建筑暖通空调节能技术探析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angelagao00
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  摘要:暖通空调系统节能在整个建筑节能中占有很重要的位置,设计人员应当从设计的高角度出发全面考虑,严格遵守节能规范,将节能的思想贯穿于建筑领域的各个方面。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。本文分析了建筑暖通空调节能技术以及暖通空调的节能发展。以期为我国能源的可持续发展做出指导。
  关键词:建筑暖通空调节能技术
  中图分类号:S210文献标识码: A
  随着现代社会城市化进程的加快,建筑行业获得迅猛发展,相应的能源能耗逐渐增大。据相关资料统计,我国建筑的能耗与整个社会的总能耗相比约为27%,并且呈不断上升的趋势。建筑能耗有以下几个方面:通风、采暖、照明、炊事、空调、热水、家用电器,通风采暖为其中耗能量最高的两项。在全球能源危机的情况下,大力发展节能技术,减少暖通空调能耗意义重大。
  一、关于建筑暖通空调节能技术
  1.变流量调节。空调负荷处于时刻变化中,根据相关资料表明,空调设备的制冷系统满负荷的状态下大约的运行时间仅为20%-30%,而其余时间基本上都是在部分负荷的情况下运行的。变流量技术主要是通过利用变频风机、压缩机、主机、变频水泵等设备对冷热媒具体流量适当调节以对空调负荷的变化有效适应,从而降低能耗,实现节能。常规流量调节技术中的变风量空调系统能够以空调区二氧化碳的浓度、温度参数对送风量自动改变,使风力一直处于30~100%的变化范围。这种系统主要适用于人员流动大且集中的场所。变制冷剂流量空调系统是利用变频技术将压缩机的频率及转数进行改变,并对制冷剂流量直接调节,一般于分体空调中应用。此类系统的空调末端为蒸发器,既有效避免了由于二次换热而出现的热损失,又可以直接节省水泵,所以相对于水系统而言能效等级更高。变水量空调系统是设置一个电动的二通阀在末端盘管,根据室温对经过盘管的部分水流量进行调节,从而分配环路阻力以及流量发生变化,形成压力变化,同时调节水泵运行台数与转数,实现输送流量的调节,降低水泵能耗。
  2.蓄能技术。所谓蓄能,就是利用某种工作物质的特性,将能量蓄存起来。传统的蓄能技术主要是利用工作物质的潜热或显热特性,实现冰蓄冷或水蓄冷,而利用工作溶液化学势能储存和转换蓄能技术已成为新近研究的热点之一。
  (1)蓄冷空调。蓄冷空调就是利用蓄冷介质的显热或潜热将冷量贮存起来,在用电高峰期将其释放,以满足建筑物的空调或生产工艺的需要,从而达到“移峰填谷”的目的。显热储存是通过降低蓄冷介质的温度进行蓄冷,常用介质有水和盐水;潜热储存是利用介质的物态变化来蓄冷,常用的介质是冰、共晶盐水化合物等相变物质。空调蓄冷的应用技术中,多采用冰蓄冷和水蓄冷方式。
  (2)蓄冰空调。冰蓄冷系统可分为静态冰蓄冷系统和动态冰蓄冷系统两种。静态制冰: 冰的制备和融化在同一位置进行,蓄冰设备和制冰部件为一体机构。具体形式有冰盘管式(盘管外融冰)、完全冻结式(盘管内融冰)和封装式蓄冰。动态制冰: 冰的制备和储存不在同一位置,制冰机和蓄冰槽相对独立。如冰片滑落式系统、冰浆式系统等。目前在工程中实际所采用的大部分制冰系统都是静态的。
  (3)水蓄冷空调。水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制冷设备,以保温槽作为蓄冷设备。空调主机在用电低谷时间将4-7℃的冷水蓄存起来,空调运行时将蓄存的冷水抽出使用。水蓄冷是利用水的显热来储存冷量的,系统组成是在常规供冷系统中加入一个或多个蓄水罐。为实现冷量的储存,满足冷负荷的需要设计合理的水蓄冷罐应能通过维持一个尽可能大的蓄水温差并防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。与冰蓄冷空调系统相比,水蓄冷空调系统的特点包括:无需其它专门设备,因水蓄冷是利用水的温差进行蓄冷,可直接与常规空调系统匹配;水蓄冷系统可以实现蓄热和蓄冷的双重功能,而冰蓄冷系统只能蓄冷;水蓄冷系统只能储存水的显热,不能储存潜热,因此需要较大体积的蓄冷槽,表面热损失也相应增加,而冰蓄冷系统中的蓄冰设备的体积相对小些。但水蓄冷系统中的蓄冷槽可以利用原有的消防水池、蓄水设施或建筑物地下室等。
