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【学术声音】上篇

来源:V客暖通网 作者:V客暖通网

2024-01-22 10:51:26

CECS 科技住宅评价标准研讨

江苏省制冷学会理事长、

南京长江都市建筑设计股份有限公司机电总工张建忠

科技住宅,已经成为地产届某种住宅产品的“专有名词”,并且拥有相当的市场认知度。它由最初的“三恒”,变为“六恒”,再到当前的概念拓展, 每个阶段“科技住宅”都有着不同的解读。“三恒”科技住宅的基本特征包括辐射空调、独立新风、空气净化; “六恒”科技住宅在三恒的基础上,增加了恒洁、恒静、恒智;当前科技住宅的概念已经拓展至全屋净水、智能家居、维护体系等功能系统。


不同的配置导致科技住宅性能不同,带来的问题(能耗、质量等)和需要控制的重点也不同, 因此需要统一标准。然而,在我国现行标准中,与科技住宅相关性较强的规范较少,不足以引导支撑科技住宅的应用与实践,并缺少一套完善的评价体系与评价机制。因此,《CECS 科技住宅评价标准》的编制目的在于,基于理论与实践经验, 构建完善的科技住宅评价体系,基于辐射换热为主的基本特征,有机集成现代科技, 营造安全、健康、舒适、低碳、便捷的居住环境, 满足对“更高生活品质”的需要,促进住宅市场高品质发展,推动科技创新与消费及产业升级。


《CECS 科技住宅评价标准》的编制,将结合各编制单位对于科技住宅设计的经验与总结,进一步规范科技住宅定义、评价指标、评价方法、等级划分,并系统地提出评判方法。同时,评价标准将以建立绿色低碳、智慧健康的居住环境为目标, 用科技为住宅市场高质量发展赋能,从而 建设更多的“好房子”,为老百姓提供更 多的选择,并满足市场更高的要求。节能 标准的不断提高,提升了“辐射空调”的 综合优势,《CECS 科技住宅评价标准》 的编制将有助更好打造科技住宅标准化, 促进住宅市场高品质发展,并推动城乡建 设绿色发展与“双碳”目标实现、促进科 技创新与消费及产业升级。


目前,《CECS 科技住宅评价标准》 已经获得中国工程建筑标准化协会立项批 准,根据《关于印发 <2023 年第一批协会 标准制订、修订计划 > 的通知》( 建标协字 [2023]10 号 ) 的要求,标准编制组经广泛 调查研究,参考有关国家和各省份相关标 准、规范,认真总结实践经验,参考有关国内外标准,并在广泛征求意见的基础上, 编制《CECS 科技住宅评价标准》。该标 准的规划编制, 始终贯彻“科技创造更安全、 更健康、更舒适、更低碳、更便捷的居住体验”的宗旨, 基于以下3 点原则:定性、定量并重为原则,注重可操作性;注重统 一性和协调性,与相关规范标准相协调; 注重评价标准的适用性以及合理性。


希望《CECS 科技住宅评价标准》成功编制以及落地,能够引领未来科技住宅 的创新发展,助力行业为老百姓提供更加 舒适、健康、低碳、智慧的科技住宅。        

低碳化趋势下区域能源系统的技术路线

华东建筑设计研究院有限公司教授级高工 叶大法

在“碳达峰碳中和”语境下,清洁化、低碳化成为各行各业转型发展的“主旋律”,而这意味着必须变革以化石能源为主导的能源体系,大力推进低碳能源代替高碳能源。作为碳排放大户,建筑暖通领域全电化是促进经济社会全面绿色转型发展的重要一环。


传统集中供热方式大多以燃煤热电联产为主,能源利用率低,加速推动“实现全面电气化目标”迫在眉睫,其关键是利用可再生能源的热泵系统。众所周知,热泵系统主要利用无法直接使用的低品位热能,构成空气源热泵、地表水热泵、土壤源热泵等不同于锅炉供暖,热泵系统的技术关键在于低温供热技术,60/50℃ 转向 50/40℃,特别是对于北方采暖系统。

事实上,因地制宜找到合适的低品位热源,也是热泵高效实现由电变热的关键。地表水、地源热泵系统的基本原理相似,即通过热泵吸热,冷凝器排热,实现制热制冷。但现实因素也让地表水、地源热泵系统的大范围推广受到制约。地表水资源、地源埋管受地域、气候和场地等因素的限制,控制较难等。

空气源热泵系统的优势主要表现在通用性强,实用供热水温可达 45℃—48℃,并且通过与水蓄能结合,其运行费用远低于燃气锅炉(空气源热泵 0.67/3=0.22 元 /Kw·h,锅炉 4.47/9.5=0.47 元 /Kw·h)。而且可以通过一系列措施,规避空气源热泵运行过程中存在的问题。面对新时代的行业需求,暖通领域需要充分利用冷凝热回收热泵供热。在传统技术路线中,冷热源以电制冷和燃气锅炉为主,控制难,舒适性差;在全电化的技术路线中,冷热源以电制冷、冷凝热回收热 泵制热、蓄能系统为主,空调系统从二管制升 级为四管制,舒适性大幅提升,并且放弃自然供冷改为机械制冷,不仅能提高热泵能效,还 能够节省新排风系统能耗、降低建筑设计难度。

