施工组织设计下载简介

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建筑节能与热泵技术施工组织设计方案

　　关键词节能热泵空调余热利用

　　1.当前空调、采暖与热水供应事业面临的机遇

　　随着人民生活水平日益提高，对于住宅、办公楼中的室内环境和公共民用建筑的室内环境的要求越来越高。室内环境的舒适度有下列四种因素构成：一是冷与热的环境（室温）、二是室内空气品质、三是声环境（要求安静，燥声低）、四是光环境（充足的阳光和合适的照度）当前一般家庭中都有精美的装潢，夏季有空调降温，而且希望有冬季的采暖，以及全年的生活热水供应。有的人群对于室内舒适的环境要求更高，要求做到个性化，即可以根据使用人的喜好，来调节房间的温、湿度和新风量。

　　随着GDP的不断上升，空调、采暖和热水供应设施便成为人民生活的必需品。一般统计，当某地区的人均GDP达到4000美元时，空调、采暖和热水供应设施便成为人民生活的必需品，就像水、电、煤气一样成为建筑物的基本设施之一。而我国沿海经济发达地区的城市和经济特区，在1999年的统计数字表明，人均GDP已达到2000美元珠海建筑水电安装施工组织设计，按照这些城市GDP每年10％以上的增长率，只需6年时间便可达到4000美元，即达到上海和深圳2000年的水平（上海2000年的人均GDP已达到4180美元，2007年时，可达8000美元）2003年我国经济发展已实现人均1000美元，是经济发展的一个重要里程碑，标志我国又进入了一个新的发展阶段，为2020年全面实现小康社会建设发展目标开了一个好头，同样也为中央空调、集中采暖、家用/商用中央空调和热水供应事业的发展带来了良好的机遇。

　　2.当前空调、采暖与热水供应事业面临的挑战

　　2.1我国经济的增长还没有走出高增长、高消费、高污染的模式，能源（资源）浪费巨大。同样1美元产值（GDP）的能耗，我国是世界水平的5.9倍；是美国的4.3倍；是日本的11.5倍，生态环境破坏严重；我国电力供应矛盾日益突出，而夏季空调和冬季采暖是造成电力负荷峰谷差最主要的原因。2002年全国各电网空调制冷负荷共达4500万千瓦，相当2.5个三峡电站的满负荷出力；2003年因空调用电负荷太高，至少有10个省市不得不拉闸限电，2004年全国有27个省市严重缺电。2004年夏季高温全国电力供应的缺口达到3000万千瓦。

　　2.2城市化的加快增加了对能源的需求。我国城市化率从改革开放初期的18%上升到40.5%，城市由193个发展到662个，到2020年全国有约57%的人口为城镇人口，总数达8.28亿，比2002年增加了3.26亿。未来一个时期，农村人口向城市大量转移是必然趋势。城镇人口平均年消耗能源为农村的3.5倍。如果城市化水平提高一个百分点，意味着将增加1300万城市人口，建筑物的增加和居民消费结构的升级增加了对能源供应的压力。

　　2.3建筑耗能日益突出。建筑耗能从1978年占社会总能耗的10%，到1996年，我国建筑年耗能3.35亿吨标煤，占总能耗消费的24%，上升到2001年约占整个社会总能耗的27.8%.21世纪头20年，是我国建筑业的鼎盛期，2020年全国建筑面积将接近2000年的2倍。目前我国每年建成的房屋达16～19亿㎡，超过各发达国家年建成建筑面积的总和，可是不仅已有的388亿㎡建筑中95%左右仍属于高能耗建筑，新建建筑中，仍有95%为高耗能的建筑，真正节能建筑仅有2%.我国单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上，以北京为例，占5%的大型公共建筑消耗的能源占全市建筑总能耗的50%.按照目前建筑能耗水平发展，到2020年，我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，超过2000年的3倍；问题相当严重，情况十分紧迫。

　　3.建筑节能的途径

　　鉴于当前能源紧缺的状况，我国政府制定了“能源开发与节约并重，近期将节能放在优先”的战略。建设部下令，今后建筑节能，要在目前的建筑耗能的基础上节约50％以上，又规定，其中的一半（25％）由建筑本身来解决，而另一半（25％）要靠建筑设备工作者来解决。建筑本身节能与建筑设备系统的节能密不可分。如果没有建筑结构的可靠的节能措施配合，光靠空调、采暖系统和热水供应系统来节能是不可能彻底解决到2020年能源短缺对我们的制约。建筑节能的工作分两大方面：

