關于暖通空調設計與節(jié)能運行問題的探討
摘 要：暖通空調系統(tǒng)在建筑節(jié)能中占據(jù)重要的位置，節(jié)能技術的研究開發(fā)和運用是暖通空調系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎。暖通空調業(yè)發(fā)展所遵循的原則是節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、保證建筑環(huán)境的衛(wèi)生與安全，適應國家的能源結構調整戰(zhàn)略，貫徹熱、冷計量政策，創(chuàng)造不同地域特點的暖通空調發(fā)展技術。
關鍵詞：暖通;空調;設計;節(jié)能
Abstract: HVAC system in energy saving buildings occupy an important position, research and development of energy-saving technologies and application of HVAC system, construction system is the base of energy saving. HVAC industry development follows the principle of energy saving, environmental protection, sustainable development, ensure the building environment sanitation and safety, to national energy structure adjustment strategy, carry out heat, cooling metering policy, creating different geographical characteristics of the HVAC technology development.
Key words: HVAC; air conditioning; design; energy saving
中圖分類號：TU96+2文獻標識碼 A 文章編號：
隨著全球氣候的變曖，自然環(huán)境的惡化，世界各國對建筑節(jié)能的關注程度正日益增加。人們越來越認識到，建筑使用能源所產(chǎn)生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要來源。暖通空調技術創(chuàng)新勢在必行，節(jié)能建筑成為建筑發(fā)展的必要趨勢。
一、暖通空調主要的技術和工作原理
暖通空調技術指的是采用供熱、制冷的技術進行取暖、通風以及空氣調節(jié)，利用人工手段調節(jié)、控制室內或者工作區(qū)域的溫度、濕度、潔凈程度等。是建筑設計當中一個組成部分。暖通空調的節(jié)能技術是指在采暖方面盡可能用最少的能源得到最多的熱能，主要通過對外墻保溫體系、氣流組織、對冷凍水溫度再設定、采用全熱交換器系統(tǒng)、提高空調溫度等的設定來實現(xiàn)能耗的降低。暖通空調系統(tǒng)的能耗主要決定于空調冷、熱負荷的確定和空調系統(tǒng)的合理配置，空調系統(tǒng)的布景和空調設備的選擇是以空調負荷為依據(jù)的。所以暖通空調節(jié)能的關鍵是空調外界負荷和內部負荷的確定，而暖通空調節(jié)能工作也應該從這個方面著手，合理布置建筑物的位置，正確選擇外墻、門、窗、屋頂?shù)男螤罴安牧系�，盡量減少空調負荷。
暖通空調的主要工作原理是制冷劑在空調制冷機組內的蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱量交換發(fā)生氣化，這一過程會使冷凍水的溫度降低，被氣化后的制冷劑在空壓機的作用下，會形成高壓、高溫的氣體，當氣體流經(jīng)制冷機組的冷凝器時，則會被來自冷卻塔的冷卻水所冷卻，從而是氣體轉變?yōu)榈蛪骸⒌蜏氐囊后w，與此同時，被降溫后的冷凍水經(jīng)由水泵被送至空氣處理機的熱交換器中，隨后與混風進行冷熱交換形成冷風源，最后經(jīng)由送風管路送入到各個房間。通過這樣的循環(huán)過程，在夏季房間內的熱量會被冷卻水帶走，流經(jīng)冷卻塔后釋放到空氣當中。在空氣處理單元中，新風與部分回風經(jīng)混合后形成混風，當混風經(jīng)由熱交換器冷凍水進行熱交換后則形成送風。冬季時，混風能夠吸收能量，從而使溫度升高，夏季時，隨著混風溫度降低，送風進入室內后會與室內的空氣進行熱量的傳遞，最終將溫度調節(jié)至房間所需的設定值。
二、暖通空調系統(tǒng)的設計方向和原則
由于空調采暖通風設備是構成暖通工程的重要組成部門，是項目建成后影響運行效果的最重要因素之一。當前暖通空調系統(tǒng)的設計方向首先節(jié)能，在建筑物高品質的室內環(huán)境設計中，暖通空調專業(yè)的設計人員要從節(jié)能環(huán)保角度主動參與建筑方案的設計，要與自動控制專業(yè)相互融通，改變過去的純專業(yè)設計為跨專業(yè)的協(xié)同設計。要密切關注最新的節(jié)能科研成果，要積極采用并推廣節(jié)能新技術，要努力爭取得到政府的支持，要與設備制造商保持密切聯(lián)系，要對業(yè)主做好節(jié)能工作的思想工作，盡力爭取他們的理解與支持，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本國策。第二是消聲，現(xiàn)代社會對噪聲污染控制很嚴格，而暖通空調系統(tǒng)運行時的噪聲是最主要的噪聲源之一。空調系統(tǒng)的消聲設計應注意以下幾個方面：空調機房不能就近設在人群密集的地下，而設在裙房的地下設備用房內、最大程度地減少震動和噪聲的影響。組合式空調器應選用雙風機。降低風機的風壓，降低風機的噪聲水平。從地下空調機房到人群密集地之間應有一定長度的地下送回風風道，加大了自然衰減。同時排風系統(tǒng)上設阻抗復合式消聲器，以隔斷外界噪聲。第三是自凈，在暖通空調設計中.設計一個良好的凈化空調系統(tǒng)，保持良好的室內建筑環(huán)境和空氣品質是優(yōu)化建筑環(huán)境的關鍵所在。理想的凈化空調系統(tǒng)，必須控制以上兩項功能并達到規(guī)定的技術參數(shù)，才能滿足一些特殊室內建筑環(huán)境和空氣品質的要求。