蓄能系统作为支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,对推动能源绿色转型,保障能 源安全,促进能源高质量发展具有重要意义,如冰蓄冷、水储能等等。在高效能源系统中,蓄能不仅能够利用廉价谷电,降低运行成本, 还能够使发电机、冷机、热泵保持连续高效, 在高负荷率下稳定运行,并有助于充分利用夜 间可再生低温热源资源。

燃气冷热电联供系统是以燃气为能源, 通过对其产生的热水和高温废气的利用,以达 到“冷—热—电”需求的一个能源供应系统。 通过能源阶梯级利用,该系统能够提高一次能源利用率, 由 42% 提高到 80%,节能率达到 18%。分区域看,在以煤电为主的电网区域(华北、 东北、华东、西北),燃气冷热电联供 + 冷机供冷 / 热泵供热的碳排放低于市电冷机供冷 / 热 泵供热, 而随着绿电比例提高, 该套系统在上海、 华中、南方电网等区域则失去了应用价值。

随着技术发展的进步,热泵的综合利用、组合利用将会为暖通领域迈向“碳中和”增添 更多动力。我们期待能够有更多的资金、人才、技术流向暖通行业的低碳化进程中,有更多的企业携手打造共创共赢共享的绿色暖通生态圈。

复合式热泵系统技术与应用

中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院热泵与蓄能研究中心主任 李骥

建筑供热供冷是社会各界高度关注的 民生工程,而热泵是将热能从低品位提升 到高品位的高效低碳供能方式,也是国际建筑领域实现“碳中和”的重要途径。近些年,我们对于热泵的认识,是一个逐步深化的过程。在中国北方地区,供热是刚 需,因此热泵系统在北方市场发展如火如荼。可以说,热泵系统是热力系统中非常重要的一部分,甚至是热力系统未来的发展方向。


当前,在很多新建项目中,热泵的总体容量非常大,占据 60% 以上。如此高的占比, 使得热泵成为实现建筑“碳中和” 的一个重要途径。与此同时,热泵系统是一个很好的电网调控的方式,是连接热力系统、电力系统最有效的方式,能很好地参与纠纷响应、进行有效控制调节。


复合式热泵系统是一种高效、环保的 能源利用技术,它结合了热泵和太阳能集热器的优点,可以在不消耗任何化石燃料的情况下,将环境中的低品位能源转化为高品位能源。具体来说,复合式热泵系统 主要由两部分组成:一部分是热泵,另一 部分是太阳能集热器。热泵可以通过消耗少量电能,将环境中的低品位热能转化为高品位热能,从而提供给建筑物供暖或制冷。而太阳能集热器则可以将太阳能转化为热能,为建筑物提供额外的热能。

那么, 复合式热泵系统有哪些优点呢?首先,它可以高效地利用环境中的低品位能源,减少了对化石燃料的依赖,从而降低碳排放。其次,它可以提供稳定的热能输出,避免了因天气变化而引起的能源供应不稳定的问题。最后, 它可以与建筑物完美结合,既美观又实用。在建筑领域,复合式热泵系统可以用于提供供暖、制冷、热水等能源。此外,在农业领域,复合式热泵系统也可以用于提供温室加热、农业用水等能源。


在“双碳”背景下,未来可再生能源发电比例将提升,建筑发展趋于再电气化。基于热力系统电力化和峰谷差杠杆问题这两个因素,可以考虑将峰谷分时电价与未来智慧能源供热方式结合,以“热泵+ 蓄能”作为供能方式,在减少峰谷负荷差、降低峰谷比的同时,减少备用容量,提高电力机组使用效率,提高功率因数。


值得一提的是,用电供暖和利用峰谷电价蓄热蓄冷的供热供冷方式是我国未来能源形式的重要利用方式。未来,依托智能电网技术,还将实现热泵蓄能供热供冷智能化变革。


伴随人们对环保和能源利用的关注度不断提高, 复合式热泵系统将会在更多的领域得到应用。同时,我们也应该不断探索新的技术,提高复合式热泵系统的效率和稳定性, 为未来的能源利用做出更大的贡献。


城市建筑能源中储能技术与应用

东南大学能源与环境学院教授陈振乾

在我国“双碳”目标战略背景下, 建 筑节能尤为重要,而将可再生能源应用于 建筑中又是行之有效的策略。可再生能源 领域包括太阳能、地热能、风能、生物质 能等,这些可再生能源最大的特点就是间 歇性和不稳定性。对于建筑用能来讲,也 有着间歇性的特点,这就导致产能侧和用能侧的严重不规律。

