建筑如何更高效地供暖、通风和制冷

Heating, ventilation and cooling systems account for approximately half of buildings' energy consumption, with less than optimal results
Heating, ventilation and cooling systems account for approximately half of buildings' energy consumption, with less than optimal resultsImage: Unsplash/Erik McClean
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  • 建筑内的温度往往令人感到不适,这会影响健康和工作效率。

  • 供暖、通风和制冷技术的进步,有助于提高能源利用效率和效果。

  • 是时候要求建筑在提供健康室内环境的同时,减少能耗和污染足迹了。

我们有很长一段时间待在室内——一些研究估计这一比例约为90%——显然,我们希望家中、办公室、餐厅和教室舒适健康,让人感觉良好。最重要的是,我们希望建筑冬暖夏凉。

因此,供暖、通风和制冷系统约占建筑能耗的一半。但我们能否更高效、更有效地为建筑供暖和制冷?

首先面临的挑战是设定合适的温度。建筑中最普遍的舒适温度设定方法,旨在让房间内的大多数人获得最佳热舒适度。该模型综合考量多种因素:空气温度、平均辐射温度、空气流速、相对湿度、衣着隔热程度和活动水平。基于这些因素,可以估算出最舒适的温度。

然而,数据显示,采用这种方法,美国仅有11%的建筑达到80%的用户满意度门槛。因此,许多建筑的温度仍令人感到不适。这一点很重要,因为温度会显著影响办公室工作人员的表现。热环境还会直接影响人体的皮肤、内分泌和呼吸系统。

空气质量的重要性

供暖和制冷系统对于保障室内空气质量发挥着重要作用。建筑内部空气可能因多种污染物而受到严重污染。二氧化碳(CO2)是室内空气质量的一个通用指标,因为将CO2浓度控制在有害阈值以下,有助于降低室内污染源产生的其他空气污染物浓度。室内环境中还可能存在颗粒物、挥发性有机化合物、臭氧、氡和一氧化碳等污染物。

美国建筑业终端能耗:我们的能源很大一部分用于供暖、通风和制冷Image: Cleantech.com

接触这些污染物可能导致短期和长期的健康与福祉负面影响,从头痛、眼睛刺激、鼻炎和头晕,到哮喘发作以及肺癌等严重呼吸系统健康问题。它们也会影响工作表现。一项研究中,研究人员将一块使用了20年的地毯放进办公室,导致室内污染物略有增加。即使只有少数办公室人员表示不满,工作表现仍出现了可观察到的变化:地毯在场时,使用键盘工作的人打出的文字更少,错误也更多。

新技术在降低能耗

方面的作用近年来,为应对这些问题,供暖、通风和制冷系统领域取得了重大进展。用于监测室内空气质量的传感器日益普及,有助于提升人们的认知。研究也在探索优化旧系统的方法。例如,

模糊逻辑控制器可以采用更广泛的人体舒适度标准,在降低能耗的同时,让空间达到舒适状态。另一种方法

世界经济论坛正在采取哪些行动,支持房地产行业的未来?为建筑使用者提供量身定制的热环境能够对环境可持续性产生重大影响。例如,允许个人实时在线请求调整设定温度,可将能耗降低10%;基于共识的温度控制模型最多可节省20%的能耗。根据使用者的投诉调整设定温度,可节省24%的能耗。最后,同一项研究指出,如果设定温度时允许与“理想”温度略有偏差,市场上常见的供暖、通风和制冷系统能耗甚至可降低50%。

目前,我们有很大一部分能源用于供暖、通风和制冷,但效果并不理想。不舒适的温度设置会在短期和长期影响我们的福祉、健康与表现。这种情况将会改变:技术进步和前沿创新让建筑改造变得越来越快捷、成本越来越低。是时候要求建筑在提供健康室内环境的同时,减少能耗和污染足迹了。

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