【提要】本文概要地介紹了中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所在恒溫恒濕、凈化空調(diào)技術(shù)及建筑節(jié)能技術(shù)研究和開發(fā)、應(yīng)用方面的進(jìn)展。

1恒溫恒濕空調(diào)技術(shù)研究

1.1概述

空調(diào)技術(shù)是在我國解放以后才逐步發(fā)展成熟的一門學(xué)科。它涉及到各類建筑物和生產(chǎn)場

所的室內(nèi)環(huán)境要求,?即:?室內(nèi)空氣的溫度、濕度、速度和潔凈度等,?直接影響著生產(chǎn)工藝和人體健康。隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,?各行各業(yè)科技和生產(chǎn)要求也會越來越嚴(yán),?特別是要求保持恒定的室內(nèi)溫、濕度,?才能滿足生產(chǎn)工藝條件,?否則難以生產(chǎn)出合格品,?因此研究恒溫恒濕技術(shù)勢在必行。

6 0?年代初,?在國家科委十年規(guī)劃中,?將恒溫恒濕技術(shù)列為國家重點(diǎn)攻關(guān)課題。由中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所負(fù)責(zé),?組成了空調(diào)設(shè)備、恒溫恒濕指標(biāo)、氣流組織、自動控制等專題組進(jìn)行研究,?于1 9 6 5?年研究得出整套科研成果,?包括高精度恒溫( 2 0?士0.5?℃?、士0.2 ,C、士0.1℃?)和一般精度恒溫( 20?士1℃?)等技術(shù)設(shè)計計算方法,采取的措施和設(shè)備選用方法;?同時又組織對全國典型工程進(jìn)行恒溫普查和實測總結(jié),?于60?年代末提出了適合我國國情的恒溫工程整套設(shè)計方法。從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、送風(fēng)溫差與換氣次數(shù)、氣流組織方式與計算、設(shè)備選型以及注意事項都有了明確規(guī)定,?這些均編入《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》,廣泛應(yīng)用于實際工程,?至今亦在使用。

進(jìn)入70?年代以后,?技術(shù)在進(jìn)步,?生產(chǎn)工藝又提出更高要求,?建研院空調(diào)所的科研人員結(jié)合生產(chǎn)實際,?深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研,?在北京光學(xué)儀器廠光柵刻線室成功地實現(xiàn)20?士0.01?℃?高精度恒溫,?達(dá)到國際先進(jìn)水平。然而科學(xué)發(fā)展是無止境的,?生產(chǎn)過程不僅要求恒溫,?有些還需要恒濕,?例如針織品、造紙、醫(yī)藥、食品等。解決恒濕問題,?同樣需要從研制設(shè)備和技術(shù)關(guān)鍵入手?？照{(diào)所在引進(jìn)國外樣機(jī)基礎(chǔ)上,?積極研究開發(fā)了轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)、溫濕度傳感器及自控儀表、模件式溫濕儀等。通過幾個具體工程使用,?例如天津某站恒溫恒濕室達(dá)到20士.0 5?℃?,?相對濕度“?士2% ;?北京某研究所恒溫恒濕達(dá)到20?士0.1?℃?,5?士3% R H,?說明恒濕技術(shù)已可達(dá)士2%。從此開始,建研院空調(diào)所具備了恒溫恒濕全套技術(shù),?有能力進(jìn)行從設(shè)計到調(diào)試恒溫恒濕工程總承包。

為了適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)需要,?不斷開發(fā),?研制出裝配式恒溫室、恒濕室或恒溫恒濕室,?非常適合改造工程使用。

根據(jù)有些生產(chǎn)工藝需要低濕,?例如玻璃合片室、生物制品、庫房等,?要求在室內(nèi)溫度20?℃條件下,?相對濕度低于25 % ,?甚至要求達(dá)到1 5 %,?允許波動范圍不超過2%。我們利用除濕技術(shù)進(jìn)行設(shè)計,?選用我所研制的除濕機(jī),?在北京某生物制品室達(dá)到室溫20?℃?,?相對濕度低于2 0 % ;?又如在深圳某廠的玻璃合片生產(chǎn)車間,?選用國外除濕設(shè)備達(dá)到了相對濕度2 )?士.2 5%的要求。