建筑用户侧用能和供能侧产能都具有较大的波动性和稳定性,且两者不具有 统一的变化特征,无法直接进行供需匹配应用。所以,在提倡柔性用能的情况下, 储能系统能够很好地解决这一问题。现有 的储能方式主要包括显热储热 ( 冷 )、潜 热储热 ( 冷 )、热化学反应储热以及储电 技术。显热储能已经在蓄热 / 冷中央空调 系统、太阳能蓄热系统中得到广泛运用,具有低成本、技术成熟、热损失大、储能密度低等特点;潜热储能主要应用在余热 回收、建筑空调系统等,具有储能密度中等、储热系统简单、热损失小等特点;热 化学储能主要运用在太阳能储能、余热回收中,具有储热密度高、初期投资高、技术复杂等特点;储电技术主要应用在太阳 能储能、储电站等,具有能效高、无污染、投资大的特点。

为了更好地调节用能, 用于储存夏季 多余的太阳能以供冬季取用的跨季节储能系统,能够破解太阳能在时间上供需不匹配的问题,同时提高太阳能系统稳定性, 增加可再生能源利用率。同时,跨季节储 能也能够实现多能互补,通过太阳能集热 器给跨季节储热水体加热,热电联产的余 热也可以储存在跨季节储热水体中,通过热泵可以实现储热水体的热量充分回收和 利用,实现可再生能源供热目标的同时提高系统经济性。

潜热储热技术中的相变储热系统,相变蓄冷蓄热可以通过介质的相变来贮存热 量,由前期的相变材料开发与建筑材料应用,转化为蓄热装置的产品开发与应用, 具有贮能密度高、贮/ 释热过程近似等温、易与运行系统匹配等优势。

另外,化学储热技术利用可逆的化学反应存储能量,工作对或吸附对以化学能 形式分开保存,热化学吸附被用于建筑热 泵技术、长距离能源运输、余热利用等为 提供能源。而储电技术主要包括储水技术 - 抽水蓄能、储气技术 - 压缩空气储能、电容技术、热能储存技术、电化学储电技术(锂离子电池、磷酸铁锂电池) 、燃料电池等。

当前,整个建筑能源系统的调节总的 概括为五个字“源 - 网 - 荷 - 储 - 用”,源 - 网侧通过分布式能源实现低碳化,在荷- 储- 用侧灵活调整、主动适应,只有多样化、多模式的进行城市建筑储能,才能在未来多层级、多阶段的完成降碳、经济性的目标,才能够更好的实现“双碳”要求。

既有建筑节能面临的数据“质低 · 量少”问题

南京工业大学城市建设学院院长 颜承初教授

2022 年我国既有建筑存量达到 716 亿平方米,同比增长 5.6%,其中公共建筑达 140亿 m2 。全国从事建筑节能行业的公司数目逐年上升,100 亿元以上的企业占据市场的75%。根据住房和城乡建设部印发的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确提出,到2025 年既有建筑节能改造面积 3.5 亿平方米以上,建设超低能耗、近零能耗建筑 0.5 亿平方米以上。由于既有建筑能耗较高, 是“吞电兽”和“产碳机”,因此通过节能改造可以降低能耗 20%~50%。

那么,既有建筑的数据特征有什么特点呢?我认为主要有两点:种类多、差异大、质量低。具体而言分为两类:第一类是信息匮乏性建筑,这类建筑仅有几种基本监测装置,数据种类少,监测间隔时间长,建筑数据量少;第二类是信息丰富型建筑,这类建筑分计量系统完备,数据种类较全,间隔时间较短,数据量较大。由于建筑密度较低,特征值之间存在耦合关系,数据存在质量问题,因此,我们数据处理时的要求是:筛选有价值的数据、去除重复特征值、提升关键少数数据的比重。

对于信息匮乏建筑的能效评估,我们的解决方案是依靠关键可靠数据和规律的深度理解。我们通过智能算法将电费单自动拆分为各子系统、设备能耗。具体而言,通过“既有建筑能耗智能拆分和能效自动评估软件”,输入月度账单、建筑设计数据、天气情况和少量运行数据,根据能量性能计算输出三个系统的能耗(即 HVAC 系统、内部能耗和其他能耗) , 建筑冷负荷和暖通空调系统主要子系统 / 部件 的能效。在应用层面, 能效诊断约等于逐层评 估找到能效薄弱点, 我们采用自上而下的三级评估诊断方法。具体来讲,在建筑级, 评估建筑总能耗或 EUI;在系统级,评估内部能耗、HVAC 系统能耗和其他能耗,其中 HVAC 系统能耗又包含需求侧冷负荷和供冷侧能效两大部分;在组件级, 需求侧冷负荷包含外部和内部,供冷侧能效则包含冷机、泵和风机。

