热舒适温度与建筑节能
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作者简介: 张世红(1964), 女, 教授, 哲学博士, 从事贫天然气、空气混合 物在催化燃烧炉中燃烧效率等方面的研究(shihongzhang@bucea.com)。
63
外,目前暖通空调行业采用的室内(空调和采暖)设计
温度也来源于 ASHRAE 的标准。目前实施的建筑室 内温、湿度设计范围就是在 ASHRAE 55[4]推荐的冬季
3 舒适温度与节能运行相关对策
3.1 改变空调设计温度 由于空调设计的相关标准都是根据主观热舒适
实验中 80%的受试者表示满意来确定的,空调设计和 运行温度在人体热舒适区内的合理变动不会影响人 的健康和舒适感觉,但是直接影响建筑设备能耗和空 气质量,能够节约大量能源。虽然我国公共建筑节能 设计标准(GB 50189—2005)[1]中规定的一般房间内空 调设计温度(夏季为 25 ℃、冬季为 20 ℃)处于已有研 究的热中性温度范围之内(夏季 22.0~28.7 ℃、冬季 18.5~23.7 ℃),但是从热舒适和节能的角度看,空调 设计温度还是有一定的变动空间。 3.2 个性化送风
Ke y w o rd s : thermal environment; comfortable temperature; energy efficiency
0 引言
随着我国社会经济的快速发展,多数公共建筑和 居民住宅已经实现冬季采暖和夏季空调。然而,采暖和 空调在改善人们生产生活条件的同时会消耗了大量电 能。数据表明,目前我国家用空调的年耗电量为 400 亿 kW·h 以上,在公共建筑的全年能耗中,大约 50%~60% 消耗于空调制冷与采暖系统,20%~30%用于照明[1]。
由于不同的人所偏好的温度有所差异,因此,在 公共建筑中采用同一的空调温度使每一个人都能达 到自身的舒适要求是很困难的。根据热舒适温度差异 较大的特点,公共建筑的背景温度采用较高的送风温 度(夏季),个体再采用个性化送风调节装置进行局部 调节,使他们周围的局部环境达到自己所喜欢的工作 温度。个性化送风让每位使用者都可以根据各自的热 舒适要求控制温度,因此,在节能的条件下改善热舒 适性方面具有很大的潜力[22]。 3.3 动态送风方式
参考文献: [1]GB 50189—2005,中华人民共和国建设部.公共建筑节能设计标准[S]. 北 京: 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2005. [2]国 务 院 关 于 加 强 节 能 工 作 的 决 定[EB/OL].(2006-8-23) [3] 连 之 伟 .电 荒 ,节 能 与 热 舒 适 研 究 [J].中 国 建 设 信 息 供 热 制 冷 ,2005 (11):24-28. [4]ASHRAE.ANSI/ASHRAE Standard 55-1992, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy[S]. Atlanta, GA,1992. [5]X.J.Ye,Z.P.Zhou,Z.W.Lian,H.M.Liu,C.Z.Li,Y.M.Liu.Field Study of A Thermal Environment and Adaptive Model in Shanghai [J]. Indoor Air, 2006,16(4):320-326. [6]叶晓江,连之伟,文远高,等.上海地区适应性 热 舒 适 研 究[J].建 筑 热 能 通 风 空 调 ,2007,26(5):86-88. [7]叶 晓 江,周 正 平,连 之 伟,蒋 淳 潇.不 同 城 市 自 然 通 风 建 筑 热 舒 适 状 况 研 究 [J].建 筑 节 能,2007,35(4):55-57, [8] 叶 晓 江 , 连 之 伟 . 夜 间 空 调 舒 适 温 度 初 探 [J]. 制 冷 学 报 ,2000,21(2): 36-40.
