刘拴强：绿色建筑的节能技术

清华大学建筑节能中心的刘拴强博士。刘博士是清华的神童，16岁就上了清华大学。本科毕业之后，保送读了博士。去年他获得了国家科技发明最高奖项，今年只有28岁。我们环境刘拴强博士。就绿色建筑的节能技术进行演讲。

　　刘拴强：非常高兴能有这个机会和各位从事房地产的同仁们一起讨论我们清华大学建筑研究中心10年以来在节能建筑和绿色建筑方面的一些研究的一些成果和探索

　　我听了孙主任的发言，我在想，在推动绿色节能技术发展过程中，肯定有一些技术是具有非常好的实用性的，有一些技术的实用会受到一些限制，比如用太阳能发电这个技术，我们经过了长期的测试和研究发现，它可能不是很适合的，就是他会在整个建筑生命周期内都收不回来。所以这个在建筑中就没有办法用的。我的感觉就是作为这个技术的研究单位，有义务为大家提供一些可用的，在实际项目可以操作、可以控制的一些节能技术。

　　今天我给大家报告的内容就是温湿度的独立调节空调系统。这个系统的技术本身是从上个世纪七八十年代开始从欧洲和美国西部地区开始应用了。德国的很多地方采用这个技术超过了20多年，为什么中国一直以来没有怎么见到这个全新的空调系统技术呢？我们这个系统在中国的应用是从2003年开始的，我们清华大学是从97年开始就开始公关这个技术。这个到底是什么样的技术呢？

　　我们现在的酒店、办公楼、宾馆等大型公共建筑的能耗是什么样的水平呢？在北京、上海、深圳的调查之后发现，一平方米一年要耗电300度的。这个是单位面积住宅能耗的10多倍。我们国家目前住宅的能耗是低于美国、欧洲等国家的。但是我们的商业建筑的能耗已经和他们几乎是一样的了。也就是说占全社会5.4%的大型公用建筑消耗的电量和所有的住宅电量是一样的。所以大型的建筑做节能减排是非常有意义的。目前大型的空调所面临的问题有：比如冬天北方地区冬季过热、南方地区夏季过冷，包括温度不能同时控制、夏季湿度高，冬季湿度低，还有就是空气质量不能保证。

　　在座的很多都是从事地产行业的。中央空调系统到底是什么样的？我通过PPT和大家介绍一下，我们目前的中央空调主要分几大部分，一个是冷水机组，是整个大楼空调的核心，是产生冷水来冷却空气。然后通过新风机组进行处理，再送到风机盘管，对室内的温度进行调节。这个时候我们可以看到，这个技术分为三大块，一个是冷源，一个是新风末端，一个是室内新风末端。那么这个冷水我们选择7度的。主要是为了控制环境的温度和湿度。但是之所以选择7度这么低的水来作为空调冷水，主要是为了除湿，也就是说通过空气通过这个管道的时候，需要把这个冷水凝结起来。比如在上海和深圳，空气湿度非常大，影响人们的舒适感，所以空调一个很大的作用就是除湿。除湿目前就是采用低温的冷水，让他凝结，把空气中的水分凝结出来。比如家庭的空调一开机，那么小软管里面就会流水，这就是在除湿。

　　那么会产生一个问题，把这个7度的水平送到软管中，对室内空气进行控制，但是就一股水，既要控制温度，又要控制湿度。这就好比一个人要干两个活。这就会出现问题。比如梅雨季节的时候，空气的湿度很大，接近100%。但是温度又不是很高。所以这个时候需要有除湿的要求，但是没有降温的要求。这个时候怎么办呢？在南方地区，到底该不该开空调呢？如果开空调除湿的话，就必须要降温了。就使得室内特别冷，但是如果不开空调的话，空气的湿度非常大，有一些墙面就会发霉。所以这就是目前空调系统存在的一个挑战。还有一个挑战就是能耗高的问题。其中还是一个水的问题，如果要控制室内温度在25度，室外的温度是35度。有10度的温差，现在我需要用7度的水除湿，那么这个时候冷机的温度就会很低，所以这个过程理论的效率是29.8%。但是实际的效率只有7.2%。换个思维，如果不考虑除湿问题，光考虑把室内的温度降低，我就不需要7度这么低的水。我需要17、18度的水就可以了。所以这就是我们目标中央空调系统存在的问题。就是把频率很高的东西干一件很简单的事情，产生了浪费。