在高效机房的数据质量评估与修复方面, 首先要明确什么高效机房是什么?根据美国采暖、制冷与空调工程师学会的指标,机房能效比 5.0 以上的为高效能机房。高效机房是一项复杂系统工程, 包括高效设备、优化设计、精细施工、优化运行、精细化调适和全程保障等, 因此我国现有的大部分中央空调系统能效在 2.0~3.5,绝大部分都需要进行节能改造。 数据质量是智慧运维优化的基础, 但是机房数据众多,且质量良莠不齐, 严重影响数据价值。 因此,提高数据质量、实现数据有效利用是一 项亟待探索的必要课题。我们的解决方案是依据是物理规律由测量值“推算”出真实值。例如,基于能量平衡的数据关联构建——设备层 面能量平衡式:蒸发侧换热量 + 冷机功耗之 和=冷凝器换热量,直接冷负荷= 间接冷负荷,冷冻水热量 = 蒸发器换热器。事实上,基于 实测数据,通过辨识、修复、补充,生成最符合物理规律的数据集。

厦门新体育中心游泳馆暖通空调的精细化设计

东南大学建筑设计研究院有限公司综合五院暖通总工许东晟

降低碳排放唯一途径是持续降低单位建筑面积能耗和终端能耗低碳化,降低措 施主要是通过建筑节能标准的不断提高、 高效机房与系统的推动、热泵与太阳能光 伏光热技术水平与经济型的提高以及低能 耗、超低能耗、零能耗建筑的实践等,在此背景下,暖通精细化设计应运而生。

厦门新体育中心 - 游泳馆定位为可举 办国际比赛的大型游泳馆,可容纳观众约 为 5 160 人,设置比赛池、跳水池、热身 训练池域、戏水池池区等 4 个池。我们设 计了下部混凝土结构、上部钢结构屋盖。大型游泳馆作为体育建筑的重要类型之一,具有跨度大、热湿负荷大、建筑能耗 高、池区和观众区空气参数不同等特点, 是体育设施中工艺最复杂的建筑之一。

在空调冷热源精细化设计方面,游泳馆高温高湿的特点使其有较大的节能空 间,该场馆同时存在着供冷及供热水的需求,空调冷凝排热(供、需)稳定。设计将空气源热泵系统的余热回收用于热水制 备,降低建筑能耗。因此,冷热源拟采用 空气源四管制冷热水机组及空气源冷热水 机组,提供夏季空调冷量和冬季空调供热 暖量,同时提供池水加热和卫生淋浴热水 用热。

选用设备时,我们经过详细的逐时负荷计算得出,本项目空调夏季总冷负荷 7 298 kW,冷负荷指标 248 W/m2 , 冬季空调总热符合 4 720 kW,热负荷指标163 W/m2 。根据泳池基础参数,计算池水维温负荷, 由给排水专业提供淋浴等计算生活热负荷,最后汇总计算,同时兼顾减少投资和运行费用,冷热源考虑平时和赛事两部分末端负荷,最终选择四管制空气源热泵机组和普通空气源热泵机组各三台, 我们采用模拟计算、估算法后,该系统比全部采用常规的空气源热泵节能低碳。

在空调末端精细化设计方面,需要进行设备参数的计算。根据计算结果,本项目除办公室、会议室、健身配套用房等房间采用风机盘管机组加新风空调系统外,其余均采用全空气低速风道系统,观众门厅、观众看台等采用组合式空调机组,池区采用泳池专用热泵除湿空调机组。

在空调气流组织精细化设计方面, 通过模型的简化与建立、网格划分等, 池区、观众门厅、观众看台等高大空间采用全空气一次回风空调系统。其中,看台观众席采用的送风方式为座椅下送风、上回风。此回风方式可以有效阻止观众区的冷气流混入泳池区域的热气流中,同时也可以减少屋顶天窗结露的可能性。

精细化设计的目的就是为了节能,要考虑全生命周期投资回报,还要借助模拟软件的手段以及相关分析、运营设计等。

多功能互补区域能源系统供应中心设计实践

南通勘察设计有限公司总工杨晓宏

众所周知,区域能源系统供应中心需要因地 制宜的建设,在夏热冬冷地区,设置集中能源中 心解决区域供冷、供热与每栋建筑自行解决冬夏 冷热源相比是否经济合理,一直存在不同意见。今天在这里分析的项目,通过实践开展能源站因 地制宜设计进行探讨,充分利用区域有效资源建 立能源站,实现高效供冷供热进行分析,对多栋 建筑设置一个区域能源站和单个建筑分别设置主 机噪声影响进行对比研究,区域内供冷供热半径小于等于 300 米,满足设计规范要求。


如东洋口港商务大厦及其海关、法院边检等 是开发区管委会所在地,是区行政管理枢纽。办公大厦共11层,建筑面积 2275 平方米,附楼 为餐饮、宿舍等建筑面积7147 平方米,主楼东侧分布海关、法院、边检等五栋办公楼共 30 000 平方米建筑面积,即区内总建筑面积近 60 000 平方米。


早在2007 年前, 该项目就设计区域能源站, 位于该地块西北角,为水源热泵系统,一期设计装机尖峰冷 / 热负荷为 2 480/2 693 kw。设计水源 井共 6 座, 85 米深, 每口井理论出水量 100T/h, 二抽四回( 或三抽三回, 抽灌互换),井间距30 米;配置了两台水源热泵机组。海关、边检等五栋楼 另采用风冷热泵机组集中供用冷热源。