暖通空調系統(tǒng)特別是中央空調系統(tǒng)是一個龐大復雜的系統(tǒng)，設計的原則主要包括：一是暖通空調系統(tǒng)要根據(jù)冷熱的變化，科學合理的進行管理和設計。對于暖通空調系統(tǒng)而言，通過維護結構的空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過維護結構的空調負荷的大小。二是暖通空調采用相對節(jié)能的新型材料進行設計和管理，影響人體熱舒適性的環(huán)境參數(shù)眾多，不同的環(huán)境參數(shù)組合可以得到相同的熱舒適性效果，但不同的熱濕環(huán)境參數(shù)組合空調系統(tǒng)的能耗是不相同的。三是在能源的選擇和利用上選擇一些可再生的節(jié)能能源，這對于暖通空調的建設和管理來說具有重要的意義，而且如何利用可再生能源及低品位能源已經(jīng)成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統(tǒng)就是在這種形勢下發(fā)展起來的，它利用地下恒溫層土壤熱顯著提高空調系統(tǒng)的COP值，使得同等制熱(或制冷)量下的系統(tǒng)能耗大幅度下降。另外，利用太陽能供熱或制冷技術也在開發(fā)研究著。
三、暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能運行
暖通空調系統(tǒng)的運行中，需要風機和水泵來輸送介質�？照{系統(tǒng)的水泵耗電量較大，在一般的公共和民用建筑中，空調水系統(tǒng)可占到空調總耗電量的15～20%左右，因此，減少空調水泵耗電量也能起到顯著的節(jié)能效果。水系統(tǒng)節(jié)能應該重視水系統(tǒng)設計，認真進行水系統(tǒng)各環(huán)路的設計計算，并采取相應措施保證各環(huán)路水力平衡。目前的一些空調系統(tǒng)設計，采用變頻水泵進行變流量運行也越來越普遍，通過改變水泵電機的轉速來控制水泵的流量，通過使用變頻調速水泵使水量隨冷熱負荷變化，可以達到非常明顯的技能效果。有資料表明，空調水系統(tǒng)采用變流量運行具有很大的節(jié)能能力，變頻器投資在1~2年內即可收回。另有資料顯示，提高空調系統(tǒng)的供回水溫差，降低系統(tǒng)的循環(huán)水量，從而降低循環(huán)水泵的功耗。目前，一般的空調冷凍水供回水溫為7 ~12℃，水溫差為5℃。如果我們將供回水溫差加大到8℃，也即空調的冷凍水供回水溫為6～14℃，那么系統(tǒng)水量將降低30%。雖然冷凍水供水溫度降低了1℃，對制冷機來說降低了其制冷系數(shù)，但綜合水泵和制冷劑來看，實際上總體是節(jié)能的。
另外，在空調能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的，各項調節(jié)和節(jié)能措施的實施，也與操作人員的技術素質有關系。系統(tǒng)在實際運行中沒有根據(jù)人員的變化和實際負荷進行必要的調整，致使供冷量、供水量和送風量都大于實際的需求，即使有一定的調節(jié)，也具有滯后性和隨意性，由此就會造成很大的浪費。比如有些單位的空調，一年中只有開機關機和冬夏季轉換操作，明顯達不到節(jié)能效果為此要求運行管理人員不僅要有很強的責任心，還應加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員的素質。另外，增加系統(tǒng)控制等措施，如自力式流量控制閥、壓差控制器、溫度控制器等也能提高系統(tǒng)的自動控制水平。在控制模式上需根據(jù)建筑物的具體功能、氣候條件、使用狀況等靈活處理。比如年運行管理問題，主要應考慮過渡季節(jié)的運行：室外新風的利用、新風量的確定等;再比如日運行管理問題，主要應考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節(jié)能運行模式，這可通過采用合理的自控系統(tǒng)及一定的手動調節(jié)裝置來實現(xiàn);又比如建筑預冷預熱時間的合理選擇，建筑預冷預熱時間的選擇將直接影響冷熱設備的大小，從而影響初期投資。特別是對于大空間的體育場館等蓄熱量較大的建筑，如何做到既不影響正常使用，又能實現(xiàn)節(jié)能或節(jié)約投資，預冷預熱時間的合理選擇是關鍵。
四、結語
總之，暖通空凋系統(tǒng)在建筑節(jié)能中占據(jù)重要的位置，起著重要的作用。節(jié)能技術的研究開發(fā)和運用是暖通空調系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎，在空調系統(tǒng)的設計、運行過程中，均應對節(jié)能降耗問題引起足夠的重視，并將能源消耗作為衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要指標。
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