　　第三个问题就是目前的空调方式，不可避免会成为滋生病菌的温床。因为大家看到，空气中的细菌就会占在这个过滤网上。产生霉菌。

　　这个是美国的一个协会的研究报告，是研究室内的湿度对室内的病毒、微生物的一个影响。当室内的相对湿度在40―60%之间，特别是在50%的时候，对细菌和微生物的产生影响非常少。也就是说房间湿度的控制对提出室内空气的品质非常重要。那么这些问题通过温湿度的独立的空调系统都可以得到很好的解决。

　　温湿度的空调系统主要分两大部分，一个是湿度控制系统，一个是温度控制系统。湿度控制系统是怎么样实现的呢？我们可以把新风处理得很干燥，让这个干燥的新风替换室内的空气。这个时候需要降温的话，我可以用高温的冷水和室内的空气进行控制。其实室内的水分很多是由人类产生的，这个时候室内的新风处理干燥之后，输送进室内，把室内的湿风带走。这个时候室内的湿度就通过调节已经合适了，然后再调节温度。我们把17度的冷水对空气的温度进行调节。所以在这个风机盘上就不会有凝聚的水，就是干燥的。所以这个就是健康的。

　　从系统上看，这个温湿度空调系统和常规的空调系统是很像的。它只是在细节上进行的改进。区别就是它的冷水的温度不是7度的，而是17―20度。那么这个时候就能够把冷机的效率提高50%左右。然后通过新风机组把这个干燥的空气输送进室内。我要说明一下，独立除湿的系统和独立降温的系统之间没有关系，两者可以分开用。比如梅雨季节的时候我只要打开独立除湿的系统就可以了。这个时候就好象是两只猫抓两之老鼠。

　　前面我们讲的是这套温室独立系统的原理，大家听起来可能比较费劲。后面我主要说说这套系统主要的核心组成。他主要有三个部分，一个是高温冷水系统，还有一个就是末端辐射的一些装置，他最核心的就是新风的冷却系统。

　　高温冷水机组，目前有：海尔、特灵、约克、日立、麦克维尔、三菱重工等厂家生产。和常规制取低温冷水的工况比，高温冷水机组的出水温度显著提高。节约能源。到了末端这一块，有两种方式，一种方式是在高端住宅中比较多，是辐射末端，目前有包括威海际高、Karo、UPONOR等提供。就是把把很多的塑料管贴到墙里面，然后没上灰，他们这个管里面是冷的，所以是辐射型的。所以我们把这个叫做告别空调时代，实际上这个也是空调，只是不是我们常规意义上的空调。它的优点就是房间内的舒适性增加，因为没有普通空调那种的“出风感”，热舒适性比较高，不占用空间，而且没有噪音。这种方式在高端的住宅和办公楼里面用得比较多。他的缺点就是造价比较高，大概是200―300元/平方米左右。因为这个特点，所以它主要是应用在一些高端的住宅中，对于普遍的项目来讲，还是用这种分藏管。

　　它的特点是比较小，可以很好地放在墙角、天花板上，和装修可以很好地结合起来，他的特点就是节能，但是舒适性没有辐射型的好。

　　那么空气品质这个问题怎么样解决呢？主要是因为新的空气处理技术，我们叫――溶液调节技术。是通过不同浓度的溶液和吸湿与放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理过程。(PPT)因为这种方式是把空气中的水是吸到溶液中去的，而不是通过冷冻凝结出来的。这个时候就消除了冷凝过程中潮湿的表面，就解决了霉菌滋生的问题。第二点，溶液本身具有比较好的杀菌作用。能够杀死大多数的细菌和微生物，而且溶液还可以过滤空气中的粉尘和颗粒。