原系统使用 16 年, 6 口井进行了若干次清洗 等修复,仍不能恢复正常使用。针对该项目,我 们进行了多联机系统、更换原主机、冷水机组 + 锅炉系统三套方案的可行性分析。多联机系统需 要废掉原能源站, 每栋楼均改为多联机空调系统,多联机外机无法放置,外机噪声及防雨、荷载问题, 每栋楼水系统及室内装潢全部报废拆除, 造价超标;更换原主机需重新打井,地下水质及周围环境不允 许,建设方强调不再考虑;冷水机组 + 锅炉系统的 方案因为原有能源站距住宅区最近处仅 10 米, 噪声、消防距离和烟囱排放高度均不能满足规范要求。


经过慎重调查考察,项目方决定让出西侧位于居民区中的现有机组地块,将能源中心迁建到该地块东北侧,此位置距离主楼附楼及海关、法院、边检等均较近,原使用的风冷热泵冷热源系统作为夜间或应急使用,其正常使用的空调冷热源和主楼、 附楼空调冷热源,一并由新建能源站解决管理。该项目整体上需要统一规划新能源站,重新整合供能系统,项目方希望寻求到一种适合本项目的个性化 冷热源系统解决方案,既要稳定节能,也要对环境 友好。


在冷热源方案构思上,冷热方案设计充分考虑峰谷电价差较大的优势,新建能源站虽不靠居民区,但距离附楼 ( 现改为宾馆客房 ) 较近,对消防和环境噪声及节能的要求仍然很高。运行费用方面,建设方要求不能超过原有空调冷、热源系统的运行费 用,行政审批中心对用电量也有控制指标。最终决定采用高效冷水机组制冷、磁悬浮水源热泵及风冷 热泵联合制热,并根据峰谷电价差较大的优势采取谷时蓄冷、蓄热的方式,以降低运行费用。


通过整个项目投入运营以来,整体经济效益有所提升,节能程度较高。因而,在旧有机房能效提 升改造,尤其是原有水源热泵系统机房改造项目中, 本项目的冷热源解决模式有一定参考价值。


零碳建筑技术应用研究与实践

南京长江都市建筑设计股份有限公司主任祝 侃

建筑行业实现碳减排最大的障碍就是建筑的用能或者排放,这实际上是跟人的需求以及建筑服务水平有很大关联的。当下,中国仍属于发展中国家,需要持续与西方乃至国际接轨,在这一时代背景下,人的需求不断被释放,建筑能耗也随之不断上涨。

目前,我国现有建筑运行排放占到国家总排放量的 20% 左右,欧美国家占比在30%~40%。但如果我们不采取有力措施,还维持现有的建筑用能形态和排放水平,我国建筑运行能耗和碳排放的占比将会迅速上升。尤其是在现在很多地区采暖的情况下,大多数用户已由原先的采用“部分时间部分空间”的空调使用模式,转变为“全时间全空间”的取暖方式,能耗自然而然也随之增长,因此,我们这个行业压力很大。

关于零碳建筑,我们认为,建筑应是正碳,不可能脱产碳排放。所以,现在国家乃至全球业内对于零碳建筑的实现路径,更多的是通过抵消,也就是说在满足我们建立的服务水平平均分下,尽量降低建筑的碳排放,同时通过核心能源、碳汇和碳交易三个手段来实现营销,这个是目前所有提议共同的一个特点。

目前,我国关于零碳建筑技术标准的建立正在进行中,2023 年 7 月 19 日,住房和城乡建设部办公厅发布国家标准《零碳建筑技术标准 ( 征求意见稿 )》,向社会公开征求意见,预计明年能够正式发布,届时标准中将会对我国零碳建筑、全生命周期案 例做详细规定。

对于零碳建筑的实现路径,我们认为应当围绕定义,主要针对建材生产和建筑 运行两个阶段,采用低碳建材,并在被动 式建筑设计和机电系统方面提高能耗表现, 同时采用合理碳汇手段。在南京江北新区 人才公寓社区中心项目设计中,以全生命周期净零碳排放为目标,围绕可持续的社 区与环境 , 通过室外阶梯剧场、城市森林、 能量山等建筑手法,诠释了社区中心的文 化内核 , 营造了舒适宜人的公共空间与交 往场所,以建筑设计实现对低碳行为的引 导;采用木结构体系和光伏与屋顶一体化 的系统,通过直流微电网系统实现分布式 可再生能源就地消纳,结合去设备化的被动式设计 , 探索夏热冬冷地区零碳建筑的 技术路径。

在南京溧水山凹村游客中心改造项目 中,我们通过更换屋顶瓦片,采用柔性薄膜太阳能光伏瓦,在原有建筑外墙增设保温层,替换成性能更优的节能门窗,设置 垂直绿化墙, 屋内增设全热回收新风系统, 以达到降低建筑能耗的目的。改造后小屋利用屋顶光伏平均每年可发电 1.3 万千瓦时,完全满足小屋往后所有用电需求。此外, 在小屋廊道处还设置有能发电储电的动感 单车,让游客能够切身处地地体验小屋所传达的节能减碳愿景。