　　3.1建筑物本身的节能

　　3.1.1智能化的外遮阳技术。采用外遮阳，可以大大减少夏季空调的制冷能耗（与内遮阳相比，约下降83%.具体来说，采用可调式隔热金属卷帘）

　　3.1.2尽量缩小外墙和外窗的面积。有的房产开发项目中，由于设计合理，外墙面积比同体量的建筑减少30%，外窗减少40%，仍能保持良好的采光要求。

　　3.1.3高效外墙保温体系。外墙保温比内墙保温更有利于建筑结构的稳定性，避免室外环境温度对建筑结构的形变影响，保护建筑结构主体。外墙采用铝箔复合聚苯板，传热系数不大于0.4W/k.㎡，严寒和寒冷地区以硬泡聚氨酯板保温。还可以采用ECI陶瓷隔热保温涂料。

　　3.1.6混凝土楼板辐射制冷/采暖系统。在楼板中或天棚中埋设塑料盘管，冬季通入28℃热水对房间进行辐射采暖；夏季通入19℃冷水对房间进行辐射供冷。冷热辐射温度接近或等于室内舒适温度的上下限。部分热水还可以利用太阳能集热板来解决。

　　3.1.7外围结构采用物态相变蓄热材料，能量活性建筑基础以及尽量避免冷桥结露的构造技术。节能建筑中除采用上述的措施外，仍须保证室内空间必要的新风供应，因此，有的节能建筑中加设了健康新风系统。在目前的节能建筑中，要求暖通专业所做的是设计高效健康新风系统和提供楼板辐射制冷/采暖系统和新风系统必要的冷热源。

　　3.2建筑物空调采暖热水供应系统的节能

　　建筑物除建筑、结构外，其他附属建筑设备专业很多，包括空调、采暖、给排水、消防、热水供应、通信网络、电力供应、灯光照明、燃气供应、电梯等，在节能方面都可以有所作为。这里，仅就空调、采暖、热水供应的范围提出节能的途径：

　　3.2.1首先，空调采暖热水供应的节能，离不开建筑物本身的节能措施，如果建筑物外围护结构的冷热损失能降低一半，那么，空调采暖系统就可以大大缩小，消耗的能量大大减少。

　　3.2.2其次，设计建筑物之初，应该对空调采暖热水供应的能量利用上作统筹考虑，即夏季可以利用空调主机的冷凝热，来解决热水供应；冬季要寻找低价、来源方便的辅助热源（例如利用太阳能、雨水、建筑中水、土壤等），来解决采暖和热水供应。

　　3.2.3开发带有蓄热功能的热水采暖与生活热水供应系统，这样可以充分利用夜间低价的谷电，减少白天高峰的用电；

　　3.2.4开发、研制和选用高能效比的冷热水机组（关于提高空调主机能效比的问题，2004年9月国家正式出台有关“空调机组能效”的国家标准，限定了房间空调器、单元式空气调节机、冷水机组的能源效率及能效等级，提高了对机组COP的要求值）能效限定值是强制性要求，是空调产品市场准入的要求。这也意味着今后低COP值的热泵机组不能用于空调系统中，这对于热泵中央热水系统的主机也同样有效。

　　3.2.5建筑内部热能的回收（例如利用排风中的冷热量、利用处理过的建筑中水）；

　　3.2.6大力开发夏季空调、冬季采暖、全年生活热水供应的家用三用空调热水机组，而其中特别重要的是如何解决以太阳能或其他非燃料性（例如雨水、地下水、建筑中水、热废气）热源为辅助热源，来解决提高冬季热泵的制热效果和热水供应。从热泵具有热回收的能力出发，在商用中央空调系统中，可以开发研制“减湿－热水”联合机组或“空调－热水”联合机组。用于游泳池馆、桑拿浴室等场所，做到热水供应、减湿、空调兼有的联合系统，

