居住建筑空调与机械通风节能设计

居住建筑空调与机械通风节能设计1.1 空调节能设计1.1.1随着深圳市经济的迅速发展，人民生活水平的不断提高，居民对空调的需求逐年上升，空调已成为深圳居民家庭生活的必需品。对于居住建筑选择何种空调方式，应根据当地能源、环保等因素，通过仔细的技术经济分析来确定。同时，考虑到空调所需设备及运行费用全部由居民自行支付，因此，还要考虑用户对设备及运行费用的承担能力。主要考虑以下情况： 1. 深圳市的气候条件和建筑所在地点的气流、水、土地等有关自然资源；2. 建筑所在地点的能源资源和价格；3. 建筑所在地点的环境状况和相关环境法规；4. 建筑自身特点：住宅小区还是单幢住宅楼，高层住宅还是多层住宅楼，或别墅等；5. 当地生活水平、生活习惯和住户经济收入；6. 设备同时使用率、设备系统的部分负荷性能和调控性能；1. 设备费、运行费；8. 安装方式，运行调节和维护管理工作量及条件；9. 对生态环境的影响；10. 对城市、小区或周围环境的影响。1.1.2从实际工程的运行效果来看，采用集中式空调系统的居住建筑，其能耗水平显著高于分散式空调系统的居住建筑。主要原因集中式空调系统可调节性差，在低负荷条件下，其运行能效并不高。且由于往往是全时间、全空间的运行模式，与深圳地区强调充分利用被动式节能技术，空调宜采间歇性运行模式并不相符。但同时，考虑到仍存在一些居住建筑其负荷特性适用于集中式空调系统形式，因此，本条文采用“宜”字。1.1.3本条文参考<公共建筑节能设计标准>深圳市实施细则SZJG29-2009中的相关规定。同时，还增加了设计分室（户）温度控制及分户冷量计量设施的相关规定。1.1.4 本条文参考多联式空调（热泵）机组综合性能系数限定值及能源效率等级GB21454-2008中的相关规定。1.1.5本条文参考国家标准房间空气调节器能效限定值及能源效率等级GB12021.3和转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级GB21455中关于房间空气调节器能效限定值的相关规定。1.1.6采用空调方式降温时，门窗往往处于关闭状态，室内、外的空气交换主要依靠空气从门窗缝隙的渗透来实现。此种方式是一种无序的换气方式，换气效果不佳。同时，由于门窗气密性的加强，通过渗透的方式也往往无法满足人体卫生换气1.5次/小时的需要，如果此时通过开窗的方式加强换气，过大的换气量将会导致空调能耗的显著增加。因此，本条文对空调时段关闭门窗条件下，通风设计应有保证居住建筑1.5次/小时的卫生换气的具体措施提出了要求。1.1.71.1.8空调的排热体通常为空气、水体和大地，但究竟以选择何种排热体应根据具体情况决定。风冷热泵机组可以利用环境空气作为热泵机组的热源与热汇，取之不尽、用之不竭。但是，它也有二个主要的缺点，当冬季环境空气温度在4左右时，室外侧热交换器盘管表面温度将低于冰点0，会出现结霜。霜层会减小蒸发器的传热能力，增大蒸发器的空气阻力，严重时会使热泵无法工作。所以要采取除霜措施，这会影响到室内热环境品质量及并多耗能；另一个缺点便是它的出力正好与需求量（冷、热负荷）以及性能系数、能效比值呈反比。尤其在冬季为了保持室内需要的室温，往往需要设置辅助加热装置（一般为直接电热）。水源热泵机组不存在除霜问题，出力稳定，性能系数、能效比大大高于风冷热泵。它利用水作为热泵机组的热源及热汇，可以利用河水、湖水、海水及废水等，以及打井取用的地下水。但利用地下水时，必须确保有（真正的）回灌措施以及确保水源不被污染，并必须符合当地有关规定。否则，会引起水资源保护及环境问题。如果没有合适的水源可以利用，也可以采用封闭水循环系统，但需要在水循环系统中设置冷却塔及加热装置，以便保持水循环系统中的水温在一定的范围内。采用埋管式岩土换热器向大地排热，可显著提升空调系统的能效，目前，技术上也已日趋成熟。但采取此方式时，需使全年冷热负荷实现热平衡，否则，该系统将无法正常运行。根据深圳地区的气候特点，夏季空调负荷需求大，而冬季采暖负荷需求小，往往难以做到全年冷热负荷平衡，但也不排除在某些情况下，能实现全年冷热负荷平衡。因此，本条文规定只有当居住建筑可实现冷热负荷全年热平衡时，空调系统方可采用埋管式岩土换热器向大地排热。1.1.9空调系统的排热可进行回收再利用，这也是实现节能的一种途径。采用户式中央空调或集中空调系统的居住建筑，可通过在新风系统与排风系统之间设冷、热量回收装置，充分利用排风的冷量，从而达到节能的目的。同时，为充分利用空调系统的节能潜力，宜选择具有热回收装置的热泵机组，在实现供冷的同时，能为住户提供生活热水，是一种适宜的节能方式。1.1.10空调房间排风中的冷量应进行再利用，可利用其对厨、卫等非空调区域进行冷却，设有排风系统的宜采取措施充分进行冷热回收，提高能源利用效率。没有排风系统的，通常是窗缝排风。可通过巧妙的窗缝设计，使排风掠过窗玻璃外表面，从而减少窗户的冷热耗量。1.1.11可再生能源利用是未来清洁能源利用的发展方向，从深圳地区居住建筑的实际来看，目前，可再生能源利用所占比例并不高，仍有巨大的发展潜力。而空调能耗将会是居住建筑能耗增长的巨大推手，加强可再生能源空调技术在居住建筑的利用，是缓解这一问题的有效措施。但能否在具体工程中使用太阳能、地热能、海洋能等可再生能源空调技术，仍需充分考虑工程的实际情况和技术的发展情况。因此，本条文用了“宜”字。1.2 机械通风设计1.2.1调节室内环境可采用三种方式：自然通风、机械通风和空调方式。从能源节约的角度来看，自然通风为被动式降温方式，不消耗能源。机械通风和空调均为主动式降温方式，需要消耗能源，但两者相比，机械通风所消耗的能源远小于空调对能源的消耗量。且采用通风方式时，由于换气量大，能够将室内的污染物带离，更利于人体健康。因此，在通风时段，即室外天气条件适宜时，应先采取自然通风方式来满足室内的热环境要求，当自然通风无法满足室内环境调节要求时，应通过机械通风的方式来弥补，而不应直接采用空调方式。已有的研究表明，在通风时段对于居住建筑来说，若能提供换气次数不小于10次/小时的通风量，是基本可以保证室内热环境的要求。1.2.2采用机械通风方式实现室内热环境的要求，应注重处理好室内气流组织，提高通风效率，避免厨房、卫生间等房间的污浊空气随气流流入其它房间，影响室内空气品质。本条文在综合已有研究及实践成果的基础上，给出了适用于居住建筑机械通风的两种方式以供参照。1.2.3本条文对行居住建筑进行机械通风设计所采用的机械通风设备性能提出了一般要求。1.2.4电风扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。使用电风扇时，室内的空气会流动起来，从而促进人体汗液的快速蒸发，由于汗液的蒸发需要吸收大量的热，故会使人们感觉到凉爽。在夏季并不太炎热时，可通过采用使用电风扇的方式替代空调的使用，从而实现节能的目的。