零碳试点幼儿园绿色低碳技术创新与集成应用

江苏龙腾工程设计股份有限公司副总经理 / 暖通总工徐正宏

面对新时代目标,高质量发展是建筑 行业的“关键词”。建设高品质建筑可从 以下角度切入, 第一,提升绿色建筑品质;第二,推动建筑节能改造,聚焦公共建筑 绿色管理方式;第三,深化可再生能源建 筑应用;第四,倡导绿色设计;第五,推 动绿色施工;第六,加强绿色应用管理。


其中,近零能耗是绿色建筑的最高表 现。《近零能耗建筑技术标准》首次通过 国家标准形式,界定了我国超低能耗建筑、 近零能耗建筑、零能耗建筑等相关概念;对可再生能源利用率作出了明确的规定;区分了公共建筑和居住建筑的评价标准;区分对不同气候区的建筑设计参数;对不 同冷热源的能效比做出规定。


以2015年版《公共建筑设计标准》, 以及不同气候区域的居住建筑节能设计标准为基准,综合节能率达到 50% 为超低 能耗,达到 60%—75% 近零能耗建筑, 100% 是零能耗建筑。在这个标准中,把生态环境和能效指标作为约束性指标。


在南部新城幼儿园项目中,江苏龙腾对绿色低碳技术创新与集成应用进行了新 的探索。以“低碳、生态、智慧”的总体 特色为设计宗旨, 以建筑能耗为目标导向, 该项目通过被动式节能技术优先,主动式节能技术优化,补充可再生能源的路径, 实现建筑能耗与碳排双控。


在被动式节能技术方面,通过建筑外部结构优化,加强外墙外保温利于降低空调负荷;第二方面, 通过合理的建筑布局,解决园内采光与通风问题。在主动节能优化方面,采用空调系统—地源热泵技术应用 + 全热回收新风机组应用,其中末端通过置换通风空调、分层空调及风机变频技术;新风系统采用带除霾功能(PM2.5 去除率 ≥95%)的全热回收新风机组,热回收焓效率在 70% 以上,在有效降低建筑物新风负荷的同时保证健康的室内环境。其次,选用LED 高效灯具及智慧建筑控制器,补充了可再生能源和储能系统。最终实现建筑综合能耗值大概是 58.4%,建筑本期节能率达到了 43.4 %,建筑的综合节能率100%,可再生能源利用率 282.8%,满足零能耗建筑的指标要求。


事实上,该项目是通过可再生能源电力和建筑全生命周期的碳排放实现碳负荷。主要通过以下手段, 一是建材低碳化设计;二是装饰低碳化,采用了独特的无装修遮挡设计,减少装饰材料的用量。此外,项目进行过程中伴随着曲折、矛盾,一方面是相关方对于“双碳”战略的不熟悉,且缺乏相应政策约束;另一方面是建设成本较高,对新型智能化、低碳化产品的支持度较低。这是在该项目中凸显出的问题,也是低能耗、零能耗建筑发展过程中的问题,需要凝聚各方合力共同解决,携手打造绿色建筑生态圈。

严寒地区商业绿色节能改造实践老 中央空调项目冷热源改造的体会

江苏筑森建筑设计有限公司总工朱加友

在 3060“双碳”目标下,建筑行业要在可再生能源方面,提高太阳能光伏及空气源热泵的利用率;在低能耗建筑上从本体上建设,做被动式建筑理念;在建筑电气化上推进全电空调、厨房,减少化石燃料利用;在削峰填谷方面采取蓄冷蓄热、电化学储能的措施。


从建筑方面达到“双碳”目标,一是绿色能源,国家下发了相应政策来提升可再生能源的利用率;二是绿色电力,国家亦有相应的指导意见,包括 20 年的风光水火储一体化、源网荷储一体化,以及根据源网荷储一体化发展的多能互补系统。


根据长期调研, 商业综合体项目普遍存在“大马拉小车”,新建项目的配套运营费、燃气锅炉化石燃料碳排放较高的问题,这些均不符合政策导向。2022 年上半年,我们主要从增加可再生能源利用率、降低运营费用两个方向进行研发, 目标是降低装机容量,提升主机利用率,采用可再生能源替代直接燃烧化石的锅炉,推进建筑电气化。


众所周知, 热泵主要是利用电能把低位的热能转换成高品位热能的一种装置。举两个例子,一是普通模块式空气源热泵机组,二是超低温型模块式机组。目前,热泵技术发展日新月异,在低温名义工况下,出水温度可以达到 35~60℃ , COP 可达 2.5 左右,是未来代替燃煤、天然气的主要清洁供暖方式。我们从负荷计算、设备选型、投资分析、运营费用分析等方面,研发出三个以空气源热泵耦合冷热水机组为主的多能互补的综合 能源系统,用于节能改造项目及新建项目。


