浅议建筑环境与空调能耗
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作者: 付承钰
摘要：为了创造舒适的室内空调环境，必须消耗大量的能源。由此可见建筑节能工作的重点应该是暖通空调的节能。针对我国目前空调能耗较大的现状，分析了影响空调能耗的一些主要因素，指出改善建筑环境是空调节能的一个有效途径。
关键词：建筑环境；空调；能耗；节能
中图分类号：TU111.19
从空调的能耗组成可以看出：空调系统的能耗主要决定于空调冷、热负荷的确定和空调系统的合理配置，空调系统的布置和空调设备的选择是以空调负荷为依据的。所以空调节能的关键是空调外界负荷和内部负荷的确定，而暖通空调节能工作也应该从这个方面着手，合理布置建筑物的位置，正确选择外墙、门、窗、屋顶的形状及材料等，尽量减少空调负荷。能源为经济的发展提供了动力，但是由于各种原因，能源的发展往往滞后于经济的发展。近几年，中国建筑能耗在社会总能耗中占有的比例较大，采暖区的城镇人口虽然只占全国人口的13.6％，但是采暖用能却占全国总能耗的9.6％。建筑节能是建筑发展的必然趋势,研究建筑环境,了解暖通空调负荷产生的原因及影响因素,可以更加合理地提出解决问题的方法。
1 空调能耗的组成
空调的能耗大小主要取决于空调冷热负荷的确定及系统的合理配置。产生空调冷热负荷的主要原因有：夏天室外空气的热量和太阳辐射热量从室外通过围护结构(墙、门、窗、屋顶、地板等)传入室内，从而形成冷负荷。冬天由于室内外存在较大的温差，室内的热量通过围护结构传到室外，从而形成热负荷。所以采暖空调的节能工作应从这里着手：合理选择建筑物的位置、朝向、采暖空调房间的室内外计算干(湿)球温度，正确选择围护结构的形状和材料，以尽可能地减少采暖空调的能耗。
2 建筑室外环境对空调节能的影响
2.1 室外空气温湿度对空调负荷的影响
当围护结构和室内计算温度确定后，室外空气的温湿度取值大小将直接影响采暖空调设备的容量。室外空气温度的变化使得空调设备的绝大部分时间在部分负荷状态下运行，所以在进行采暖空调节能设计时必须对其进行充分的考虑，以提高设备的使用效率。以优化建筑的微气候环境；有利于节能，充分重视和利用太阳能、冬季主导风向、地形和地貌，利用自然因素。节能规划设计就是分析成气候的决定因素、辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利、不利影响，通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。建筑旁边的绿化不但有防风、隔声、防尘和美化环境的作用，而且对于建筑节能也有重要作用。
2.2 太阳辐射对空调负荷的影响
在冬季，太阳辐射对建筑节能是一个有利的因素。当太阳能照射在房顶和外墙外表面上时除少部分被反射外，大部分直接进入室内，在室内被多次反射后全部被室内物体所吸收。在夏季，太阳辐射增加了室内空调的能耗。为此，围护结构的外窗面积取小值对降低空调负荷是有利的。因此设计标准规定窗墙面积比应在0.3以下，南朝向的窗墙面积比可放宽到0.35。
2.3 规划设计对空调负荷的影响
规划设计主要是对建筑物的气密性、体型、朝向、间距、采暖空调系统的设备和管网及建筑物的周边绿化等进行全方位的优化设计，从而形成一个良好的人居环境和有利于节能的微气候环境。研究表明绿化良好的小区，不但有防风、隔声、阻尘和美化周边环境的作用。同时也能相应降低小区建筑的空调负荷。
3 建筑室内环境对空调节能的影响
3.1 室内空气温度对空调负荷的影响
当室外空气计算温湿度为定值时，如夏季空调室内计算温度和湿度定得越低，则房间的计算冷负荷就越大，系统的能耗也相应增大。同样，冬季采暖室内计算温度定得越高，则房间的热负荷和能耗也越大。所以空调房间在其室内温度、湿度基数满足人体健康的情况下，适当降低冬季的室内采暖温度和提高夏季的室内空调温度是减少采暖空调负荷的十分有效的手段。
3.2 室内新风量对空调负荷的影响
空调房间的室内新风量大小将直接影响到房间冷热负荷的大小，新风量越大空调负荷越大。所以在保证人体健康和满足卫生要求的情况下，空调系统的新风比一般冬季不小于总风量的l0％，夏季不小于总风量的20％，春秋季节空调房间的新风百分比将随室外空气温度的升高而增大。
4 围护结构对空调节能的影响
近年来，一些开发商为了追求建筑外型的新颖美观，过多地使用那些保温性能较差的玻璃幕墙和玻璃屋顶等建材，使围护结构的热损失比例进一步加大，所以改善和提高围护结构的热工性能对减少空调负荷具有十分重要的意义。
4.1 墙体
在墙体厚度一定的情况下，改善和提高墙体的保温性能主要有两个办法：一是改善砌体的保温性能，如采用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等类型的砌体材料，使之既具有承重又具有保温的功能；二是对墙体采取外保温、内保温和中间保温等措施，即在墙体的外侧、内侧或中间加设保温层。这种墙体的节能效果良好，但其墙体普遍较厚，一般用于严寒地区的建筑。
4.2 门窗
在建筑的外围护结构中，通过门窗的热传导和冷风渗透两项能耗约占建筑总能耗的一半左右。为此，在严格控制好窗墙面积比、减少玻璃面的日照面积率的同时，还要求其必须抗风强度高、传热系数小、气密性和水密性好。目前建筑所采用的门窗类型主要有木门窗、塑钢门窗、单框双玻璃窗等。同时一些新型复合保温材料的门窗也已开始使用，如铝塑、钢塑复合材料隔热门窗，中空玻璃窗等。
4.3 屋顶
顶层住房冬冷夏热，提高屋顶的保温性能是建筑节能及改善顶层居民居住条件的重要环节。目前屋顶保温所使用的保温材料主要有增水性膨胀珍珠岩、聚苯板、玻璃棉等，有的用架空混凝土薄板，下边再铺设膨胀珍珠岩，从而使屋顶的保温性能更好。
5 结语
总之从建筑内外环境着手，不断优化建筑热功能，充分利用有利的建筑环境，必然会创造出适宜的室内热环境，同时依靠国内外先进的科学技术，不断研究开发新能源、新材料、新设备，加强各种设备的运行管理，是未来采暖空调节能的一个发展方向。
参考文献：
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