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上海地区建筑节能分析

来源:《节能》　作者:李怀玉　日期:2007-1-26
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　　摘要：利用分析软件DOE-2分别对外墙保温、屋面保温及窗墙面积比进行了能耗模拟分析，提出合理的选择范围并介绍了上海地区天然冷热源利用的设备和空调方案及其可利用的节能空调方案。
　　关键词：建筑；上海地区；节能分析；能耗模拟；DOE-2
　　中图分类号：TU111．4 文献标识码：B 文章编号：

5 改变窗墙比能耗模拟
与围护墙体相比较，窗户是轻质薄壁结构，是建筑保温、隔热的薄弱环节。据调查，目前我国窗户的面积大约占建筑面积的1／4，外围护结构面积的1／6，单层普通玻璃窗的采暖空调能耗约占建筑冬季采暖或夏季空调降温能耗的40％以上。因此窗户是建筑节能的关键部位，是节能技术的重点所在。表4～表7是建筑各个朝向不同窗墙比(窗墙面积比)的能耗模拟结果。

表4 东面不同窗墙比及其能耗情况

表5 西面不同窗墙比及其能耗情况表

表6 南面不同窗墙比及其能耗情况

表7 北面不同窗墙比及其能耗情况

    从模拟结果看出，四个方向的窗墙比减小都会使能耗降低，但各个方向的窗墙比对能耗的影响不一样，随窗墙比减小而能耗降低的程度也不一样。制冷量都是随窗墙比减小而降低，但供热量除北面墙上的窗户外，都是随窗墙比的减小反而上升，只有北面墙上的窗户是随窗墙比减小而减小。

    由表4知，东面墙上的制冷量的降低和供热量的增加都非常缓慢，可以认为该面墙上的窗墙比对建筑能耗影响较小，但从节能的角度出发，在满足采光、通风换气的情况下还是取较小的窗墙比为宜。

    从表5看出，西面墙窗墙比对冷、热量的影响较东墙明显，从总耗能来看，窗墙比减小0．1，总耗能就减少50W／m2，相当于东面墙的10倍，节能效果显著。因此，应该严格控制该面墙上的窗墙比。

    从表6知，南面墙在窗墙比大于0．17时，制冷量及供热量随窗墙比的减小变化显著，相当于窗墙比每减小0．1，能耗减小10W／m2。在窗墙比小于0．17之后，再减小对节能也没有太大的效果了。在建筑设计规划中应限制南面的窗墙比，对住宅建筑规范要求不超过0．35。但也不能一味地限制，这样会影响建筑设计师的构想，限制建筑外观的多样性。

    与其他三面墙的窗户不同，北面制冷量和供热量都随窗墙比的减小而显著减小，从表7可以看出，且在窗墙比大于0．14时，变化显著，相当于窗墙比每减小0．1，制冷量减少210W／m2，供热量减少110W／m2，总能耗减少80W／m2，以后趋于缓和。比起南面窗，影响更为显著。因此，北面的窗墙比应该给予限制，在相同的窗墙比情况下，北面墙的能量损耗更大。但如果北面的窗墙比与南面的窗墙比相差过大，不利于穿堂风的形成。

    综合分析各面墙上窗墙比的影响结果，可以看出，在窗墙比相同的情况下，北面墙的能耗损失最大，其次是东面，南面，西面。对东、西面墙的窗墙比应该控制得比南、北面墙上的窗墙比小。实际工程中，应该综合考虑各个方面的因素，使其既能满足外观、采光、通风等要求，又尽可能地起到节能的效果。

　　
    6 天然冷热源利用及可利用的节能空调系统方案
    上海水源非常丰富，因此，考虑利用江水和海水作为空调用冷源，使用水源热泵空调机组。水源热泵空调系统由于能够利用蕴藏在海水、江水中的巨大热能资源，近年来在许多沿海、沿江城市，正受到人们越来越多的关注。由于江水和海水的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得水源热泵的制冷、制热系数可达3．5～5．5。试验证明，利用水源热泵冷暖空调装置作为建筑供热采暖和降温空调，制冷降温至少可比常规空调设备(水冷机组或风冷机组)节省综合费用50％以上(不包括水资源费)，其次，水源热泵空调环境效益显著，水源热泵的污染物排放与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其他节能措施节能减排会更明显。因此，在该地区充分发展水源热泵空调系统，有着相当大的意义和潜力。

    燃气热泵空调也是上海地区较为合适的空调系统方案。近年来，上海市政府大力鼓励燃气空调的应用。

    燃气空调是一种稳定的天然气消耗设备，用气低谷在夏季。城市电力、燃气需求峰谷之间具有良好的互补性，所以燃气空调不仅能够削减电力高峰负荷，减少电力投资，亦能对燃气起到填谷的作用，同时提高了燃气管网的利用率。在上海地区发展燃气空调可以说是一举两得，既缓解了高峰期的电力紧张，又改善了城市的能源结构。

    尽管燃气热泵空调在我国目前还处于应用初始阶段，但是在上海市政府的大力支持和鼓励下，推出了一系列优惠政策；另外燃气公司也实行优惠气价，以鼓励燃气空调的应用；再加上西气东输工程的完善，可以预计，燃气热泵空调在上海的应用具有巨大的市场潜力。

　　参考文献
    [1]付祥钊．中国夏热冬冷地区建筑解节能技术[J]．保温材料与节能，2000，(6)：13-17．
    [2]范宏武，等．上海地区住宅建筑外墙节能技术[J]．中国住宅设施，2005，(6)：18-20．
    [3]卢文英．提高建筑外窗节能效果的对策与措施[J]．福建建设科技，2005，(3)：57-58．
    [4]傅允准，等．燃气热泵空调在上海住宅应用的可行性[J]．天然气工业，2005，25(11)：115-118，
   作者简介：李怀玉(1982-)，男，贵州遵义人，在读硕士，研究方向：供热、供燃气、通风及空调工程。

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