结合地域运营需求, 我们通过技术适配形成了三个模型,一是空气源热泵耦合冷水 机组的蓄能系统,适用于气候条件相对适宜的夏热冬冷地区, 可以直接用供冷热泵蓄热,夏季兼顾蓄冷工作;二是以空气源热泵加上 电锅炉复合冷水机组的蓄能系统,严寒地区可能供热能力不足,会用电锅炉作补充,这与当地政策有关系;三是空气源热泵加冷水机组的直供系统,完全取消了燃气锅炉,装机容量以热负荷为主,辅助制冷。


2022 年下半年,我们完成了 5 个项目的节能改造,在节能节费方面有很大提升在 第一批的节能改造项目中,有一个商业综合体已经运行 5 年,商业面积是20 万平方米, 整个供热面积是 13.76 万平方米,采暖耗热 量 415 万千瓦时,制冷 425.5 万千瓦时,其最大的问题在于供暖运营费用比较高。我们结合运营能耗、理论计算,最终提供 34 台 50 匹的超低温风冷热泵,辅助2 000千瓦的 电锅炉,加上1 500 立方的水箱作为热源的装机容量,水箱兼顾夏季制冷;同时在项目中加入自控系统,可以实现远程手机操控,实时监控各设备运营状态,实现自动控制运 行,最终达到的效果是整个采暖季运营费用是 279.5 万元,每年节省 208 万元。该项目的顺利运行标志着风冷热泵在严寒地区可以成功使用,对于其它项目奠定了基础,发挥了比较好的示范效应。

医院传染楼空调设计

江苏省建筑设计研究院有限公司高工王雪松

医院传染病楼的空调设计其实包括空 调跟通风两个专项,主要由 4 个部分组成:一是规范与设计标准,二是空调通风设计的 重点内容,三是相关案例,四是设计总结与 思考。在规范标准方面,除了通用的标准之 外,主要是包含传染病医院建筑设计规范、 负压隔离病房环境控制要求、传染病医院建 设标准以及江苏省建医疗机构发热门诊建设标准。


负压病房和负压隔离病房的区别:第 一,负压病房可以采用单间或双床间,而负 压隔离病房基本都是单间设计。第二,负压 病房可以设置独立缓冲间或者共用一个缓冲 间,负压隔离病房则需要独立的缓冲间,负 压病房最小换气次数是 6 次 /h,负压隔离病 房最小换气次数是 12次 /h。


从空调系统上来看,负压病房采用普通空调,负压隔离病房采用全新风直流式空调 系统。但是在江苏地区,冬季肯定是需要加 湿的,不然无法满足空调使用要求。对于暖通设计而言,加湿一般用电热或者电极。其 中,电热加湿需要用纯水或者软化水,而电 极加湿不可以采用纯水或者软化水,其耗电 量非常可观,因此这对于电气设计而言是很 麻烦的事情。


通风设计一般按照区域划分,空气压 力是从清洁区到污染区到半污染区逐渐降低 的。通风换气量的要求:非呼吸道传染病区 病房的最小新风换气次数为 3 次 /h、呼吸道传染病区病房的最小新风换气次数为6 次/h、负压隔离病房最小新风换气次数为12 次/h,污染区房间应保持负压,每个房间排风量应大于送风量 150 m3/h。风口布置的要求:送风口应设置在房间上部,病房的排风口应设置在房间下部,排风口底部距地面不应小于 100 mm。卫生间的排风口应设在房间的上部;病房低位排风口和卫生间的高位排风口宜选用带高效过滤器的单层百叶风口。室外排放口布置 : 高于 15m 范围内最高建筑物的屋面 3m 以上,且要满足距离门窗通风采集口距离不小于 20m,通风口跟排风口的布置也应符合气流组织的原则。


空气过滤器的要求,负压隔离病房的送风应经过粗效、中效、亚高效过滤器三级处理,排风需要经过高效过滤器过滤处理后排,过滤器前后都要设置压差报警以及压差检测装置,使运行维护人员可以及时更换过滤器,保证系统正常运行。

启迪设计大厦高效制冷机房建设与实践

启迪设计集团股份有限公司机电设计三院院长庄岳忠

整个集中空调系统是公共建筑的耗 电大户,耗能占比达到 50%,其中制冷 机房占据 38%。而集中空调系统运行的 评判标准主要是耗电量和能效比。目前, 对于高效机房的定义, 国家还没有出台正 式的标准, 我们通用的做法是根据制冷机 房的能效比例进行判定。参照美国的一些 学术内容,全年综合能效 COP 大于 5.0, 属于高效机房。从广东省出台的集中空调 制冷机房系统能效监测评价标准里, 大于 等于500 冷吨的机房, 也是达到一级能效。


对于高效机房的实现路径,我们从 高效机房的设计、节能产品的选择、群控 系统、建造过程的管控、系统的调试以及 系统的高效运维等六方面进行, 目前启迪 设计大厦已经进行到系统的调试阶段。