近些年來,?空調(diào)所又繼續(xù)開發(fā)傳統(tǒng)技術(shù),?發(fā)揮所內(nèi)綜合優(yōu)勢,?利用原有的恒溫恒濕技術(shù),?充分發(fā)揮作用,?不僅取得了較好社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,?還在實踐中鍛煉和培養(yǎng)了新生力量。例如:?對某衛(wèi)星制造廠計量恒溫間的改造,?就是采用總承包方式,?總面積1 1 0 0m 2 ,共18?個計量間。改造后提高了恒溫精度,?由原來的20?士(1~ 2 )?℃?提高為20?土0.5?℃?、士1?℃?,?節(jié)電53 % ;?耗水量由1 2 o t/ h?下降為s t/ h ;?機(jī)房占地面積由6 2 o m?2?縮小為2 7 7m?2?,?節(jié)省5 5%。

綜上所述,?恒溫恒濕技術(shù)已成為建研院空調(diào)所傳統(tǒng)優(yōu)勢技術(shù),?今后將會繼續(xù)發(fā)揮作用,?為空調(diào)行業(yè)技術(shù)發(fā)展作出成績。

1.2?典型工程

1.2.1?某所國家級超精密加工試驗室

該試驗室總面積9 47 m?2?,?共有15?個試驗間,?其中三間要求恒溫20?士0.2?℃?,?恒濕45?士5%,?其余均為20?士1?℃?,50?士10 %。

設(shè)計時采用空調(diào)所研制的帶上位機(jī)通訊功能的W S Z一3?型模件式溫濕度調(diào)節(jié)儀進(jìn)行控制。每臺儀表可巡回測量溫、濕度及設(shè)定值、閥門等16?個參數(shù),?其精度高汾辨率高達(dá)0.01?℃?。工程峻工后調(diào)試,?經(jīng)2李小時連續(xù)運(yùn)行,?全部達(dá)到上述恒溫恒濕精度要求。

1.2.2?北京某研究所恒溫室設(shè)計

該恒溫室由8?間組成,?總面積為23 6 m?2?,?各房間要求見表1。

設(shè)計時,?對于士0.1?℃?房間采用孔板送風(fēng)下側(cè)回風(fēng);?士0.5?℃?房間采用側(cè)送側(cè)回方式;?其它房間采用條縫風(fēng)口上送上回方式。選用柜式空調(diào)機(jī),?控制系統(tǒng)均采用空調(diào)所的W S Z?忍型模件式溫濕度調(diào)節(jié)儀及不同功能模件卡,?組成送風(fēng)溫度和室內(nèi)溫、濕度兩級控制?？⒐ず蠼?jīng)連續(xù)24?小時運(yùn)行測量,?垂直和水平方向的溫度均未超過上述要求,?濕度均小于士5 %。

1.2.3?天津某站的裝配式高精度恒濕室研制

該室建在一座二層樓的底層,?為一般辦公用房,?要求改造成二間恒濕室,?面積分別為: (4x 4.2 ) m?2?,( 4 x 5.5 ) m2?,?層高2.5 m。要求室內(nèi)距地(0.5 x2 ) m?區(qū)域內(nèi),?相對濕度為“?士2%,至少維持6?小時。

根據(jù)上述條件,?受建筑面積限制,?將原建筑作為外套,?內(nèi)設(shè)置裝配式壁板組成的恒濕室,?壁板與外套之間為氣套,?并對圍護(hù)結(jié)構(gòu)作了防潮和保溫處理?？照{(diào)機(jī)房設(shè)在相鄰小間內(nèi),?選用風(fēng)冷柜式空調(diào)機(jī),?并配以加熱器和加濕器。恒濕室內(nèi)采用孔板送風(fēng)下側(cè)回風(fēng)方式。為了保證恒濕士2%?的要求,?采用空調(diào)所研制的S WD?一2?型溫濕度傳感器和模件式控制儀組成自控系統(tǒng),?通過送風(fēng)參數(shù)和室內(nèi)參數(shù)兩級控制來達(dá)到要求。