　　3.2.7与建筑配合，在楼板内埋设可通低温水的塑料管，制成冷顶、热板等具有供冷、采暖效果的辐射板，冬季采暖、夏季供冷，减轻建筑物的空调、采暖系统负荷，甚至可以不再需要空调采暖系统。

　　3.2.8在空调产品与热泵热水机组的开发和制造中，应充分重视新型的除霜技术（保证供热质量），变频技术（为了适应部分负荷下的节能），防腐技术，智能化控制技术（方便用户操作）的应用。不仅单机的COP值要高，主机的气候适应范围大，而且整个系统（包括水路、水泵）的能效比要高。

　　3.2.9实行供暖供热的改革，实施分户热计量。

　　3.2.10充分利用热泵技术，进行空调余热的回收和能量综合利用。

　　3.3“行为”节能

　　提到节能，还有一个重要的课题，就是“行为节能”，也就是所谓“人的因素第一”的问题。要提倡全社会全民节能节水的意识，提出“要想进一步提高生活质量，必须从节能、节水做起”，在夏季，空调房间的温度提高一度；冬季采暖房间温度降低一度，就会收到很大的效果。对于有户用中央空调的住宅，用那个房间，开那个房间的空调；冬季少开窗等等，都会收到很好的节能效果。

　　建筑节能是一项综合的大型的系统工程，涉及国家的能源政策，也涉及到建筑、结构、建筑热工、建筑设备、建筑电气、技术经济、计算机软件等专业的技术、资料、经验。北京一些房地产开发公司已在建筑本身的节能上做了一些工作，取得了初步成果（号称可以“不用空调和采暖”的建筑物，惟一要用冷热源设备、要耗能的是对进入建筑物的新风进行处理的需要）但是就目前已建成的节能建筑物来看，窗户过于小，又不能开启，恐怕还不符合一般人的生活习惯，而且在建筑本身的节能上考虑较多，而其中的空调系统，采用高效节能的主机和合理的系统设计，建筑内部的热回收的考虑，尚嫌不足。下面仅就空调、采暖、热水供应两个节能的重大课题，作一介绍。

　　4.应用热泵技术进行空调余热回收和冷热量综合利用

　　热泵技术是一种热能回收技术。使用热泵技术，利用空气、水或土壤中所蕴藏的趋于无限的能量，一年四季都可以取出其中的热量来制造热水；或者将热量排放到空气、水、土壤中。利用热泵原理制造的空调冷热水机组或者热泵热水机组都是一种制冷供热效率都大于1的设备。无论是水源热泵或者空气源热泵，都是可以吸取低温水源或空气源的热量，再将这一些热量连同本身所消耗的一部分电能所转化的热量，转送到常温环境条件下去应用。就拿空气源热泵热水机组而言，利用了制冷工质循环过程的“泵”热原理，完全可以做到“1+2=3”甚至“1+3=4”。公式中“1”是热泵所消耗的一份能量（电能），而“2”、“3”是从空气中所吸取的热量，“3”或“4”就是用来制取热水的热量。即使在冬季日平均气温下，空气源热泵机组的能效比COP，也可以达到2.5左右。

　　应该说，热泵机组（水源或空气源）是当前最为节能的、最为环保的空调采暖设备，也是最为安全、可靠的、最为简便的热水设备。当前，燃油、燃气、燃煤的价格受国际市场的影响，不断攀升，人们又转向于用电来供暖和制取热水，当前采用电锅炉加上蓄热技术的方案，也已得到国家电力部门的认可。而采用热泵机组加上蓄热技术来制取热水，虽然都是用电，但用热泵机组，不仅可以比电锅炉大大节约用电，而且也完全可以利用低价谷电，来大大降低运行的成本。

　　图1利用空调冷回水为热源的空调兼生活热水系统

　　目前，许多住宅或商业建筑中，要求一方面解决冬季采暖和夏季空调降温的问题，另一方面又要求全年有生活热水供应。前者，一般用一套家用或商用中央空调系统；后者，单独用一套生活热水供应系统，也就是说用了两套独立的系统。目前家用/商用中央空调都是利用空气源热泵为主机的，可以达到夏季供冷、冬季供暖的作用。当气温极低时，还必须用辅助加热的办法来增加主机的制热功率，保证冬季的供暖效果。但目前三种形式的家用/商用中央空调系统，均没有同时解决全年的生活热水供应问题。

