淺談當前流行的建筑節(jié)能技術

閱讀：2084發(fā)布時間：2015-4-1

在社會慣性和市場經(jīng)濟規(guī)則的影響下，環(huán)保、節(jié)能在建筑領域已部分等同于購買新材料、新技術、新產(chǎn)品，那么，先進的就一定是必要的嗎？要環(huán)保就要多花錢嗎？

首先，堅決反對現(xiàn)在到處上馬的大規(guī)模區(qū)域供冷技術。2006年和2007年夏天，到日本各個城市的電力公司、燃氣公司進行過研究交流，充分了解了這個技術的缺點。區(qū)域供冷的溫差不能超過10 ℃，供水5 ℃，回水zui多15℃。目前北京市集中供熱系統(tǒng)的供水溫度是130 ℃，回水溫度是60～70℃，溫差近70℃。這樣的話區(qū)域供冷在輸送過程中損失的能耗至少是供熱的6倍以上。

同時循環(huán)泵的電耗還將轉(zhuǎn)換為熱量，加熱冷水，也造成了冷量的浪費。我在日本新宿調(diào)查，那里有世界zui早建成，也是目前zui為完善的集中供熱系統(tǒng)。新宿是高密度的辦公區(qū)域，供冷范圍在幾公里之內(nèi)。他們的技術人員介紹，經(jīng)過測算，他們的冷量損失可以控制在10％左右。我很奇怪，北京供熱管網(wǎng)的保溫材料遠不及日本，熱網(wǎng)總長度近1000km，且冬季管網(wǎng)內(nèi)溫度為130 ℃，室外0℃，溫差130℃，損失才1％，他們的管網(wǎng)內(nèi)溫度5℃，室外溫度30℃，溫差才25℃，損失怎么可能達到10％呢？把統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析了一遍才發(fā)現(xiàn)，全年循環(huán)水泵的耗電量相當于供冷量的8.5%，除了電動機效率，其他的熱量全跑到水里去了。所以管網(wǎng)損失大不是因為管道保溫差，而是因為水泵發(fā)的熱在加熱冷水。

第二，供冷和供熱不同，集中供熱的負荷在40%～*之間變化，但供冷負荷不光和室外溫度有關，還和室內(nèi)發(fā)熱有關，比如會議室，很多人來開會，末端負荷馬上大幅增長，散會后負荷又大幅下降。因此供冷末端負荷在1％～100％之間變化，但這么大的變化范圍很難通過水量的調(diào)節(jié)得到充分實現(xiàn)。

此外，在集中供冷過程中，供冷公司通常處于強勢，使用者處于劣勢，如果計算冷量收費，往往會為了賣出更多的冷量，增加實際用冷量。經(jīng)過調(diào)查，日本的辦公樓采用集中供冷的，單位面積能耗量在150～160 kW?h/m2以上，而用自身的冷機供冷的辦公樓能耗只有80～110 kW?h/m2，比集中供冷低30%，這就是強勢造成的?？赡苡行┤苏J為集中供冷的優(yōu)勢在于提率，但電動制冷機效率的提高是有限的，機器容量只能到2～3 MW，再加大容量，效率也不會進一步提高了。

上面提到，日本使用集中供冷的辦公樓能耗反而大于獨立冷源供冷的建筑，即使是*效率zui高、效果的一個例子，每平方米的用冷量也比獨立冷源的樓高。美國大學校園里也都普遍采用集中供冷，但實際能耗也都高于分散供冷。可目前我們國家卻不斷把集中供冷當作節(jié)能減排的*途徑，各種項目紛紛上馬。2008年，海南開工建設一個號稱亞洲zui大的區(qū)域供冷項目，作為海南島節(jié)能減排的zui大項目。但我要說，這不是節(jié)能減排，一定會使能源消耗量增加。

區(qū)域供冷與熱電聯(lián)產(chǎn)

再看用工業(yè)余熱制冷。熱電廠夏季的熱量就是廢熱嗎？如果用吸收機制冷水進行制冷，只能抽取溫度為150 ℃的蒸汽，但只有蒸汽熱量的12%能進入發(fā)電機發(fā)電。另外，至少還需要6%的電力驅(qū)動循環(huán)泵。少發(fā)的電和循環(huán)泵耗電合計，折合為冷量的18%，當電制冷的COP＝6時，二者效能是相同的。因此用熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域供冷，跟把熱量轉(zhuǎn)換為電能送入電網(wǎng)供用戶制冷，折合成一次能源，效率是一樣的。如果再考慮到冷量輸送的困難和損失，就顯得沒有多大必要了。

如果不在電廠做吸收機制冷水，可行的技術途徑可能是直接用熱水循環(huán)制冷，COP ＜0.7；或者用溶液除濕，拿熱水送新風，等效COP ＞1.5，還能解決蓄能問題。但這些方法都要求有足夠多的末端用戶，但如何讓那么多的公共建筑采取這種技術方式，進行大量的設備改造，還是一個難題。

樓宇熱電冷三聯(lián)供

樓宇式熱電冷三聯(lián)供，就是在樓宇內(nèi)設置天然氣發(fā)電機，余熱用于冬天供熱，夏天供冷和生活熱水。很多人認為這是節(jié)能的好方法。但他們的論斷都建立在一個基本出發(fā)點上，就是和燃煤發(fā)電效率33%相比，這種技術的發(fā)電效率更高，因而更節(jié)能。但采用燃氣燃煤聯(lián)合發(fā)電的北京市第三熱力廠，其發(fā)電效率是55%，既然是樓宇式熱電冷三聯(lián)供采用天然氣發(fā)電，就不應該和燃煤發(fā)電比，而應該和天然氣發(fā)電廠的效率比。