建成后,?經(jīng)冬季和夏季工況連續(xù)運(yùn)行考核,記錄了連續(xù)12?小時實測值,?實測結(jié)果見表2。

其自動控制系統(tǒng)運(yùn)行正常,?系統(tǒng)從開機(jī)到工況穩(wěn)定只需2?小時左右。

從上述結(jié)果表明,?采用裝配式恒濕室方案是成功的,?對于改造工程采用裝配式是非常適用的。

低濕工程?低濕工程是指室內(nèi)相對濕度小于30%（室溫?20℃）的場所?,?也就是指含濕量5g/kg?以下。由于要求低濕,?用冷凍除濕方法是不能達(dá)到的,一般需要采用化學(xué)吸附方式或冷凍徐濕與化學(xué)吸附相結(jié)合方式,?才能達(dá)到要求。例如:

北京某生物制品室就是潮濕空氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī),?再進(jìn)入冷凍除濕降溫后送入室內(nèi),?使室內(nèi)達(dá)到相對濕度小于20 %。

深圳某廠采用室內(nèi)外空氣混合后進(jìn)入冷凍除濕機(jī),?再經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)除濕,?然后經(jīng)冷卻器等濕冷卻后送入室內(nèi),?而達(dá)到室溫2?℃?,?相對濕度2 2.5?士2.5%

1.3?結(jié)語

綜上所述,?建研院空調(diào)所經(jīng)過幾十年的空調(diào)技術(shù)研究和開發(fā),?已系統(tǒng)地研究解決了恒溫精度在士0 . 1?～士0.01?℃?、恒濕精度在士5%～士2 %?的高精度恒溫恒濕成套技術(shù)(?包括設(shè)計計算、恒溫恒濕設(shè)備及控制儀表等),?并已能以多種形式為各行業(yè)提供全套技術(shù)服務(wù)(上述工程實例足以說明)。今后我們將繼續(xù)努力,?結(jié)合生產(chǎn)實踐,?將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,?與全國同行們團(tuán)結(jié)協(xié)作,?為我國空調(diào)事業(yè)再創(chuàng)業(yè)績。

2?凈化空調(diào)技術(shù)研究

國際上自50?年代中期以來,?空氣潔凈度已逐漸成為空調(diào)的三大參數(shù)之一,?對溫濕度波動范圍要求嚴(yán)格者,?即是前述的恒溫空調(diào);?對空氣潔凈度有要求者,?即為凈化空調(diào)。凈化空調(diào)出現(xiàn)不是偶然的,?是現(xiàn)代高科技和生產(chǎn)活動發(fā)展的結(jié)果,?它的任務(wù)是保證產(chǎn)品加工的精密化,?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的微型化,?產(chǎn)品質(zhì)量的高純度,?產(chǎn)品運(yùn)行的高可靠性。

3 0?余年前,?面對國內(nèi)空氣凈化技術(shù)完全空白而又急需的狀況,?建研院空調(diào)所從事凈化空調(diào)研究開發(fā)工作一開始就從硬件抓起,?促進(jìn)普及;?在普及的基礎(chǔ)上再抓理論提高;?然后再去指導(dǎo)推廣普及。當(dāng)時主要根據(jù)三線任務(wù)和各部委的要求,?首先要提供樣機(jī)、產(chǎn)品和裝置。大約經(jīng)過十年時間至70?年代初期,?我們所獲得的凈化方面的成果已基本配套成龍,?使當(dāng)時國家需要的凈化空調(diào)測試方法、儀器和設(shè)備都可以立足國內(nèi)獲得解決蕊并為后來北京及至全國的大規(guī)模集成電路會戰(zhàn)以及凈化技術(shù)的普及,?打下了良好的基礎(chǔ)。到目前為止,?從計重測塵法、微孔濾膜測塵法到濁度計、J 73?型粒子計數(shù)器和標(biāo)準(zhǔn)粒子;?從粗中高效過濾器到潔凈工作臺、吹淋室、層流罩、余壓閥、傳遞窗、吸塵機(jī)、自凈器、壓縮空氣過濾器、檢漏儀、細(xì)菌采樣器;?從裝配式亂流、層流潔凈室到0.1μ10級潔凈室;?從節(jié)能型低阻亞高效過濾器到消毒型屏蔽式紫外線消毒器;?從封導(dǎo)結(jié)合的雙環(huán)密封裝置到密封膠,?在國內(nèi)都是首次成功。可以說,?在主要儀器設(shè)備,主要“?軟件”?方面,?從國際上看,?我們起步并不晚,?從國內(nèi)看,?空調(diào)所也走在前列(?見表3、表4 )。

