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通过门窗通风和遮阳达到的削减制冷能耗的效果

来源:中国幕墙网收集整理  作者:齐藤 孝一郎 & 石桥 健太郎  日期:2012-12-11
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概要:中国的能源消费,在经济长期高度的增长环境下,已经成为仅此于美国的世界第二大能源消费国。2011年用电量达到了46900亿千瓦时,比上一年增加了11.7%。从居住建筑来看,其用电量达到5646亿千瓦时,比上一年增加10.8%。按各月分别的用电量来看,在冬季和夏季出现高峰,7~9月是用电需求的最高峰。由于产业结构的变化和人民生活水平的上升,制冷空调所产生的用电消耗在逐年增加。从2011年的数据显示,在每年的最大电力负荷时,空调制冷负荷约占了1/3,超过了发电设备总容量的30%。本篇报告,使用数据模拟的方式,定量的计算居住建筑门窗的通风效果与遮阳效果,并明确了其削减夏季空调制冷所需能耗的节能效果。并且,明确了在不同区域气候条件下如何有效地使用门窗的方法,针对各个地区的节省空调制冷的节能效果,提出了在用电高峰期时削减用电量的可行性。在门窗的性能方面,对威可楷爱普(上海)门窗系统有限公司所生产的各种门窗进行评价。针对通风对应产品,通过流体分析来计算出外部风压所带来的通风换气的特性。对于遮阳产品,我们用ISO和中国标准所规定的太阳光总透射比计算法来模拟分析产品的热工特性。
 

  我们认为,在需要制冷的时间段内,当室外气温低于制冷设定温度(28℃)4℃以上的时间段:即广州(1月~4月、11月~12月)、上海(4月~5月、9月~10月)、北京(4月~5月、10月~11月),利用通风可以实现节能。对于室外绝对湿度,以北京地区为例,一整年的湿度都比其他地区低,通风时向室内流动的气流所带的潜在热负荷比其他地区小,所以通风效果会更好。对于水平面全天太阳光辐射量以北京地区为例,4月~6月的数值比其他地区高,因此采用遮阳性能带来的制冷负荷削减效果好。相反,广州3月~8月的数值比其他地区的值低。根据这些地区的不同气象条件,确认其对通风和遮阳效果的影响。

  5.3 计算通风带来的制冷能耗削减效果
  基于独立循环型住宅开发计划的研究成果,我们可以采用两种不同等级的方法,来利用通风削减制冷所需的能耗。制冷能耗减少的方法如图10所示。

  计算求出从等级1到等级2,采用更为强化的节能手段时,制冷能耗的削减率。积极开门窗(2等级)有以下的设定条件:

  ①只要室外温度适合,不只是白天,晚上也宜开门窗。

  ②每个房间不一定都有人,只要住宅有个人,会在一定时间内(2个小时)进行门窗开闭判断。

  ③空调制冷的时候,也在一定时间间隔内(白天2个小时间隔、晚上4个小时间隔)确认室内外气温、进行门窗开闭判断。详细的门窗开闭、制冷判断的流程如图5所示。留意室外的情况,勤开闭门窗的居住方法有明显的节能效果。

  6.空调制冷能耗计算结果
  6.1遮阳功能对空调制冷的节能效果
  采用表6中条件0与条件2的窗型建造的隔热性能的住宅,年空调制冷能耗电量如图6所示。年度及月度的空调制冷耗电量如表11所示。图6中空调制冷耗电量以潜热负荷与显热负荷分别表示。通过三地比较,全年基本处于空调制冷状态下的广州电量消耗最大,上海、北京依次递减。由潜热负荷产生的年空调制冷耗电量,北京在条件0的情况下为19%,条件2的情况下为29%、相比上海与广州在条件0的情况下为30%,条件2的情况下为39%左右,潜能负荷差异较大。

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