2 我国的热舒适温度
2.1 研究地点分布状况 从目前已有的研究看,在我国热舒适温度或热舒
适区的研究基本上以各大高校为主体,并且大多集中 在长江中下游地区、沿海地区以及部分北方城市,新 疆、西藏等西北地区基本上没有开展过相关研究。 2.2 我国夏、冬季节舒适温度
热舒适研究通常采用 ASHRAE 的七点热感觉 调查法(Thermal Sensation Vote-TSV),舒适温度一般 通过回归实测的热感觉值与操作温度(Top)或空气温 度(Ta)的变化曲线得到,取 TSV 为 -0.5~0.5 之间的 区域为舒适温度区。分析已有的文献[10-21],得到我国 相应的夏季和冬季的舒适温度区及中性温度见图 1 和图 2。从图 1 可知,已有研究的夏季热舒适区范围 可为 15.9~30.5 ℃ ,热中性温 度 的 范 围 为 22.0 ~ 28.7 ℃。中性温度的上下限温差为 6.7 ℃,而热舒适 区两端的温差达到 14.6 ℃。对于冬季,热舒适区范 围为 15.4~29.6 ℃,热中性 温 度 的 范 围 为 18.5 ~ 23.7 ℃,见图 2。与夏季相似,冬季热中性温度的差
空调温度的合理设定不仅影响到室内人员的热 感觉和工作状况,而且与空调系统的能耗直接相关。 为节约能源资源,国务院提出国家机关、社会团体、企 事业组织和个体工商户等所有单位的公共建筑内,夏
收稿日期: 2008-07-28;修回日期: 2008-07-31
收后提取其中的贵金属。
4 结语
(1)改造后的催化燃烧 IV+ 型锅炉的换热器对烟 气有良好的冷凝效果,炉内有较多的冷凝水从一级换 热器上滴下来。减低了烟气的显热损失,反映出锅炉 的热效率提高了。
(2)和催化燃烧 IV 型锅炉相比,催化燃烧 IV+ 型 锅炉的热效率更高,大约提高 12%,烟气温度降低了 约 122 ℃。
(3)失效催化剂,尤其是铂族金属失效催化剂,虽 然催化功能已经丧失,但其铂族金属组分仍保持原
季室内空调温度设置不得低于 26 ℃,冬季室内空调温 度设置不得高于 20 ℃(国发[2006]28 号)[2]。连之伟[3]也 指出,热舒适研究成果如果能够应用于降低空调能 耗,其可能成为缓解电力紧张的方法之一。原因在于 暖通空调的能耗与室内设计温、湿度有关,而室内设 计温、湿度直接由人体热舒适温度决定。
关键词: 热环境; 舒适温度; 节能
中图分类号: TU831
文献标志码: A
文章编号: 1673-7237(2008)09-0063-03
Th erm al Co m fo rt ab le Tem p erat u re an d En erg y Efficien cy o f Bu ild in g s YE Xiao- jiang 1, CHEN Huan- xin 2, ZHOU Zhao- xia 1
和夏Байду номын сангаас舒适区域的基础上进行了放宽。根据公共建筑
节能设计标准(GB 50189—2005)[1],我国一般房间内
空调设计温度冬季为 20 ℃,夏季为 25 ℃,详见表 1。
表 1 我国空调系统室内计算参数
Table 1 Design parameter of air-conditioning system in China
摘要: 通过对已进行的热舒适现场调查研究分析, 认为我国热中性温度范围夏季为 22.0~28.7 ℃、冬季为 18.5~23.7 ℃, 虽然我国公
共建筑节能设计标准(GB 50189—2005)规定的一般房间内空调设计温度(夏季为 25 ℃、冬季为 20 ℃)处于已有研究的热中性温
度范围之内, 但从热舒适和节能的角度看, 还有一定调节的余地和节能潜力。
时的 23~26 ℃,提高到 28.5~30 ℃,从而使围护结构 负荷、新风引起的冷负荷均得到不同程度的减少,空调 设备型号相应变小,能耗降低,空调系统管件的尺寸也 相应缩小,节省了工程的初投资;同时,使制冷机开启时 间相应的缩短,降低了系统的运行费用。
4 结语
随着社会能源危机意识的增强,建筑节能对如何 营造室内热舒适环境提出了新的要求,热舒适温度和 热舒适区的合理选择也可能实现在保证人体热舒适 的前提下节约能源。合理设置空调温度,能够营造比 较健康、舒适的室内环境,在满足正常的工作和生活 需要的同时,又能节约能源、保护生态环境。空调设计 温度标准应该以室外温度为基础随气候和季节的改 变而调整,同时须考虑当地风俗、习惯、特点不但可以 提高人体热舒适程度,而且还可以根据各地情况有效 利用建筑自然通风和最低程度的参与改变、控制环 境,从而有效地节约能源。