改革開放之后,?是空調(diào)所和全國同行把國產(chǎn)的設(shè)備產(chǎn)品應(yīng)用于國內(nèi)凈化空調(diào)工程的普及時期。為了指導(dǎo)這種普及,?保證工程質(zhì)量,?先后主編了《空氣潔凈技術(shù)措施》和《潔凈室施工及驗收規(guī)范》,?參編了《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》。其中《措施》是國內(nèi)第一份關(guān)于空氣潔凈技術(shù)的綜合性指導(dǎo)性措施;?《施工規(guī)范》是國際上第一份這樣的規(guī)范。這在我國大發(fā)展的重要時期,?為凈化技術(shù),?為現(xiàn)代化建設(shè),?都做出了重大貢獻(xiàn)。

空調(diào)所還設(shè)計、承包建設(shè)了許多有難度的凈化空調(diào)工程,?如毛主席紀(jì)念堂甲區(qū)、百級白血病房、整個1 09?廠生產(chǎn)線凈化改造、中藥西藥和獸藥廠凈化車間(www.gxshunjiang.com)、S P F?動物房、科學(xué)實驗室、原子鐘恒溫潔凈室、導(dǎo)彈平衡實驗室、愛茲病毒生物安全P 3?級實驗室等。

在理論提高方面提出了一些新概念新方法,?有的在國際上也是首次,?已廣為國內(nèi)規(guī)范、手冊、書籍所采用。我們分析了亂流和平行流(也稱單向流)?的流態(tài)實質(zhì),?提出用平行流代替層流的概念,?這比美國20 9C?標(biāo)準(zhǔn)的變更早五、六年。

通過大量實測數(shù)據(jù)和理論分析提出的我國大氣塵的統(tǒng)計規(guī)律和日變化模型,?是重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),?得出了日變化趨勢基本上與相對濕度和絕對濕度的變化趨勢相同的重要結(jié)論,?并且區(qū)分了地區(qū)類型濃度和高效系統(tǒng)、非高效系統(tǒng)的設(shè)計濃度,?而國外一直不加區(qū)分,?這對設(shè)計質(zhì)量特別是超級潔凈室的設(shè)計有很大影響。

提出的潔凈室均勻分布和不均勻分布計算理論和方法。在國內(nèi)外第一次把亂流和單向流

納入一個統(tǒng)一公式加以解釋和計算,?揭示了它們的特性和規(guī)律,?弄清了一些不好解釋的實際間題,?而且使具體計算變得簡單易行。到目前為止,?國外還沒有既簡便又很準(zhǔn)確的計算含塵濃度和自凈時間的方法。

單向流潔凈室一向以其巨大風(fēng)量而令建設(shè)者和設(shè)計者頭痛,?因為美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)把它的截面風(fēng)速規(guī)定為不得小于0.45 m / s?。所以,?若能有根據(jù)地降低風(fēng)速,?則不僅有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,?而且也給設(shè)計和建造帶來方便?！?平行流潔凈室干限風(fēng)速的研究”?,?在國內(nèi)外首次提出了足以抗四種干擾的下限風(fēng)速,?并且考慮了室內(nèi)熱源和人行走的因素,?從而跨過了國際權(quán)威數(shù)據(jù)設(shè)置的“?門檻”?,?使設(shè)計風(fēng)速可降低1 / 3 ,?其可行性已為國內(nèi)大量實踐所證明。