樓宇熱電冷三聯(lián)供裝置在冬天進行熱電時，確實比單獨燒天然氣鍋爐要節(jié)能，但在冷電聯(lián)產(chǎn)的時候，就不如大的天然氣發(fā)電廠加制冷機節(jié)能了。發(fā)電效率50%，冷電發(fā)電效率zui多30%～40%，剩下的余熱制冷，算下來遠不如燃氣熱電廠節(jié)能。把有限的天然氣資源用于效率為40%的樓宇發(fā)電，而不提供給原料短缺的燃氣發(fā)電廠，實際上也是一種能源浪費。

但由于這類設備中zui貴的就是發(fā)電機。當設備投入已經(jīng)發(fā)生后，即使低效地純發(fā)電，熱量廢棄了，在經(jīng)濟上也比發(fā)電機閑置合算。因此出于經(jīng)濟利益，使用者就有可能在過渡季通過單純發(fā)電確保利益，但其能源消耗大于使用公共電網(wǎng)的供電，實際上間接造成了能源的浪費，可謂“省錢不省能"。當前有關部門正在制定政策推廣這種技術，可以說只是被其貼著的“節(jié)能"標簽吸引，而沒有認真研究它的實質(zhì)。

太陽能光伏電池和空調(diào)制冷

大家都知道，太陽能光伏電池價格昂貴，我們先不談其生產(chǎn)過程是否過多消耗能源，單看它是怎么發(fā)電的。

太陽能電池發(fā)電需要遵循兩個原則：一個是哪兒發(fā)的電多就把裝置設在哪兒，所以光伏電池通常都在房頂上；第二點，需要維持光伏電池的表面清潔。實際上，我們國家的西北地區(qū)晴天相對較多，更適于用太陽能發(fā)電，那里基礎建設落后，也急需電能。而大城市往往能源配套較好，污染和遮擋都很嚴重，影響太陽能的吸收。例如，上海市政府安裝了大量的光伏電池，但不到一年發(fā)電量就降低了，因為發(fā)電節(jié)約的資金不足以形成經(jīng)濟動力刺激人們擦洗電池。所以說，勞動力成本相對較低，能源產(chǎn)生的經(jīng)濟效益更為重要的地區(qū)，可能更適于使用光伏電池發(fā)電。

此外，我個人也不主張使用太陽能進行空調(diào)制冷。今天的太陽能空調(diào)制冷技術與40年前剛剛發(fā)明時相比沒有發(fā)生本質(zhì)性的變化，但為什么40年都沒有得到真正的推廣？原因在于太陽能的經(jīng)濟性取決于年可運行時間。太陽能熱水器為什么這么普遍？不用政府組織，老百姓就都自覺使用太陽能熱水器，使得中國成為太陽能熱水器總量世界*的國家？因為太陽能熱水器一年四季都能得到使用。但太陽能空調(diào)一年能開多長時間呢？由于中國家庭夏季普遍開空調(diào)的時間還較少，相對它的成本，使用太陽能空調(diào)就顯得很不經(jīng)濟了，這也顯著制約了太陽能空調(diào)的推廣。

VAV系統(tǒng)

現(xiàn)在很多十幾萬平米的巨型建筑都使用VAV系統(tǒng)，成為一個非常時髦的“節(jié)能措施"，甚至有人說，沒有VAV系統(tǒng)，都不好意思說這是五寫字樓。

我聽說有的建筑，一個系統(tǒng)帶三四百個變風量箱，把我嚇著了。VAV方式能不能滿足各個末端的溫濕度要求，關鍵在于末端組合的性質(zhì)是不是一致。采用超大規(guī)模VAV系統(tǒng)，各個末端的組合形式一定是不同的，如果沒有有效的再熱，各個末端的溫度需求很難全部得到滿足。比如電視臺，一個房間是編輯室，若干編輯機釋放著大量熱量，而另一個間是總編室，只有一個人和一臺電腦。如果要保證編輯室的送風要求，總編室的溫度就會過低，很難全部協(xié)調(diào)好，只能通過再熱滿足需求。日本也有一些變風量系統(tǒng)的成功案例，但他們的系統(tǒng)都非常小，每個AHU只帶五六個末端，而不是這種大型的系統(tǒng)。

現(xiàn)在還發(fā)展出“冰蓄冷低溫送風變風量"的形式，送風溫度僅為11～12 ℃。送風溫差大，風機電耗自然會降低，但這增加了末端調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的困難，同時由于送風溫差大，只能送飽和風，導致室內(nèi)偏干，相對濕度30%～40%，又增加了新風處理的難度。

VAV空調(diào)還有一些其他問題。比如說不能單獨關斷某個房間，只能設置成zui小風量，如果400個VAV變風量箱連在一塊，辦公樓里有兩個加班的，400個就都得陪著，同時，VAV空調(diào)的回風是互相串通的，可能會導致傳染病的傳播，新風也難以保證。所以說，VAV系統(tǒng)不是大型辦公樓空調(diào)的*選擇。

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