱工特性,并方便施工、維護,以全面貫徹建筑節能的目標,促使建筑物能源消耗量少,取得綜合的節能效果。
5.改進窗戶設計減少能耗。窗戶是建筑不可缺少的重要組成部分,使采光和通風大為改善,又可使住宅有一定的敞開面積,擴大視野,但同時它也是建筑耗能的最大因素。例如,窗戶采取多層窗、中空玻璃、低發射率玻璃、填充惰性氣體等方法。由多層建筑的能耗分析可知,門窗散熱約占建筑總散熱的三分之一以上,窗戶的節能主要從兩方面著手:一是控制窗的面積,即控制窗墻或窗地的面積比,在滿足基本采光和通風的前提下,宜盡量縮小窗墻和窗地的面積比,二是窗的框架材料,盡量避免金屬材料,以防形成冷熱橋造成能量損失。
二、商場空調節能設計
1.大中型商場應進行內外分區,在過渡季和冬季內區的供冷可以利用室外的空氣直接自然供冷(Free Cooling),為節省能量,對于商場的排風可以利用空氣源熱泵或者全熱交換器等回收利用。
2.送風口、回風口以及排風口的布置應充分考慮商場內的柱、貨架、貨物的布置等因素,應對氣流組織進行嚴格詳細的計算,縮短商場內的平均空氣齡,提高送風的可及性。
3.對于改造、在建和擬建商場,宜利用進行建筑能耗動態模擬分析計算軟件進行模擬計算,并參照相關標準進行建筑能耗的自評,切實防止在某些環節過于”保守”或”冒進”,實行嚴格的用能審批制度,并建立相關的節能激勵機制。
三、商場照明設計
1.采用天然采光的新技術和新材料。天然采光的新技術,如導光管、光導纖維、采光擱板、反射高窗、棱鏡窗等,以及天然采光的新材料如熱敏玻璃、光敏玻璃、光觸媒技術等,為最大限度地利用天然光提供了可能,從而節約能源。
2.天然采光與人工照明相協調。在盡量采用天然采光的前提下,在自然光不足的情況,采用人工照明來進行補充。人工照明控制是天然采光中最難和關鍵的一環,常見的控制方式有手動控制、分區自動開關控制和自動調光控制。昂貴復雜的控制系統運行效率并不一定比便宜簡單的控制系統高,有時,簡單的開關控制比自動控制更經濟、更有效。文獻表明,在辦公室區域采用手動控制是一個比較高效的節能措施,但是往往工作人員到達工作地點時,根據自身的判斷,打開或者關辦公室內的燈具,隨后不管工作場所光照條件是否改變,很少再打開和關閉燈具,這也是要采取自動控制人工照明的一個原因。分區自動開關控制常采用以下原則,距離窗墻最近的一排照明燈要進行單獨控制,這樣,在天然采光充足的時候可以關掉建筑周邊的照明燈,而建筑內部的燈仍然開著對于多燈光源,可以采用分區控制,保證可以全部關閉或部分關閉同一排的照明燈;當天然光提供的照度水平不滿足要求時,打開相應區域的燈具這種“開關式控制”比調光控制花費低,目前調光控制比開關控制貴,并且既可以人工控制,也可以自動控制在采用自動調光控制時,光傳感器測量的室內照度,發送信號給控制系統,控制系統比較反饋值與設定值,再決定調暗或調亮照明光源光傳感器可以在開路或閉路系統工作。開路系統即光傳感器只探測天然采光,閉路系統即光傳感器同時探測天然采光和人工照明光。傳感器是天然采光自動控制系統中的薄弱環節網,最近發展的自運轉光傳感器技術可能會改善天然采光控制系統的性能,因為燈具的照度是與燈具的耗電功率成正比的,采用自動調光控制可以更加充分的利用天然光,比自動開關控制方式可以更節約電能。
采用以上方法,我們在大中型商場的建筑伊始就開始考慮建筑節能的問題,那么我們在對于建筑節能的中心課題上用盡可能少的能耗創造舒適的室內熱、光環境。我國目前的建筑行業,卻長期存在著兩種與世界潮流嚴重脫節的現象:一是建筑節能方面的許多研究成果沒有得到大面積的推廣;二是在實際設計中,建筑師仍以使用功能與形式為主體,而很少考慮節能問題建筑節能的實施,應該落實到從設計到施工,直至物業管理的每一個具體環節。希望本文以商場節能設計為例子能夠起到拋磚引玉的作用,倡導從真正意義上去做到建筑節能。
參考文獻:
[1]趙波:大型綜合性商業建筑空調設計中幾個問題的商榷,2001,20(1):75~77