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我非常荣幸,能在这个时间给大家汇报的题目是高舒适度微能耗绿色建筑核心技术以及土壤热泵的设计方法,高舒适度可持续发展建筑技术是是后建筑流派的分支机构,他们的理论强调建筑与生态环境的融合,是以节约能源和资源,减少污染为核心的设计理念,利用先进的维护结构和设备及工艺,致力于创造一种健康、舒适、节能的人工建筑环境。这是高技派的理论,高舒适度可持续发展的建筑技术,就是这个流派提出来以后逐渐的发展起来了,现在国内在国际上方兴未艾,在国内也有很多这种建筑这种建筑是符合我们国家的政策,节能是我们现在国家提到非常高的要求出来。
它的主要组成,高舒适度低能耗的建筑这个体系,本身建筑物的体系它是有三个系统组成,一个是优化的建筑外维护结构子系统,第二个是平面式空调子系统,第三个是置换新风及湿度系统,加上可持续发展的概念。一共有四个子系统组成,高舒适度可持续发展的建筑技术,他的目标是建立健康、舒适、节能的空间环境,他的关键技术是油画的建筑外维护结构与健康叔叔的平面空调系统的完美结合,也就是说一个建筑师和社会工程师的通力合作的结果,必须是这两方面的一个完美结合。其中少一个都不可以,高舒适度现在这种建筑它执行的标准现在主要是热环境标准和卫生环境标准,高舒适度是有标准的,热环境标准要符合ISO7730国际标准,卫生欢迎标准要符合世界卫生组织的WHO标准,这两个标准再加上国家的节能标准,就是高舒适度的标准齐全了。
热环境标准指标就是7730这个标准主要有这些,这些非常重要的一个是窗户的辐射温差要小于十度的,如果想做到这样,窗户边上,窗口附近的不舒适的辐射区要去掉。在高冷地区要上玻璃,减少玻璃辐射传热能力,因为玻璃是透明建筑结构的,他跟普通的墙体不一样,他是双热组成,他除了有导向散热以外,还可以玻璃得到热量以后,把这个热量变成电磁波的形式向外辐射,必须减少玻璃的辐射传播量,这个非常重要,WHO的世界卫生的环境指标就有这么多,大家可以查一下。整个高舒适度建筑的设计主要按这两个标准来做。
下面我讲第一部分,是优化的建筑外维护结构子系统,这个保温隔热设计重要的前提是准确的全年逐时负荷计算,根据这个结果设计、调整、优化为维护结构的形势和保温隔热的措施,以保证建筑环境的高舒适度和健康节能的特征,也就是符合上述的两个标准。整个保温隔热设计,这里面前面比较多的大家都介绍了我们国内的一些产品,我这里重点介绍它的关键是要做出它一年当中的这个建筑的逐时负荷,要知道他的每个小时内的负荷变化,这个轴是一天24小时,这个纵轴是说的负荷大小,整个横轴说的整个建筑12个月乘24小时这个指标,从这个指标我们看,建筑热的负荷很难形象的表达,这是我们用的德国的软件,可以作出例立体化,我们可以知道这个建筑物一年当中的负荷立体体型,还可以把每个房间都可做成这个图,对每个房间的热辐射都非常清楚,具体怎么做保温隔热,以上的厂家都介绍了,我就不重复了,我讲讲最关键的区域。
这是全年的冷负荷图,就是说整个的制冷过程当中,这个建筑物需要的量是这么一个图形,每天每个小时你都知道,全年的任何一个小时你都知道,我刚才说的,也可以是每个房间的。高舒适度建筑对保温隔热体系的要求有两条,一个是阻止透明维护结构形成的冷热辐射,就是我刚才说的玻璃,它必须是既要有阻挡向外传热的,还要阻挡玻璃透明体系的另一个热阻,像墙体只是导热的辐射,没有热辐射。再一个是建筑热能性指标,D值要大于5,这个也是非常重要的。