　　夏季利用空调用热泵机组的冷凝热，肯定可以做到制取空调冷水的同时，又得到生活热水；冬季利用高温高压的氟利昂气体的过热焓，也可以同时得到采暖热水和生活热水。但是，这会要求主机的制热功率加大，而且，当气温越低，所需的采暖负荷和生活热水用热负荷越大，而主机的制热能力却越低，造成了矛盾。当气温低于风冷热泵的平衡温度以下时，一般也只能加辅助热源的办法，来增加其制热功率。也有干脆到了冬季，停用风冷热泵，全部用燃气或燃油锅炉来解决家庭中的采暖和生活热水供应问题。

　　能否做到一套家用/商用的热泵空调、采暖、全年生活热水供应的三用机组，而且不用矿物燃料来补充加热呢？下面就真正意义上的夏季空调、冬季采暖、全年生活热水供应一体化的“三用机组”的研发作一些介绍和探讨。

　　要实施一机三用，关键问题是要解决冬季低气温下的制热效果，或者是寻找廉价的方便的辅助热源，另外一个关键问题是可靠的低能耗的除霜技术。研制三用机组的思路是：

　　2） 找廉价的、方便取得的、非矿物燃料的辅助热源（太阳能、废水、余热等）

　　3） 分利用出压缩机的高温高压工质的过热焓（冷凝热）和液相工质的过冷热。

　　下面列举有关三用机组的几种做法。

　　4.1双级压缩和变频压缩，增大单机低温工况下的制热功率

为了提高低气温下机组的制热功率，采用“一次节流中间补气不完全冷却的双级压缩”的机组，同时对低压级压缩机进行变频控制，其机组内部流程图可见图2.

　　图2一次节流中间补气不完全冷却双级压缩低压变频三用机组

　　该机组在夏季制冷时，仅利用低压压缩，四通阀断电，处于制冷位置（图上的虚线箭头表示氟利昂的流向）；一般低气温下制热时，也仅开启单级低压压缩，四通阀通电，处于制热位置；当出现低温制热工况时，打开节流装置B，关闭电磁阀C，实施对高压级补气冷却的双级压缩工作。双级压缩时，可以调节低压级压缩机的供电频率，改变低压级的压气量，使得系统的中间压力处于最佳压力状态，保证高效率和一定的制热量。机组利用双级压缩和增加低压级压缩机频率的方法来提高制热量和制热性能系数，以及降低压缩机排气温度，来解决空气源热泵冬季制热量不足，制热性能系数低下，以及压缩机排气温度过高无法正常运行的问题……

　　4.2利用工质（氟利昂）的冷凝热，以及液氟过冷热的空调、采暖、生活热水三用机组

　　利用气相工质的冷凝热，以及液相工质的过冷却热的制取空调冷热水、全年生活热水供应的三用机组的原理图可见图3.其特点是：

　　4.2.1为利用液氟过冷热，在冷凝终了的液氟管路上串接一个生活热水的预热器（对于液氟来说是过冷器）8，然后再将过冷的液氟通入贮液器9.这不仅利用了过冷却热预热了热水，而且提高了工质循环的性能（增加了工质单位重量的制冷量）

　　4.2.2为利用高温高压气相氟利昂的冷凝热，在压缩机排气口1与热泵四通阀5之间设置再热器（热水器）3，用来全年制取生活热水。

　　4.2.3四通阀2及单向阀4、21是为了切断或打开通向再热器3的气相氟利昂管路之用，当不需要生活热水或热水温度过高时，改变四通阀2的流向，使得高温制冷工质直接流入热泵四通阀5中，或被风冷凝（制冷时），或加热空调用的热水（制热时）

　　4.2.4生活热水夏天具有蓄热功能和直流加热功能两种方式，因为生活热水不像空调冷热水，每小时的流量比较恒定，而生活热水必须适应高峰时段的用水量，同时也宜利用夜间低价的谷电。因而适当加大蓄热水箱的容积是有必要的。当上水温度较高时，也可以达到直流供生活热水的方式。对于生活热水侧，还可以改为如图4框线内所示的流程。