参数
冬季
夏季
一般房间 /℃
20
25
大堂、过厅温度 /℃ 风速 v/(m/s) 相对湿度 /%
18 0.10≤v≤0.20
30 ̄60
室内外温差≤10 0.15≤v≤0.30 40 ̄45
然而,随着实际工程的实施和热舒适研究的广泛 开展,人们对不同国家、不同地域的建筑都采用统一 的热舒适温度标准提出了质疑[5-9]。通过对我国已有的 人体热舒适研究进行分析,可以得到适宜的空调温度 设定范围,同时兼顾舒适性和节能。
参考文献: [1]GB 20665—2006, 家用燃气灶具标准[S].中国标准出版社,1997. [2]周 承 禧.煤 气 红 外 线 辐 射 器[M].中 国 建 筑 工 业 出 版 社,1982. [3]王 光 润.甲 烷 催 化 燃 烧 的 实 验 研 究[J].化 学 反 应 工 程 与 工 艺,1997,13 (1):94-97. [4]王永录,刘正华. 金银及铂族金属再生回收[M].中南大学出版社,2005-06.
目前的空调系统都是同一的设计温度标准为依据 的稳态送风系统,存在着能源消耗大、运行费用高、舒适 性不能满足要求等问题。从前面的分析可知,热中性温 度和舒适区的变化和差异较大,对于热舒适环境参数的 控制,特别是环境温度,应该是一个变化的、动态的参 数。Nicol 等[23]从节能的角度提出人体热舒适温度应当 是一个动态的过程。丁容仪[24]也指出,用动态送风系统 替代稳态送风系统,可使夏季室内空调设计温度由稳态
(1.School of science, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China; 2.School of Power and Energy, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China) Ab s tra ct: The thermal neutral temperature was obtained from the thermal comfort studies in China. The results show that the range of thermal neutral temperature in summer was from 22.0℃ to 28.7℃ and that in winter was from 18.5℃ to 23.7℃ in China. The design tempera- ture of air- conditioning in summer was 25℃ and in winter was 20℃ according to Design Standard for Energy Efficiency of Public Buildings (GB50189- 2005), which has been studied. However, the design temperature of air- conditioning could be changed from the aspects of thermal comfort and energy efficiency.
1 我国空调系统室内设计计算参数
热舒适研究起源于西方国家,目前已有 PMV、 PPD、舒适或中性温度、热舒适区等热舒适指标以及 相关的热舒适标准与规范,其中美国采暖制冷空调工 程师学会(ASHRAE)推荐的人体舒适温度区成为全球 大多数国家建筑室内热环境设计的基础。我国也不例
状,具有极高的价值,是铂族金属重要的二次资源,回 收的意义十分重大。
图 1 夏季热舒适区 Fig.1 Zone of thermal comfort in summer
64
图 2 冬季热舒适区 Fig.2 Zone of thermal comfort in winter
值为 5.2 ℃,低于夏季的 6.7 ℃;而可接受的热舒适 范围温差达 14.2 ℃,也低于夏季的 14.6 ℃。结果表 明,即使在中国,不同地点、不同的研究对象得到的 舒适区和中性温度差异较大,合理的设置空调温度 有较大的节能潜力。