　　(PPT)为了比较形象地说明温湿度节能空调系统，我这里出示一张对比表格，我们看到，采用常规空调需要输入的冷量是766千瓦，而采用温湿度独立调节空调系统是527千瓦。最终输出的冷量都是527千瓦，但是耗电是不一样的，采用常规空调耗电是285千瓦/小时，那么温湿度独立调节空调系统是133千瓦/小时。以北京为例，整个夏天采用常规的空调消耗煤是170吨，而用温湿度独立调节空调系统是45.4吨，二氧化碳的排放，常规空调是453.1吨，温湿度独立调节空调系统是120.8吨。二氧化硫的排放，常规空调是3.85吨，温湿度独立调节空调系统是1.0吨。以上这些数据实际上是一个印刷厂的实际案例。

　　综合讲，采用温湿度独立调节空调系统相对目前我们采用的常规的空调方式，他节能的效果大概是这样的。对办公楼、医院、宾馆等，大概年均节能减排30―50%。这是它的收益，付出就是对于5万平方米以下的系统初投资增加5%―10%。(2年内可以收回)，10万平方米以上的系统经过了合理的优化之后，初投资几乎不增加。

　　对于商场、机场、博物馆、体育馆这样大空间项目，采用温湿度独立调节空调系统，可以节电40%左右。初投资也是看面积。面积大的经过优化之后，也是差不多的。

　　对于印刷、手术室、制药、弹药生产企业，工业用恒温恒湿机组每年节能达到40―60%。

　　我们这个温湿度独立调节空调系统，中央新闻联播、ABC等媒体都做过相关的报道，我们去年这个系统获得了国家科技发明奖。这个是我们这项技术在北京人民医院的一个案例，也就是在2003年非典期间，很多的医生、护士都因为病人呼出的空气有病毒而受到感染。后来我们清华大学就捐赠了一台温湿度独立调节空调系统使用至今，没有再发生类似的感染情况。因为正好是用在一个急诊区。你如果进入这个医院参观的话，你会有明显的感受。当然至于节能不节能只有运行管理的人才知道。

　　这个是南京(PPT)锋尚国际公寓小区用的这个系统的说明，通过核算，他一年可以节约能耗80%。当然他的投入可能是600―1000元，但是他的房子卖得比别的楼盘贵很多。这样的房子进来之后非常舒适，没有吹风感，空气很干净、清新，全天24小时的调温、调湿。

　　PPT：这个是上海建科院的办公楼，也是采用是温湿度独立调节空调系统。

　　前面主要是比较简单地谈了一下未来空调系统的发展方向，温湿度独立调节空调系统。下面我谈谈一个重点项目：天津火车站，北京奥运村幼儿园、这个是北京奥体森林中心。实际上有很多的项目。包括山东档案馆、深圳华侨城体育中心等等。

　　招商地产总部办公大楼也是获得了精锐绿色建筑金奖，这个楼就是目前温湿度独立调节空调系统在南方地区推广的一个最典型的案例，也可以说是一个标杆，他运用得最完整、充分。包括他的绿色建筑设计理念和节能设计理念完美地达到了一个结合。

　　PPT：这就是上海建科学院的楼、南京锋尚、威海的国际海景城。天津的富水一方(采用的是毛细管辐射末端处理显热)，而且他的开发商在销售的时候向大家承诺，买了这个房子之后可以几年之后不收任何的空调费用。但是它全天24小时采用温湿度独立调节空调系统。

　　温湿度独立调节空调系统作为一个常规空调系统的升级换代，虽然说出来才5、6年的时候，但是已经是“燎原之势”，在东南地区有160万平方米的推广，在西南地区有100多万平方米的推广。今天我主要就讲这些，谢谢大家！