暖通空调系统的节能工程设计

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mujun1
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  摘要:暖通空调系统节能是非常重要的,选择合理的节能措施,从而达到更好的效果,使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用,使其产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。本文介绍了暖通空调的目的、特点和影响因素,探讨了暖通空调系统的节能措施。
  关键词:暖通空调节能措施
  中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
  
  近些年来,建筑暖通空调在为国民生活质量的提高带来动力的同时,也造成了很大的能源消耗,在居民建筑整体能源消耗中占据着很大的比重,并且有逐年上升的趋势。在我国面临着严峻的能源危机的背景下,降低社会能源消耗,已经是我国经济可持续发展的必然举措,暖通空调工程的节能减排是我国整个节能减排体系中的重要环节,做好建筑暖通空调工程节能设计,有助于降低整个居民建筑能源消耗,有助于我国节能减排政策的贯彻落实,有助于进一步提升居民生活质量,有助于我国可持续发展战略的推行。
  一、暖通空调的目的
  暖通空调的目的是为人们提供舒适的室内热环境,主要包括:室内空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环境(包括四壁、地面、顶棚等)之间的辐射换热(简称环境热辐射)等。在一般的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足人们的舒适感觉为目的;在恒温、恒湿或有洁净要求的工艺性空调中,一切以满足生产工艺为目标。
  二、暖通空调系统能耗的主要特点
  暖通空调系统能耗的几个特点表现在:第一,系统的设计、选型、运行管理不合理,降低能量使用效率;第二,维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等;第三,暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量等等。
  三、影响暖通空调的不利因素
  在房屋建筑热工设计时,为了能达到房间内有舒适的微气候,需要恰当地利用房屋围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外,还有规划设计、太阳辐射、空气温湿度等几个方面。
  1、围护结构的作用
  围护结构包括外围护结构和内围护结构。外围护结构包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构系指室内地面、天棚、内隔墙等。在北方采暖建筑中,围护结构的传热损失占总热损失的比例很大,如北京地区,通过围护结构的传热损失占全部热损失的77%,在沈阳地区,占65%左右。由此可见,改善围护结构的热工性能对暖通空调节能有着很重要的作用。
  2、 规划设计的作用
  建筑物的规划设计是建筑节能設计的重要指导,规划节能设计需要从地址选择、功能分区、建筑和道路布局走向、建筑物朝向、体形、间距、季节性尤其冬季主导风向、太阳辐射、建筑外部空间环境等方面进行规划布局。主要为优化建筑物微气候环境,重点考虑利于节能,充分重视利用太阳能及冬季主导风向、地形地貌的自然优势。节能规划设计就要分析构成环境小气候的决定因素,即辐射因素、大气环境因素和地理因素的不同影响因素,通过建筑师的规划布置,认真分析,充分论证,利用和改造不利为有利,形成良好的、利于节能的微气候环境。
  四、暖通空调系统的节能工程设计
  1、改善建筑围护结构的保温性能, 减少冷热损失
  对于暖通空调系统而言, 通过围护结构的空调负荷占很大比例, 而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过围护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中, 首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。适当增加墙体、屋顶的保温性能, 可以减少通过这些围护结构产生的冷热负荷。例如: 采用新型节能墙体——小型混凝土空心砌块做墙体可有效减轻建筑物的负荷, 其墙体传热系数K = 0. 54 W/ m2 , 比传统黏土实心砖墙节能一倍以上。根据权威部门对住宅围护结构的热工测试结果证明, 住宅内热量有40%~50%是通过门窗损失, 所以应尽量采用密封性好、保温节能的新型塑钢门窗。
  2、空调新风量影响空调系统能耗
  空调新风问题是影响空调是否节能的一个方面, 新风量过多会增加其负荷, 进而增加电耗, 处理的新风量过少则会影响空调环境的质量, 因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。比如, 对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间, 室外新风量愈大, 系统能耗愈大, 在这种情况下, 室外新风应控制到卫生要求的最小值。而在过渡季节, 空调室内一般不需供冷或供热, 可全部采用新风, 这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。
  3、采用新型节能舒适健康的空调方式
  影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合的空调系统能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到12~14℃,而传统方式一般在18~20℃,具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
  4、推广使用可再生能源或低品位能源的空调系统
  如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP 值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在积极开发研究。
  5、积极推进热泵在暖通空调工程中的应用近年来,暖通空调行业市场上已经大范围应用了热泵技术,其节能效果也是显而易见。热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统,它被形象的称为“热量倍增器”。有资料显示,利用热泵的原理来制取热水,每消耗一度电所获得的热水,比传统电热水器消耗三度电获得的热水还要多,由此可见,应用热泵技术制取热水的方式是传统热水器所不能及的。同样,把现有的能源用在热泵中进行供暖,也比传统供暖方式的能源利用率高。在能源日益紧张的今天,为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量,我们采用热泵技术将这部分热量有效利用。热泵也因此被称为强有力的余热回收工具。通常把COP系数来作为考量热泵的能量消耗效率的经济指标。目前热泵技术在暖通空调方面的应用,COP系数在3-4左右,也有更新技术能使COP系统达到6-8左右。因此,我们可以看出,如果这些数值能得到进一步普及,能源将达到更加有效的利用,而将得益于热泵技术在暖通空调业的大力普及。热泵在暖通空调的应用中,热回收应用相当广泛。在现代的大型建筑中,往往可分为内区和外区。内区即使在冬季也需要供冷,即把内区中的灯光、人员、设备的热量提取到周围环境中去。另外,建筑物中的排风系统也会把热量排到周围环境中去。我们通常应用热泵技术将这部分热量加以利用,真正做到能源的合理有效地利用,才是真正意义的节能。
  在空调领域,舒适和节能成为当今建筑、设计的基本课题。保护环境,利用自然能源,削减能源负荷,成为今后建筑设计的方向。我们应当积极开发新能源,积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用,注意改善围护结构热设备的保温性能,充分回收能量,降低空调系统的运行能耗和费用。同时要提高公众的节能意识,大力开发推广新的节能技术,从而实现社会的可持续发展。
  参考文献:
  [1] 张瑾.暖通空调系统的节能问题[J]. 工程建设与设计. 2006(09)
  [2] 杨秀,魏庆芃,江亿.建筑能耗统计方法探讨[J]. 建筑节能. 2007(01)
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