在潔凈室型式上,?經(jīng)典的垂直單向流由于其上滿送、下滿回的方式帶來許多問題,?制約了百級潔凈室的推廣,?特別是像我們這樣資金少的國家。我們關(guān)于兩側(cè)下回風(fēng)潔凈室特性的研究,?是通過可視化的水模型進(jìn)行的,?這在當(dāng)時國內(nèi)本領(lǐng)域中也是首創(chuàng),?它使數(shù)學(xué)模型的結(jié)果變成可見的事實。該研究成果為這種潔凈室的推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)和具體數(shù)據(jù),?突破了國外認(rèn)為這種潔凈室只能在不超過3.6 m寬下使用才能達(dá)到1 0 0?級的看法,?允許室寬沐到6?m、這就足夠?qū)嶋H需要,?因而從某一方面大大推動了百級潔凈室的發(fā)展。目前國內(nèi)建造的百級潔凈室,?大部分已是這種無格柵地板的簡便型式。

在檢測方面我們早于美國數(shù)年就提出了最小檢測容量、最少測點(diǎn)數(shù)和風(fēng)速不均勻度的概念和計算方法,?并且包容了后來美日提出的數(shù)據(jù)。在工藝方面,?我們提出的封導(dǎo)結(jié)合的雙環(huán)密封裝置,?是國外所沒有過的,?它為超級潔凈室的發(fā)展提供了一種有用的密封工藝。

當(dāng)前我國凈化空調(diào)面臨電子工業(yè)和制藥工業(yè)發(fā)展的需要,?都將有一個更大的發(fā)展時期。進(jìn)入90?年代時,?日本的芯片年產(chǎn)10 0?億片,?韓國3 0?億片,?而我國只有1?億多片。當(dāng)時我國年產(chǎn)高效過濾器7?一8?萬臺,?我國的凈化生產(chǎn)總值(?不計土建費(fèi)用)?約為2 ~ 3?億元,?占國民生產(chǎn)總值1.74?萬億元的萬分之1.5;?而日本同時期凈化產(chǎn)值35?億美元,?占國民生產(chǎn)總值2.45?萬億美元的千分之1.5。此外,?我國有數(shù)千家中西藥廠要按《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(?即G M P )?要求進(jìn)行凈化改造。所以即使不談其他行業(yè)對凈化空調(diào)的需要,?只是從電子工業(yè)追趕國際水平而發(fā)展凈化空調(diào)或者為了國內(nèi)制藥行業(yè)技術(shù)改造而應(yīng)用凈化空調(diào),?對凈化空調(diào)來說,?都是一個難得的機(jī)遇。已為我國凈化空調(diào)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)的空調(diào)所,?也應(yīng)當(dāng)更有所作為才是。

3?建筑節(jié)能技術(shù)研究

3.1?概述

我國目前每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積約在10?億m2?以上,?其中城鎮(zhèn)住宅2?億m2,?公共建筑和工業(yè)建筑2?億多m2?以及農(nóng)村住宅7?億多m2。我國已有建筑面積也十分巨大,?到1 9 9 0?年底,?城鎮(zhèn)房屋建筑面積70.9?億m2,?農(nóng)村1 75?億m2,?合計達(dá)2 4 5.9?億m2。預(yù)計1 9 9 1?一2?0 0 0?年將完成城鄉(xiāng)房屋建筑為1 06?億m2,?是世界上建房最多的國家。要實現(xiàn)其基本使用功能,?需耗用大量能源。建筑能耗包括采暖、通風(fēng)、空調(diào)、降溫、照明、家用電器和熱水供應(yīng)的能耗,?其中以采暖和空調(diào)能耗為主。