2008 年第 9 期(总第 36 卷 第 211 期) No.9 in 2008 (Total No.211, Vol.36)
建筑节能
■ 节能技术与检测 ENERGY- SAVING TECHNOLOGY & MEASURE
热舒适温度与建筑节能
叶晓江 1, 陈焕新 2, 周朝霞 1 (1.武汉工程大学理学院,武汉 430073;2.华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074)
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外,目前暖通空调行业采用的室内(空调和采暖)设计
温度也来源于 ASHRAE 的标准。目前实施的建筑室 内温、湿度设计范围就是在 ASHRAE 55[4]推荐的冬季
3 舒适温度与节能运行相关对策
3.1 改变空调设计温度 由于空调设计的相关标准都是根据主观热舒适
实验中 80%的受试者表示满意来确定的,空调设计和 运行温度在人体热舒适区内的合理变动不会影响人 的健康和舒适感觉,但是直接影响建筑设备能耗和空 气质量,能够节约大量能源。虽然我国公共建筑节能 设计标准(GB 50189—2005)[1]中规定的一般房间内空 调设计温度(夏季为 25 ℃、冬季为 20 ℃)处于已有研 究的热中性温度范围之内(夏季 22.0~28.7 ℃、冬季 18.5~23.7 ℃),但是从热舒适和节能的角度看,空调 设计温度还是有一定的变动空间。 3.2 个性化送风
Ke y w o rd s : thermal environment; comfortable temperature; energy efficiency
0 引言
随着我国社会经济的快速发展,多数公共建筑和 居民住宅已经实现冬季采暖和夏季空调。然而,采暖和 空调在改善人们生产生活条件的同时会消耗了大量电 能。数据表明,目前我国家用空调的年耗电量为 400 亿 kW·h 以上,在公共建筑的全年能耗中,大约 50%~60% 消耗于空调制冷与采暖系统,20%~30%用于照明[1]。
由于不同的人所偏好的温度有所差异,因此,在 公共建筑中采用同一的空调温度使每一个人都能达 到自身的舒适要求是很困难的。根据热舒适温度差异 较大的特点,公共建筑的背景温度采用较高的送风温 度(夏季),个体再采用个性化送风调节装置进行局部 调节,使他们周围的局部环境达到自己所喜欢的工作 温度。个性化送风让每位使用者都可以根据各自的热 舒适要求控制温度,因此,在节能的条件下改善热舒 适性方面具有很大的潜力[22]。 3.3 动态送风方式
参考文献: [1]GB 50189—2005,中华人民共和国建设部.公共建筑节能设计标准[S]. 北 京: 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2005. [2]国 务 院 关 于 加 强 节 能 工 作 的 决 定[EB/OL].(2006-8-23) [3] 连 之 伟 .电 荒 ,节 能 与 热 舒 适 研 究 [J].中 国 建 设 信 息 供 热 制 冷 ,2005 (11):24-28. [4]ASHRAE.ANSI/ASHRAE Standard 55-1992, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy[S]. Atlanta, GA,1992. [5]X.J.Ye,Z.P.Zhou,Z.W.Lian,H.M.Liu,C.Z.Li,Y.M.Liu.Field Study of A Thermal Environment and Adaptive Model in Shanghai [J]. Indoor Air, 2006,16(4):320-326. [6]叶晓江,连之伟,文远高,等.上海地区适应性 热 舒 适 研 究[J].建 筑 热 能 通 风 空 调 ,2007,26(5):86-88. [7]叶 晓 江,周 正 平,连 之 伟,蒋 淳 潇.不 同 城 市 自 然 通 风 建 筑 热 舒 适 状 况 研 究 [J].建 筑 节 能,2007,35(4):55-57, [8] 叶 晓 江 , 连 之 伟 . 夜 间 空 调 舒 适 温 度 初 探 [J]. 制 冷 学 报 ,2000,21(2): 36-40.