在设计阶段,首先从负荷入手,利用专用软件对大楼的空调负荷以及全年 的运行时间进行模拟, 对建筑的负荷进行 校验。其次,我们要制定高效机房的目标 值, 根据不同的负载率以及室外气温对冷 却水温的影响, 初步计算冷却水回水温度 在不同情况下的能效值。根据苏州地区的 气温情况,我们初定了 5.2 作为高效机房 的控制目标。在设计过程中,我们通过优 化管路群控模拟等手段,不断地验证和修正目标要求。此外,在机房的设计过程中 也涉及到机房的选址, 启迪大厦的机房是 设置在整个地块的地下室一层, 比较靠近服务塔区域。


另外,我们对机房也进行了一体化设计,整个机房占地面积 280 平方米,占整个 空调服务面积的千分之六, 相比常规的占地 面积要小很多。整个层高也进行了优化, 室内净高为三米,充分节约了用地面积。塔楼 里也按照两个系统进行划分, 进行相对精准 的分区控制。


在节能产品的选择上,制冷系统的主 要设备包含制冷主机、冷却塔、水泵等, 我们在选择上也是围绕节能要求展开, 同时也 要匹配当地的气候条件。在主机的选择上, 我们考虑了是选择相同的主机, 还是大小主 机相配合的方案。


经研究发现,一大一小的主机搭配会 比相同主机下不同负荷下效率更高。最终, 考虑到综合运行能效和经济性,我们选择了两台 400 冷吨的磁悬浮变频离心机和一台 600 冷吨的定频离心式机组。在高效机房群 控上,我们配备了自研的中央空调控制系统, 可以全面实现高效机房的管理和优化。同时,该控制系统通过运用层、数据层和控制层的优化, 形成一个远程的可视化界面, 实现各设备的实施运行、能耗分析、设备的信息管 理和优化控制等功能, 并可输出各类能耗、设备运行。报警、报表等平台也采用了 BS 架构,既可以布置在本地,也可以布置在云端,通过手机进行控制。最后, 在建造过程中,主要通过对招采技术的管控、设备的管控、主要材料品质的管控以及建造过程中的质量管控进行建造。

地源热泵实例及设计要点分析

中衡设计股份有限责任公司高工何光莹

地源热泵系统是利用土壤的蓄热能力,实现夏季向土壤中放热,冬季从土壤取热的一个空调系统, 其最大特点就是节能和稳定。地源热泵系统与常规的系统最大的不同是增加了一个地埋管系统。地埋管有三种埋管方式:一种是根据夏季负荷埋管,这种埋管量比较大,所以比较适用于一些小型的系统;第二种,针对中国容积率比较高的建筑,一般采用冬季埋管,相对来说埋管量会比较少,而夏季埋管会辅以冷却塔或是其他一些散热手段。除此之外,对于容积率特别高的一些建筑而言,若按照冬季埋管无法达到系统的需求,则要根据整个地块的需求确定埋管数量。

在上海临港项目中小地块应用地源热泵的案例中, 该项目有 7 栋楼, 包含有办公、餐厅、厂房三种业态,业主提出的要求是既要实现系统的节能运行,又要实现末端很好的初步计量,所以对系统提出了一个更高的要求。


在该项目中, 不仅有空调负荷,还有一定的热水负荷,因此我们在做地源热泵的时候,要充分挖掘整个系统的用冷和用热。针对于此,我们设计了三种方案:集中冷站、分楼栋设置风冷热泵、分楼栋设置地源热泵。


由于该项目是一个典型的出租型项目,其对招商的要求很高,必须可以分楼层去进行出租或者是出售。在经过成本、节能、绿色、招商等多方面的考虑,我们最终采用了地源热泵的方案。


在新加坡中心项目中,其特殊性在于 地块的容积率比较大,办公档次也很高, 选择地源热泵后,按照冬季埋管无法达到 整个系统的需求。因此在选用能源的时候, 除了地埋管之外, 我们还采用冷却塔对冷热 进行补充。选用方案之后, 需要进行地埋管 计算。众所周知, 地埋管热度包括对流热度、 回填热度等, 在此之中, 回填热度是一个变 量, 对整个系统而言是一个不稳定的因素。目前, 大多数项目都是根据热响应报告直接 得出来它的热物性, 每延米的一个取热量和 排热量,这个项目也是如此。


其次,地埋管与冷却塔的布置形式。目前主流有两种方式:一是冷却塔与地埋管 之间是串联布置, 这种方式的优点在于温度 稳定, 但流量变化比较大。二是并联连接方 式, 其地埋管流量是稳定的, 但出水时的温 度处于一个波动的范围, 所以对自控有着更高的要求。不过当下, 我们在项目中基本采 用第二种布置方式。


再次考虑水力平衡的问题。对于热泵 系统来说, 如何合理布置系统的水力管道是 很重要的。在一些不规则的情况下,没有办法实现同城时, 项目的水力计算就要严格进 行, 通过调整一些管径和部分连接方式去实 现连接的平衡, 这就是我们在该项目采用的埋管方式。


事实上,地埋管系统能否达到很好的节能效果, 如何去实现冷却塔和地源泵的运 营策略,其实是一个很有研究的方向。

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