我國地域廣闊,?與同緯度其它國家相比,?冬寒夏熱十分突出,?而建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差,?采暖系統(tǒng)熱效率低,?單位住宅建筑面積采暖能耗高于發(fā)達(dá)國家?guī)妆禶?僅在“?三北”?地區(qū)城鎮(zhèn),?雖然人口只占全國的13.6%,?而且冬季室內(nèi)溫度并不能總保持16?℃?以上。1 9 9 3?年其建筑采暖耗能已達(dá)1.01?億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,?占全國能源消費(fèi)總量的9.6%。而以我國長江流域為代表的中部地區(qū),?人口占全國的1/ 3 ,?冬季濕冷,?夏季酷熱,?以往采暖受到限制。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,?城鎮(zhèn)及農(nóng)村房屋正越來越廣泛地使用采暖設(shè)施,?全國范圍內(nèi)的“?空調(diào)熱”?日見高漲,?而熱水供應(yīng)也必將逐步發(fā)展起來。至于廣大農(nóng)村,?建房熱仍持續(xù)不斷,?但房屋保溫隔熱性能很差,?改變冬寒夏熱的室內(nèi)環(huán)境也勢在必行。自70?年代末8 0?年代初,?以旅游旅館及高檔出租辦公樓、公寓、商場為代表的民用空調(diào)建筑大量興建。僅以高檔旅游旅館為例, 1 9 9 3?年底已超過2 5 0 0?家。這類建筑由于都設(shè)置了全年性舒適空調(diào)和較高的建筑標(biāo)準(zhǔn),?主要能源為電力,?故已成為城市民用建筑中的用電大戶。在某些城市,?這類建筑的總用電量已占到城市居民用電總量的40 %,?普遍存在電力高峰段供不應(yīng)求,?被迫采取拉閘限電辦法。因此,?采暖和空調(diào)能耗必將迅速增長,預(yù)計到2 0 0 0?年將增到1.79?億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,?占全國能源消費(fèi)總量的比例將上升至1 3.6 %。由此可見,?隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,?能源供應(yīng)將更加緊張,?導(dǎo)致影響經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,?然而能源生產(chǎn)相對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展要滯后得多。“?九五”?期間我國經(jīng)濟(jì)預(yù)計將保持8% ~ 9%?的增長速度,?而一次能源生產(chǎn)量增長率則可能爭取達(dá)到4%。為了減輕能源供應(yīng)對經(jīng)濟(jì)增長的制約作用,?發(fā)展經(jīng)濟(jì)所需的能源應(yīng)更多依靠節(jié)能來解決。

建筑節(jié)能起源于1 9 7?3?年和1 9 7 9?年兩次世界性石油危機(jī),?許多發(fā)達(dá)國家經(jīng)過二十多年的努力,?建筑節(jié)能進(jìn)展巨大,?成效顯著。我國從1 9 8 2?年原國家經(jīng)委撥款由建設(shè)部組織開展建筑節(jié)能工作?？照{(diào)所從摸清量大面廣的北方建筑采暖耗能入手,?作為主編單位之一,?編制了我國第一部采暖住宅節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),?并于1 9 9 5?年再次修編。為了編制空調(diào)建筑的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),由國家計委撥款空調(diào)所承擔(dān),?進(jìn)行了北京、上海、廣州等地旅游旅館空調(diào)建筑耗能調(diào)查實測,并在此基礎(chǔ)上編制了空調(diào)節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在推動技術(shù)進(jìn)步方面,在原國家經(jīng)委及建設(shè)部支持下,?進(jìn)行了平衡供暖技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā),提高了供暖系統(tǒng)能源利用率。為了改善北方農(nóng)村住宅、公共建筑以及中部地區(qū)城鎮(zhèn)住宅冬夏季室內(nèi)熱環(huán)境條件,?在國家計委、農(nóng)業(yè)部、建設(shè)部的支持下,?開展了利用被動太陽能改善室內(nèi)熱環(huán)境技術(shù)的研究,?并在遼寧、山東農(nóng)村及江蘇、安徽城鎮(zhèn)建造了利用被動太陽能為主的節(jié)能住宅。我國中部地區(qū)城鎮(zhèn)住宅以往不設(shè)置采暖裝置,?為了從理論分析及實測上獲得適合該地區(qū)居民的最低水平室內(nèi)熱舒適環(huán)境指標(biāo),?在國家自然科學(xué)基金支持下,?開展了研究課題,?初步獲得該地區(qū)最低水平舒適指標(biāo)以及開發(fā)了優(yōu)化設(shè)計軟件,?推動了被動太陽能在建筑中應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

綜上所述,?建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)過20?年來的發(fā)展,?已成為了空調(diào)所的優(yōu)勢技術(shù)之一,?結(jié)合國家的需要,?今后還將在縱深上投入力量,?為建筑節(jié)能行業(yè)技術(shù)發(fā)展作出成績。