  3.热泵及热回收技术
  (1)热泵技术。热泵可以把不能直接利用的热能(如空气、土壤、水的热能以及太阳能、工业废热等)转换为可以利用的高位热能,从而达到节约部分高位能(煤、石油、天然气、电能等)的目的。因此利用低位能的热泵技术是一条极重要的节能途径。热泵主要分为空气源热泵和地源热泵,其中地源热泵根据地下换热介质的不同地源热泵可分为三类:一是与岩土换热的地下耦合热泵系统(也叫土壤源热泵);二是與地下水换热的地下水源热泵系统;三是与地表水换热的地表水热泵系统。新近研究中有地埋管插入建筑桩基的地源热泵系统。另外从广义上讲,还包括利用城市工业废水或民用污水做冷热源的污水源热泵,以及利用海岸近海海水作冷热源的海水源热泵等。美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)在1997年将地源热泵以往的各种名称统一称为地源热泵。
  (2)热回收技术。所谓热回收系统就是回收建筑物内外的余热/冷或废热/冷,并把回收的能量作为供热/冷或其它加热设备的热源而加以利用的系统。一方面,利用有效的装置从排风所带走的能量中回收部分能量用来处理新风,可以节约本来由制冷或制热机组负担的新风负荷,提高空调系统的效率。另一方面,建筑房间内按设计标准要求需要补充新鲜空气,一些普通的高层建筑空调中,夏季新风负荷就占空调总负荷的30%以上,而对如医院、商场、剧院、体育馆等人员密集的地方,新风的需求量则更大,有的甚至要求全新风,利用回收的热量对新风进行预冷/预热是节约能源的有效措施。
  4.围护结构。建筑维护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有分本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%-6%,而节能却可达20%-40%。通过改善建筑围护结构的热工性能,在夏季可减少建筑冷、热消耗。首先,提高围护结构组成部件的热工性能,一般通过改善其组成材料的热工性能实现,然后,根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,选择围护结构组合优化设计方案。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可能性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
  二、关于建筑暖通空调节能的发展
  中国建筑的能耗(包括建材生产、建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的33.3%,建筑业的二氧化碳排放占全国总体碳排放的43.7%,如今暖通空调作为耗能较大的行业在节能环保的大背景下,低碳环保的生活方式对暖通空调市场影响深远,暖通空调企业不断运用先进的科技来提高空调产品的能效等级,开发能源替代和再生能源利用、在节能环保时代的到来为节能技术占优的企业赢得了更多商机,同时也向一些产品技术落后的品牌提出了挑战。目前国内暖通空调行业在研发方面不断加大投入,力推节能产品、围绕节能、环保打造企业核心竞争力,节能环保成为暖通空调行业发展趋势;暖通空调产品设计更加注重用户的舒适体验,通过优化产品来改善居家生活环境。实现温度、湿度、风向的可控,从而带给消费者更加自然家居气候得环境,打造节能低碳建筑,不仅仅是技术更是未来发展的趋势,坚持节能环保,整体践行暖通系统的低碳之路为建筑节能创造更多条件。推动暖通空调行业不断可持续发展。
  如何把节能产生的一部分经济回报回馈社会,回馈企业。我们对此寄以厚望,在我们的社会里暖通空调技术只有让国家、企业和用户三方共享节能成果,才能解决我国在推广建筑节能技术的迫切问题;一旦这个问题得到解决,我国的建筑节能水平一定会上一个新台阶。
  参考文献:
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