高舒适度我们讲第二部分,平面空调子系统,第一具有湿度调节的风管式中央换气系统,我们看世界卫生组织的标准上有要求对这个湿度调节的凤冠式的的中央换气系统,另一个要求传热介质的温度与室内问题应具有小温差传热的特征,也就是说这里面用的暖气片,我刚才说了是60度供水,室内如果是20度的话,他有40度的温差,但是他这个就要求有10度以内的温差。这个非常重要,否则很难形成高舒适度。大温差点热源是很难形成高舒适度的。
平面空调子系统是在房间顶棚上安装辐射换热管,形成平面空调的末端系统,统计通入32-28度,柔和的向房间辐射热量,这个符合小温差传热的特点,冬天是30多度,夏天是18度左右,他这个温差也很小。另外我们可以看,它非常节能,因为温差比非常小,它的特点就是温度和湿度可以独立控制,他的潜热负荷是由新风除湿机提供的。
第一代是混凝楼板买管式。第二代是金属吊顶班辐射式,第三代形式是毛细管辐射式。那么这个毛细管的工作原理是通上水,在冬季的时候有30度的水柔和的向房间输送热量,夏天输送18度的水向房间输送热量,非常的好,也没有噪声,所以满意度也是最好的,再一个是健康,它是独立的,带除湿新风系统,有效的提高空气品质。所以他非常的健康,还有一个节能,他的贡税温度夏季是16度,冬季是32度,如果用制冷机来做的话正好节能一半,这样什么都没有变,只是改成平面式的的空调。还有一个方便快捷,再就是节省建筑的空间。这是它的基本类型,这种高压型可以承受20公斤。他的安装方法就是在混凝土楼板上先喷上一层混凝土砂浆,然后用混凝土木块做上去就可以了,做法和装饰公司做顶棚一样。还可以做多墙体上,还可以做到石膏板上,还可以做金属吊顶上。在写字楼用非常高,可以提高这个写字楼的档次和舒适度。
那么毛细管的数用性适合在写字楼里面用,也可以在别墅里面用,在国外有一些高级酒店里也可以用,在法国、英国、德国都住过这样的酒店。他现在的价格也不高,如果节能达到65%的情况下,他落到建筑面积上每平方米只有70多块钱。比高级暖气片还便宜,他可以降低空间,特别是在写字楼里面做会降低房间建筑的面积要求。
第三部分是独立送新风经除湿处理后,以置换送风自方式送入空房间,用以保证房间的高空气品质。还有置换送风的方式,它地面送风。这种送风方式可以呼吸到。这是温度、湿度、独立控制系统的简单的介绍。新风经过处理以后,除湿送到房间,毛细管有机的结合是非常好的,他管房间的温度,他管房间的湿度,还有一个起保护作用在这里,假设新风机坏了,这个就可以发信号,它是保护的装置。所以这是非常保险的。
第四部分我想讲一下,高舒适度低嫩好的建筑按照上上述两个标准,整个设计出来,它一定是一个低能耗的,但是纯低耗的房子并不一定是高舒适度的房子,这是一个概念,他能使用的能源系统范围很广,也可以用常规的制冷机和燃气锅炉做能源,它如果可以做成循环可再生利用的能源系统的话,最后和土壤热泵技术联起来做,跟这个结合的话,比常规冷热源再节50%,也就是说我已经达到节能65%,剩下的35%我还可以节省50%。循环可再生利用的能源系统这是土壤热泵技术是典型的,它的主要特点是健康绿色的系统,高舒适度低能耗的系统加上高小节能的冷热圆可以满足人的高舒适度的健康要求,又节能、又省钱,大家把高舒适度低能耗的建筑,这里面的建筑小气候,通过新风及机处理,这的空气很好的,但是在院子里面有很多的氧化带,这个外面的空气质量不行了,那么使用土壤热泵可以既改变室内的控制品质,还可以改善小区内的空气品质。夏季同让热泵还可以直供,夏季可以直接利用土壤热泵系统的地下换热器直接供冷,而不需要开热泵机组,只需要开循环泵即可。我们在北京知道,每平方米在夏季是一块钱,主要是有了直供的状态。