以下簡要的對各項技術(shù)作一回顧。

3.2?標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)劃

由中國建筑科學(xué)研究院(物理所、空調(diào)所)作為主編單位,一我國第一部建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)?于1 9 8 6?年由建設(shè)部發(fā)布,?確定為第一階段節(jié)能目標(biāo),?即與1 9 8 0 1/ 9 81?年住宅通用設(shè)計相比,?按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的住宅可節(jié)能30 %。1 9 9 2?年開始對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂,?于1 9 9 5?年建設(shè)部發(fā)布《居住建筑熱工與采暖節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》,?提出第二階段節(jié)能目標(biāo),比第一階段再降低30 %,?也即在1 9 8 0/ 1 9 8 1?年住宅通用設(shè)計耗能水平基礎(chǔ)上節(jié)能50 %,?但節(jié)能投資不超過土建工程造價的10 %,節(jié)能投資回收期不超過10?年,?節(jié)約噸標(biāo)煤的投資不超過開發(fā)噸標(biāo)煤的投資。

1 9 9 3?年國家技術(shù)監(jiān)督局與建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性的國家標(biāo)準(zhǔn),?要求在審批新建、擴(kuò)建及改建旅游旅館項目可行性研究報告的節(jié)能篇章時,?以及設(shè)計單位在進(jìn)行旅游旅館的設(shè)計和管理工作中,?都應(yīng)遵守該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

1 9 9 5?年建設(shè)部發(fā)布了“?建筑節(jié)能`?九五’?計略劃和2 0 1 0?年規(guī)劃”?,?進(jìn)一步明確了建筑節(jié)能的三步目標(biāo)。

3.3?平衡供暖技術(shù)

采暖建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)明確提出了節(jié)能指標(biāo),這指標(biāo)應(yīng)由提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能、改善門窗密閉性,?以及提高供暖系統(tǒng)鍋爐運(yùn)行效率及管網(wǎng)輸送效率來實現(xiàn)。

根據(jù)對我國北方集中供暖系統(tǒng)的調(diào)查、實測及分析,?認(rèn)為要使供暖系統(tǒng)達(dá)標(biāo),?其關(guān)鍵技術(shù)為水力平衡。在供暖系統(tǒng)中,?熱水由閉式管路系統(tǒng)輸送到各用戶(?例如供暖小區(qū)中各幢樓)。對于一個設(shè)計正確,?并能按設(shè)計要求運(yùn)行的管網(wǎng)系統(tǒng)來說,?各用戶應(yīng)該都能流經(jīng)設(shè)計水量,?即能滿足其熱負(fù)荷的需求。但由于各種原因,?大部分輸配環(huán)路及鍋爐機(jī)組(?或熱力站)?并聯(lián)環(huán)路存在水力失調(diào),?即流經(jīng)用戶及機(jī)組的熱水流量與設(shè)計水量不符。為了緩解供暖系統(tǒng)室溫冷熱不勻現(xiàn)象,?以往設(shè)計或使用單位常常加大鍋爐機(jī)組及循環(huán)水泵容量,?結(jié)果導(dǎo)致投資增加,?能量嚴(yán)重浪費(fèi)。這反映于采暖能耗高,?不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值,?同時供暖品質(zhì)差,?小區(qū)中各樓室溫不勻,低的只有10 ~ 12℃?或更低。

這種水力失調(diào)的主要原因是以往管網(wǎng)系統(tǒng)中缺乏能定量調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)性能好且能測定流量)的閥門(硬件)?以及能確保各用戶獲得設(shè)計流量平衡調(diào)試方法(?軟件)。

在原國家經(jīng)委的支持下,?空調(diào)所于1 9 8 9?年研制開發(fā)了平衡閥及其專用智能儀表,?這提供了解決水力失調(diào)的硬件及軟件。平衡閥是一種特殊功能的閥門,?它具有良好的流量調(diào)節(jié)性能,有閥門開啟度指示及鎖定和測量裝置;?專用智能儀表中編入了平衡調(diào)試軟件,?在調(diào)試時,?應(yīng)用智能儀表逐一對每個平衡閥作一次性調(diào)整,?全部系統(tǒng)即能實現(xiàn)水力平衡。