2 我国的热舒适温度
2.1 研究地点分布状况 从目前已有的研究看,在我国热舒适温度或热舒
适区的研究基本上以各大高校为主体,并且大多集中 在长江中下游地区、沿海地区以及部分北方城市,新 疆、西藏等西北地区基本上没有开展过相关研究。 2.2 我国夏、冬季节舒适温度
热舒适研究通常采用 ASHRAE 的七点热感觉 调查法(Thermal Sensation Vote-TSV),舒适温度一般 通过回归实测的热感觉值与操作温度(Top)或空气温 度(Ta)的变化曲线得到,取 TSV 为 -0.5~0.5 之间的 区域为舒适温度区。分析已有的文献[10-21],得到我国 相应的夏季和冬季的舒适温度区及中性温度见图 1 和图 2。从图 1 可知,已有研究的夏季热舒适区范围 可为 15.9~30.5 ℃ ,热中性温 度 的 范 围 为 22.0 ~ 28.7 ℃。中性温度的上下限温差为 6.7 ℃,而热舒适 区两端的温差达到 14.6 ℃。对于冬季,热舒适区范 围为 15.4~29.6 ℃,热中性 温 度 的 范 围 为 18.5 ~ 23.7 ℃,见图 2。与夏季相似,冬季热中性温度的差
空调温度的合理设定不仅影响到室内人员的热 感觉和工作状况,而且与空调系统的能耗直接相关。 为节约能源资源,国务院提出国家机关、社会团体、企 事业组织和个体工商户等所有单位的公共建筑内,夏
收稿日期: 2008-07-28;修回日期: 2008-07-31
收后提取其中的贵金属。
4 结语
(1)改造后的催化燃烧 IV+ 型锅炉的换热器对烟 气有良好的冷凝效果,炉内有较多的冷凝水从一级换 热器上滴下来。减低了烟气的显热损失,反映出锅炉 的热效率提高了。
(2)和催化燃烧 IV 型锅炉相比,催化燃烧 IV+ 型 锅炉的热效率更高,大约提高 12%,烟气温度降低了 约 122 ℃。
(3)失效催化剂,尤其是铂族金属失效催化剂,虽 然催化功能已经丧失,但其铂族金属组分仍保持原
季室内空调温度设置不得低于 26 ℃,冬季室内空调温 度设置不得高于 20 ℃(国发[2006]28 号)[2]。连之伟[3]也 指出,热舒适研究成果如果能够应用于降低空调能 耗,其可能成为缓解电力紧张的方法之一。原因在于 暖通空调的能耗与室内设计温、湿度有关,而室内设 计温、湿度直接由人体热舒适温度决定。
关键词: 热环境; 舒适温度; 节能
中图分类号: TU831
文献标志码: A
文章编号: 1673-7237(2008)09-0063-03
Th erm al Co m fo rt ab le Tem p erat u re an d En erg y Efficien cy o f Bu ild in g s YE Xiao- jiang 1, CHEN Huan- xin 2, ZHOU Zhao- xia 1
和夏Байду номын сангаас舒适区域的基础上进行了放宽。根据公共建筑
节能设计标准(GB 50189—2005)[1],我国一般房间内
空调设计温度冬季为 20 ℃,夏季为 25 ℃,详见表 1。
表 1 我国空调系统室内计算参数
Table 1 Design parameter of air-conditioning system in China
摘要: 通过对已进行的热舒适现场调查研究分析, 认为我国热中性温度范围夏季为 22.0~28.7 ℃、冬季为 18.5~23.7 ℃, 虽然我国公
共建筑节能设计标准(GB 50189—2005)规定的一般房间内空调设计温度(夏季为 25 ℃、冬季为 20 ℃)处于已有研究的热中性温
度范围之内, 但从热舒适和节能的角度看, 还有一定调节的余地和节能潜力。
时的 23~26 ℃,提高到 28.5~30 ℃,从而使围护结构 负荷、新风引起的冷负荷均得到不同程度的减少,空调 设备型号相应变小,能耗降低,空调系统管件的尺寸也 相应缩小,节省了工程的初投资;同时,使制冷机开启时 间相应的缩短,降低了系统的运行费用。
4 结语
随着社会能源危机意识的增强,建筑节能对如何 营造室内热舒适环境提出了新的要求,热舒适温度和 热舒适区的合理选择也可能实现在保证人体热舒适 的前提下节约能源。合理设置空调温度,能够营造比 较健康、舒适的室内环境,在满足正常的工作和生活 需要的同时,又能节约能源、保护生态环境。空调设计 温度标准应该以室外温度为基础随气候和季节的改 变而调整,同时须考虑当地风俗、习惯、特点不但可以 提高人体热舒适程度,而且还可以根据各地情况有效 利用建筑自然通风和最低程度的参与改变、控制环 境,从而有效地节约能源。
参数
冬季
夏季
一般房间 /℃
20
25
