1、暖通空调系统节能设计的相关研究摘要：随着暖通空调日益普及，暖通空调系统的能量消耗占整个建筑耗电量的 50以上，但目前绝大多数空调处在低效运行，能源浪费严重。本文首先分析了暖通空调节能设计的方向，其次提出了暖通空调节能设计中存在的问题，最后阐述了暖通空调领域节能设计的方法。 关键词：暖通空调；节能设计；问题 Abstract: With the increasing popularity of HVAC, HVAC system energy consumption accounted for more than 50% of energy consumption of the whole bu
2、ilding, but the vast majority of air conditioning in the inefficient operation, serious waste of energy. This paper first analyzes the HVAC energy-saving design direction, then puts forward the existing problems in the design of heating ventilation air conditioning energy-saving, finally expounds th
3、e design method of energy-saving HVAC field. Key words: HVAC energy-saving design; problem; 中图分类号：TU201.5 一、暖通空调系统节能的设计方向 1、要合理的选择热源系统。在设计暖通空调节能系统时,要根据具体的工程建筑选择实用有效的热源系统。一般来说,当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。而从能量利用效率上来看,其中以热电站的效率最高,其次是热泵技术。 热泵是以大自然中蕴藏着大量的较低温度的低品位热能为热源,如以大气、地表水、地热或工厂排
4、放的废水(气)为热源,通过压缩机的工作从这些热源中吸取其中蕴藏着的大量较低温度的低品位热能,并将其温度提高后再传给高温热源。热泵按热源的不同可分为:空气源(风冷)热泵。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。地源热泵(尤其是土壤型)可以节能 30 %左右,而直燃型溴化锂吸收式机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉,对于锅炉房来说,大型区域锅炉房明显优于小型锅炉。通过这些科学的分析,设计人员在设计暖通空调节能系统时,就可以根据工程建筑自身的情况,选择合理的可行的热源系统,因为不同地域不同建筑工程的需要和条件不一样,所以从设计阶段开始就必须注意对热源的选用。 2、在设
5、计时必须考虑到减少热媒介输送过程中能耗的主要措施。一是在设计要求材料的选用上,可以制定选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温节能,如在设计上采用热水预制保温直埋管等。二是在能力的输送系统管理的设计上,可以选用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试,采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术,以便科学有效的实现对管网流量的合理分配和控制,进一步提高输送能量的效率,以达到节能的效果。三是在设计时考虑实用性强的动力传输系统,力求在设计时对动力系统的优选,以保证在实际施工和使用中实现节能的效果。可以选用效率高、部分负荷特性好和大温差、低流速、低摩阻管道,输送效率高的载能介质的动力设备
6、,这样就可以有效的减少输送过程的能耗,从而提高输送效率,既改善供暖质量又节约能源。 3、在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统,采用科学的空调方式有效的降低负荷。根据具体工程建筑的需要,依据技术标准,在设计时应注意朝向、周边区与内区、使用功能的差异等对系统进行选择和划分,同时要考虑分开设置或分环设置以便于控制、调节及管理。比如在采暖中散热器宜明装在外墙窗台下,散热器表面涂料及安装形式、南北向房间系统宜采用分环设置等措施。在通风空调系统的设计上,采用不同朝向、内外区系统应分开设置或分环设置,或采用多分区新风机、多分区空调机系统,对内外区分别输送不同参数的风,风量也可分别调节与控制,从而
7、避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象。例如变风量(VAV)系统、变露点送风系统、辐射板供冷与供热系统、变水量系统、水环热泵系统、变制冷剂流量(VRV)系统、多分区新风机、多分区空调机系统等都具有节能的优点,分析环境控制场合的特点和各种系统具有的特点,使二者有最佳的配合,从而达到既经济又节能的目的。在通风空调系统的气流分布模式的设计上,可以选择具有节能优点的气流分布模式,如下送风模式、置换通风模式等。 二、暖通空调节能设计中存在的问题 1、供暖入口设置过多。设置供暖入口时,既要考虑室内供暖系统的合理性,又要考虑与室外管线衔接的合理性,不能只图室内系统设计方便、省事,而不顾及室外管网系统。然而
8、,有的工程供暖入口设置过多。 2、供暖系统设计不合理。供暖系统设计存在不合理之处:有的供暖系统由 1条主立(干)管引进,分几个环路,分环上不设阀门,给系统运行调节、维修管理造成不便。有的供暖管道布置不合理,与建筑专业不易协调,或供暖立管直接立在窗子上,既影响使用,又不雅观;或者供暖水平管道敷设在通道的地面上,既影响行走,又不便物品放置。有的供、回水干管高点漏设排气装置,一旦集气,难以排除,影响系统使用。有的供暖系统为同程式,一个环路单程长 300 m,致使供、回水干管坡度很难达到规范规定的不小于 0.002的要求。有的供暖系统为双侧连接,两侧热负荷及散热器数量相差悬殊,而两则散热器供、回水支管
9、却取用相同管径,两侧水力不平衡,难以按设计流量进行分配。 3、排风系统设计不合理。如某工程地下室的暗厕(卫生间)等若干个生活用房和设备用房设一排风系统,水平风管长 60 m,断面只有200mm200 mm,风阻较大;选用屋顶风机排风,却将风机安装在外墙上,显得很不协调。还有的工程的地下室设若干个包间(均为暗房),各包间均采用吊顶排气扇,排风经数十 m长的水平风管排出室外,风管断面仅有 150 mm150mm,阻力大,排风效果差。 4、空调系统的选择不合理。如某工程设有指挥大厅、会议厅、计算机房等,此类性质的用房,理想的空调系统应是低速风道系统,而设计却采用了风机盘管系统,且未设新风补给系统,显
10、然是不合理的。又如某工程甲方要求部分房间室内设计参数为:冬季 tn=1822,=55%5%,夏季tn=2526,=60%5%;另一部分房间 tn=222,=40%60%,洁净级别小于 10 000级,新鲜空气 4060 m3/(h?人)。对这两类性质的用房,设计上统统采用了风机盘管系统,且未设新风补给系统。这样的系统满足不了甲方所提的要求。 三、暖通空调领域节能设计的方法 1、精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行 暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统
11、各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计，系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。 2、改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失 我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维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维护结构的保温隔热性能。 3、提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗 空调系统特别是舒适性空调系统对人体的
12、作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用 PMV或 SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒
13、适的条件下节能 30%左右。 4、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统 随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。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，它利源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开发研究着。 5、开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用 目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。 四、结束语 总之,只有克服暖通空调系统节能设计在目前存在的问题,才能实现暖通空调的经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用。此外,在暖通空调系统节能技术的研究方向上必须与世界接轨,从实际使用上实现暖通空调系统的节能。