北京市安貞西里小區(qū)有建筑面積73?萬m2?,?由于各種原因小區(qū)供暖效果差,?相當(dāng)數(shù)量的用戶室溫低于16?℃?,?有的只有10?℃?左右。經(jīng)空調(diào)所實測診斷,?并采用以平衡閥為主的平衡供暖技術(shù)后,?系統(tǒng)中全部室溫均達(dá)到16?℃?以上,?而且鍋爐運(yùn)行臺數(shù)比以往少一臺,?同時也少運(yùn)行一臺水泵及相應(yīng)鼓引風(fēng)機(jī),?一個采暖季節(jié)電6 8?萬度。

目前平衡閥已應(yīng)用于全國29?個省市自治區(qū)8 0 0?余個工程,?經(jīng)實測表明,?應(yīng)用該項技術(shù)后平均可節(jié)煤節(jié)電各15 %。

3.4?自保溫隔熱體系的初步研究

“?自保溫隔熱體系”?是首先通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身及自然能源的作用,?在某一氣候條件下,即可達(dá)到或基本達(dá)到“?最低容忍”?的室內(nèi)熱濕環(huán)境指標(biāo),?以及在條件許可采用人工供熱(?冷)?的地區(qū),?可以既保證“?近期舒適”?,?又實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的建筑體系(?包括、門窗、屋頂、地坪、陽臺等)。我國中部地區(qū)(?冬冷夏熱地區(qū)),?雖然冬季平均氣溫高于O℃?,?但相對濕度較高,?冬季濕冷,?而夏季又酷熱。以往該地區(qū)一般城鎮(zhèn)住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)無保溫措施,?也不設(shè)置集中采暖設(shè)施,?此冬夏季室內(nèi)熱環(huán)境條件相當(dāng)差。為了從“?自保溫隔熱體系”?思路出發(fā),?結(jié)合國情及居民生活習(xí)慣,?在國家自然科學(xué)基金支持下,?空調(diào)所開展了“?節(jié)能住宅設(shè)計、能耗及室內(nèi)熱環(huán)境理論分析和軟件開發(fā)研究”?。通過對無錫市十名學(xué)生(?五名男性、五名女性)?冬夏季的實測,?結(jié)論為:?當(dāng)?shù)鼐用褡畹褪孢m的環(huán)境參數(shù)為:?冬季,?室溫及室內(nèi)平均壁面溫度為10?℃?或更高;?而夏季室內(nèi)環(huán)境的上限為室溫32.5?℃?,?相對濕度70 %,?平均輻射溫度與空氣溫度接近。為了開發(fā)“?自保溫隔熱體系”?住宅建筑優(yōu)化設(shè)計軟件,?在國外軟件基礎(chǔ)上,?補(bǔ)充了相對濕度、平均輻射溫度、空氣流動速度等數(shù)學(xué)模型,?而開發(fā)出利用被動太陽能改善室內(nèi)熱環(huán)境的軟件。

3.5?被動太陽能改善室內(nèi)熱環(huán)境技術(shù)

空調(diào)所自70?年代后期開始從事于如何盡可能利用太陽能、合理建筑設(shè)計來改善室內(nèi)熱環(huán)境條件。在農(nóng)業(yè)部及建設(shè)部的支持下,?參加“七五”?、“?八五”?攻關(guān)課題,?對太陽能集熱蓄熱部件進(jìn)行了深入的研究,?并在北方及山東農(nóng)村建造了被動太陽能采暖住宅及學(xué)校,獲得了很好的效果,?即室溫達(dá)10?一12?℃?以上,?增加投資額在15 %?以下。

為了推動中部地區(qū)城鎮(zhèn)住宅被動太陽能設(shè)計技術(shù),?及學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù),?在建設(shè)部、國家計委支持下,?通過中瑞(?典)科技合作完成了“?我國過渡地帶節(jié)能住宅設(shè)計技術(shù)”?。通過優(yōu)化計算南向窗墻比及圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能,?在無錫沁園新村以及“?八五”?攻關(guān)課題的示范工程馬鞍山珍珠園小區(qū)中均建造了示范建筑,?實現(xiàn)冬季南向平均臥室溫度達(dá)到10?一12?℃?,?夏季南向臥室日平均室溫比普通住宅低2?℃?,?投資題增加10%左右。