大堂、过厅温度 /℃ 风速 v/(m/s) 相对湿度 /%
18 0.10≤v≤0.20
30 ̄60
室内外温差≤10 0.15≤v≤0.30 40 ̄45
然而,随着实际工程的实施和热舒适研究的广泛 开展,人们对不同国家、不同地域的建筑都采用统一 的热舒适温度标准提出了质疑[5-9]。通过对我国已有的 人体热舒适研究进行分析,可以得到适宜的空调温度 设定范围,同时兼顾舒适性和节能。
参考文献: [1]GB 20665—2006, 家用燃气灶具标准[S].中国标准出版社,1997. [2]周 承 禧.煤 气 红 外 线 辐 射 器[M].中 国 建 筑 工 业 出 版 社,1982. [3]王 光 润.甲 烷 催 化 燃 烧 的 实 验 研 究[J].化 学 反 应 工 程 与 工 艺,1997,13 (1):94-97. [4]王永录,刘正华. 金银及铂族金属再生回收[M].中南大学出版社,2005-06.
目前的空调系统都是同一的设计温度标准为依据 的稳态送风系统,存在着能源消耗大、运行费用高、舒适 性不能满足要求等问题。从前面的分析可知,热中性温 度和舒适区的变化和差异较大,对于热舒适环境参数的 控制,特别是环境温度,应该是一个变化的、动态的参 数。Nicol 等[23]从节能的角度提出人体热舒适温度应当 是一个动态的过程。丁容仪[24]也指出,用动态送风系统 替代稳态送风系统,可使夏季室内空调设计温度由稳态
(1.School of science, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China; 2.School of Power and Energy, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China) Ab s tra ct: The thermal neutral temperature was obtained from the thermal comfort studies in China. The results show that the range of thermal neutral temperature in summer was from 22.0℃ to 28.7℃ and that in winter was from 18.5℃ to 23.7℃ in China. The design tempera- ture of air- conditioning in summer was 25℃ and in winter was 20℃ according to Design Standard for Energy Efficiency of Public Buildings (GB50189- 2005), which has been studied. However, the design temperature of air- conditioning could be changed from the aspects of thermal comfort and energy efficiency.
1 我国空调系统室内设计计算参数
热舒适研究起源于西方国家,目前已有 PMV、 PPD、舒适或中性温度、热舒适区等热舒适指标以及 相关的热舒适标准与规范,其中美国采暖制冷空调工 程师学会(ASHRAE)推荐的人体舒适温度区成为全球 大多数国家建筑室内热环境设计的基础。我国也不例
状,具有极高的价值,是铂族金属重要的二次资源,回 收的意义十分重大。
图 1 夏季热舒适区 Fig.1 Zone of thermal comfort in summer
64
图 2 冬季热舒适区 Fig.2 Zone of thermal comfort in winter
值为 5.2 ℃,低于夏季的 6.7 ℃;而可接受的热舒适 范围温差达 14.2 ℃,也低于夏季的 14.6 ℃。结果表 明,即使在中国,不同地点、不同的研究对象得到的 舒适区和中性温度差异较大,合理的设置空调温度 有较大的节能潜力。
2008 年第 9 期(总第 36 卷 第 211 期) No.9 in 2008 (Total No.211, Vol.36)
建筑节能
■ 节能技术与检测 ENERGY- SAVING TECHNOLOGY & MEASURE
热舒适温度与建筑节能
叶晓江 1, 陈焕新 2, 周朝霞 1 (1.武汉工程大学理学院,武汉 430073;2.华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074)