4.2.5采用变频压缩机，来满足用户空调负荷和生活热水负荷不断变化的要求，尤其是冬季增大机组制热功率和改善制热性能系数，是十分重要的一项措施。

　　图3利用冷凝热及过冷却热的变频压缩制冷、采暖、热水三用机组

　　4.3利用水路切换的水源（地源）热泵冷热暖三联供系统

　　目前已有公司推出利用地下水为热源的部分热回收的制冷、供暖、热水供应的三联供系统，水源热泵机组内的氟利昂介质在循环过程中的流向不改变（无论冬夏，不用四通阀切换，也没有除霜措施），仅用机外空调冷热水管路上的阀门切换，来达到夏季供冷、冬季暖热，其生活热水仅用过热氟利昂气体加热。

　　图4通过外部水管路切换的水源热泵空调、采暖、生活热水三联供系统流程图

　　4.4利用太阳能蒸发面板为辅助热源的空气源三用机组

　　综观上述几种三用机的做法，仅仅是部分利用了工质的冷凝热（或者仅仅是工质的过热焓），其次，这些系统利用双级压缩、变频技术和复杂的控制手段，或利用地下水源技术过于复杂，会大大增加机组的一次投资和操作的复杂性。在空气为热源的热泵中，可开发利用非矿物燃料为辅助热源的家用/商用制冷－采暖－热水供应“三用”机组。利用一般太阳能真空玻璃管集热器作为辅助热源是一个途径，但是，太阳能真空玻璃管集热板的集热效率受天气、日照、昼夜的影响，而且，1平方米的真空玻璃管太阳能集热器，每日平均仅能产生65－70升的热水，而且到了冬季产热水量会更小。另一种可用引进的的技术－中间安装有制冷剂蒸发管的太阳能蒸发面板。这种面板不同于一般真空玻璃管集热器，不只依赖太阳光的照射来吸收热量，而且可以吸取空气或自然环境中的各种热量，不受晴天、下雨的影响，也不受昼夜的影响，只要外界气温不低于－20℃，即可蒸发吸热（在有太阳辐射时，每平方米面板日产热水量425升，没有太阳辐射时，约300升，显然比一般太阳能集热板的的效率高）该集热面板可以与建筑配合，放置于屋顶、墙面、阳台、甚至地下车库里。

住宅或商业服务建筑中，能用上一套三用中央空调系统－充分利用空调余热和大自然中热量－太阳能、空气，简化流程、降低造价、达到供冷、采暖和全年热水供应的效果，可以提高生活质量，大大减少建筑耗能。

　　图5利用太阳能集热面板的三用机组内部流程示意图

　　随着改革开放的深入和21世纪中国和平掘起，我国广大人民的生活质量日益提高，经济发展、社会进步，为空调、采暖和热水供应事业的发展带来了良好的机遇和巨大的空间；但是由于我国是一个地大人多，而资源并不丰富的发展中国家，人民物质生活不断提高的要求，受到能源、资源缺乏的制约。如果不及时开展节能，环保和能源综合利用，要在2020年实现和谐的、进一步小康的社会，一个实施循环经济，达到可持续发展的社会，是不可能的。空调、采暖和热水供应事业的节能，必须和建筑节能互相配合，同步进行。文章介绍了建筑节能的途径，以节能为前提的供热体制改革，以及应用热泵技术进行空调余热回收和冷热量综合利用的各种做法，仅仅是建筑节能和空调、采暖节能中的一小部分，仅仅是“抛砖引玉”，目的是唤起广大的暖通空调工作者的重视，认识节能、环保的紧迫性，让我们共同为我国21世纪进入中等发达的国家，为人民生活进一步提高作出努力。最后，本人呼吁：合理利用空调余热，大力发展热泵三用机组，为社会造福，为人民造福。

《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ 476-2019 ） - 住建部公开版去水印.pdf　　1.蒋能照主编。《空调用热泵技术及应用》机械工业出版社1997.9第一版

　　2.林康立《有关利用空调余热，发展热泵三用机组的探讨》

　　第2届中国家用/商用中央空调应用技术研讨会论文集2003年12月

变电站基础处理（粉喷桩）工程施工方案　　3.田长青等《户式中央空调功能拓展研究》

　　第3届中国家用/商用中央空调应用技术研讨会论文集2004年12月

　　4.建设科技NO.49建设部科技发展促进中心2005年3月