那么地下能源分布是很广泛的。我简单的说一下,它主要从地表到地下,地表是这样的,地下温度超过10米他就不随季节变化了。你这里不变,但是地面上也不变,我就利用直接的温差来做,夏天你是30多度,我们地下是10来度,我们就可以直接供给,。土壤热泵的工作原理,我们这里的工程商是设计和承包在一起的,我们的工作重点是如何让这个系统更合理,让业主掏钱买我们的系统而不是这个设备,所以我们研究的是这个系统如何,而不是价格。如果地下换热器做不好,你再好的机组也不行,所以大的项目一定要通过严格的实验来做。地下换热器的设计有16项因素,需要找到16个参数,其中最重要的六条:一条是土壤的原始温度,第二个是土壤的大地的系数,还有一个就是回填料的热阻,再一个非常重要的就是地下换热器的需要承担的累计总负荷。再一个地下换热器的系统的风值负荷多大,还有他风值负荷的连续运行的小时数,这六个参数是基础,如果这六个找不到,后面的就没有办法做了。
大地初始温度以及土壤热系数怎么获取,我们公司从德国进口了一些热装置,从永远这个装置可以现场测量大地的热系数和大地的初始温度,这个非常重要。目前国内很少,这个测量很重要,但是整个换热器的深度上不需要知道有多少米的岩石等等,他本身就是换热器的平均导热系统。还有一个负荷计算,主要做两条,一条是确定系统的基本依据,在土壤当系统设备当中,需要按全年的逐时冷热负荷计算、分析,得到以下的负荷,峰值负荷和逐时负荷。那么还有一个做全年的能耗分析,这个逐时符合就是我刚才讲的两个图形,每个小时、每个房间都知道的那个图就可以做到,这个非常重要。
地下换热器的设计是这样,对于别墅等小型的低密度建筑来说,按冷热负荷的高值作为热泵机组的选择依据,对于大型建筑来说,为保证系统的安全可靠和降低系统的投资,必须采用复合式系统进行调峰,也就是说热泵系统承担机载负荷,常规系统承担基本负荷,这是一个建筑的总负荷图,上面是冷负荷,下面是热负荷,我们可以这样说,这个颜色是负荷,这个颜色大家看是峰值负荷,供热的时候黄色的负荷由热泵承担,这样性价比是最好的。也不用造价上满足这个峰值这么高的等等问题,来布置地下换热器,做到这里就可以了。
地下换热器的设计计算,酒席根据设计包括其形式和布局的选取,对于给定的建筑物场地条件设计应使得以最低的成本得到最好的性能。所以说最关键的在地下。对于给定的建筑物,采用软件必须有这么几个功能,能计算建筑物的全年的动态负荷,能模拟岩土体与换热管的热传递及土壤长期的储热效果,这是把我上面说的16个数据输进去之后技术计算,这是多次计算得出的结果。这个地下换热器运行了25年,第25年的全年的地下温度变化,这个需要多次试算,假设我算的结果,这里面到了45度,我必须调整换热器的数量。这个时候我们可以考虑适当增加地下换热器的数量,这个非常重要,这个图说的是连续运行25年,每年的最高温度和最低温度的表示,每年都是这样,这说明地下的恢复是非常好的,这个系统可以长期的可靠的运行下去,这25年来的温度都在这个线上,要想可靠的设计地下换热器非常的重要,前面的数据都是为它作准备的。
简单的我说一下这个系统的施工测试运行,这个也非常的重要。回填要返浆的回填,这个非常的重要。比如说这个建筑物在冬季建成了,要运行,这个时候地下换热器设计的时候按照有贯热来设计冬季爱运行的话,必须有冬季的策略,如果改称夏季运行,地下没有同热,这个必须要有策略,否则的话,这个换热器就没有意义了。第二年也必须找一个非常好的运行策略,他地下文化超过35度以后就会下降。冬季最冷的天气的时候,地下换热器的温度不能低于零下五度,否则的话,他的运行机能会大幅度的下降。我的汇报到此结束,非常感谢大家,谢谢。
(北京际高集团有限责任公司 丛旭日
在2005年中国地产科技进步报告会上的讲话摘录,未经本人审阅)
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