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通過門窗通風和遮陽達到的削減制冷能耗的效果

來源:中國幕墻網收集整理  作者:齊藤 孝一郎 & 石橋 健太郎  日期:2012-12-11
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概要:中國的能源消費,在經濟長期高度的增長環境下,已經成為僅此于美國的世界第二大能源消費國。2011年用電量達到了46900億千瓦時,比上一年增加了11.7%。從居住建筑來看,其用電量達到5646億千瓦時,比上一年增加10.8%。按各月分別的用電量來看,在冬季和夏季出現高峰,7~9月是用電需求的最高峰。由于產業結構的變化和人民生活水平的上升,制冷空調所產生的用電消耗在逐年增加。從2011年的數據顯示,在每年的最大電力負荷時,空調制冷負荷約占了1/3,超過了發電設備總容量的30%。本篇報告,使用數據模擬的方式,定量的計算居住建筑門窗的通風效果與遮陽效果,并明確了其削減夏季空調制冷所需能耗的節能效果。并且,明確了在不同區域氣候條件下如何有效地使用門窗的方法,針對各個地區的節省空調制冷的節能效果,提出了在用電高峰期時削減用電量的可行性。在門窗的性能方面,對威可楷愛普(上海)門窗系統有限公司所生產的各種門窗進行評價。針對通風對應產品,通過流體分析來計算出外部風壓所帶來的通風換氣的特性。對于遮陽產品,我們用ISO和中國標準所規定的太陽光總透射比計算法來模擬分析產品的熱工特性。
 

  我們認為,在需要制冷的時間段內,當室外氣溫低于制冷設定溫度(28℃)4℃以上的時間段:即廣州(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),利用通風可以實現節能。對于室外絕對濕度,以北京地區為例,一整年的濕度都比其他地區低,通風時向室內流動的氣流所帶的潛在熱負荷比其他地區小,所以通風效果會更好。對于水平面全天太陽光輻射量以北京地區為例,4月~6月的數值比其他地區高,因此采用遮陽性能帶來的制冷負荷削減效果好。相反,廣州3月~8月的數值比其他地區的值低。根據這些地區的不同氣象條件,確認其對通風和遮陽效果的影響。

  5.3 計算通風帶來的制冷能耗削減效果
  基于獨立循環型住宅開發計劃的研究成果,我們可以采用兩種不同等級的方法,來利用通風削減制冷所需的能耗。制冷能耗減少的方法如圖10所示。

  計算求出從等級1到等級2,采用更為強化的節能手段時,制冷能耗的削減率。積極開門窗(2等級)有以下的設定條件:

  ①只要室外溫度適合,不只是白天,晚上也宜開門窗。

  ②每個房間不一定都有人,只要住宅有個人,會在一定時間內(2個小時)進行門窗開閉判斷。

  ③空調制冷的時候,也在一定時間間隔內(白天2個小時間隔、晚上4個小時間隔)確認室內外氣溫、進行門窗開閉判斷。詳細的門窗開閉、制冷判斷的流程如圖5所示。留意室外的情況,勤開閉門窗的居住方法有明顯的節能效果。

  6.空調制冷能耗計算結果
  6.1遮陽功能對空調制冷的節能效果
  采用表6中條件0與條件2的窗型建造的隔熱性能的住宅,年空調制冷能耗電量如圖6所示。年度及月度的空調制冷耗電量如表11所示。圖6中空調制冷耗電量以潛熱負荷與顯熱負荷分別表示。通過三地比較,全年基本處于空調制冷狀態下的廣州電量消耗最大,上海、北京依次遞減。由潛熱負荷產生的年空調制冷耗電量,北京在條件0的情況下為19%,條件2的情況下為29%、相比上海與廣州在條件0的情況下為30%,條件2的情況下為39%左右,潛能負荷差異較大。

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