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摘要:现在人们的物质生活水平变得越来越高,为了能够享受更好的舒适的室内温度,人们开始越来越多地选择空调。现在空调已经广泛的应用到了人们的工作和生活中,空调在方便了人们生活的同时,也出现了不断攀升的能耗量。空调和采暖在我国建筑能源消耗中占据了非常大的比例,尤其是采暖过程具有非常大的能耗量,但是很难真正的获得理想的舒适度。现在在空调发展过程中的一个非常关键的方面就是建筑暖通空调的节能,因此必须要不断的优化空调的节能设计,从而真正地实现节约能源的目的。鉴于此,本文是对建筑暖通空调节能设计方法进行分析,仅供参考。
关键词:建筑暖通空调;节能设计方法;低碳环保
引言:近年来,能源危机越演越烈,在这种情况下,建筑能耗越来越被大家所关注。建筑能源占社会总能源消耗的比重较大,而暖通空调更是在建筑能耗中占较大的比重。在当前大力提倡节能减排的新形势下,针对建筑暖通空调能耗大的问题,需要采取切实可行的节能设计方法有效地降低暖通空调的能耗,确保建筑整体能耗的下降,为社会和环境的可持续发展起到积极的促进作用。
一、暖通空调系统的新型之处
暖通空调作为一种新型的建筑设计,在其能源消耗上与其他建筑能耗不同:①基于节能理念,传统的石化类能源可减少使用,尽量采用一些节能可再生的清洁能源,比如太阳能、风能、地热能等这些天然外在能源。②暖通空调有一个特定的热点,即它是通过冷热彼此交替完成调节的。也就是说,在暖通空调系统的使用中为了加强暖通空调能源的使用效率,达到节能减排的目的,我们可以利用冷能量回收的方式。③由于暖通空调系统使用效率及选型、系统设计、运行管理等诸多方面直接受到暖通空调的能量影响。因此,暖通空调建筑系统设计的合理与否成为了其能源消耗使用率高低的关键因素。
二、暖通空调系统能源消耗的特点
暖通空调系统的能源消耗主要包括水泵和风机等输送设备的能耗、建筑冷热负荷导致的能耗、新风负荷导致的能耗等。暖通空调系统的能源消耗在很大程度上受到了室外气候条件、室内设计标准以及其他照明设备等因素的影响。与其他的建筑能耗比起来,空调的系统能耗具有一系列特点。首先,暖通空调系统的运行管理、系统设计、选型以及使用效率等多方面的因素受到了能量的影响,如果没有科学合理的设计暖通空调系统,那么就会导致能源的使用率得以降低。其次,暖通空调系统的效果在很大程度上受到了空气环境冷热的质量的影响,因此暖通空调系统要对环境中天然的能源进行尽可能的利用,比如可以将太阳能地热能以及风能等作为系统的能源补充。由于暖通空调的冷热完成过程是一个彼此间交替的过程,以这一特点为根据可以选择冷热回收的方式,其可以使暖通空调能源的使用率可以进一步提高。最后,空调的节能在很大程度上受到了暖通空调系统优化设计的影响。作为一个具有庞大复杂结构的系统工程,暖通空调系统的合理设计会对系统的使用性能和使用效果产生非常直接的影响。所以设计人员必须要认真的分析和探讨暖通空调系统设计的合理性,真正的立足于用户,对用户的需求和偏好进行着重的考虑,在确保暖通空调实现高效经济运行的前提下,将合理的设计参数选择出来,立足于节能减排的角度,最终将室内的湿度和温度标准合理的确定下来。
三、建筑暖通空调的节能设计原则
1、节能性原则
在目前的节能理念下,除了满足人们在暖通空调的使用下的舒适感之外,最重要的还是暖通空调的节能设计,这也是它最基本的目标和原则。所以,二元论的提出就很好的协调了两者之前的平衡。针对一些技术型的建筑工程,它可以在节能减排的同时达到人们对使用环境下的温度和湿度的要求,完善了暖通空调的节能建设发展。
2、低碳原则
过量的二氧化碳排放不仅对我们的生活环境和周围的空气造成严重的污染,而且对人们的身体健康也会造成极大的威胁。在暖通空调工程的建设过程中,低碳理念是设计工作者需要在实际操作中贯彻到底的。为了解决暖通空调能源消耗巨大的问题,将其严格控制在一定范围之内,相关人员必须对此进行深入的探讨,在设计中要完善二氧化碳的污染处理,提高排风设计水平的能力。
3、可循环原则
循环理念是节能环保理念中的一个重点,在暖通空调节能设计技术的操作中,遵循可循环原则能够更好的达到节能的目的。比如说,在暖通空调节能设计时采用带热回收的空调机组预热新风,进行热回收的处理;尽可能的使用地源热泵系统来重复利用能源;利用冰蓄冷技术来增强能源使用能力。这些循环的手段降低了暖通空调的运行成本,从而实现了节能的目标。
四、建筑暖通空调节能设计的方法
1、合理地选择暖通空调系统的设计参数
在建筑暖通空调设计过程中,需要对建筑室内设计计算温度进行取值,室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗具有非常密切的联系,这就需要根据实际的情况,根据不同地域、环境及室内要求等来对室内温度进行合理取值,从而确保暖通空调系统能耗的降低。在相关的建筑节能设计标准中对于民用建筑室内供暖和制冷设计的计算温度取值标准进行严格的规定,夏季空调制冷要保持在25℃以上,居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。
2、空调冷热源的节能选择
在空调主机热源侧根据冷却形式的不同,可以分为空冷、水冷及蒸发冷几种形式。水冷不仅制冷性能系数COP较高,而且很少受到大气环境温度的影响。但会受制于水源的限制。特别是在使用循环水时,需要配备冷却塔或是冷水池,确保水能够冷却。水源热泵机组会受到水源的限制,而地源热泵会受到打井面积的限制,因此无论是水源热泵机组还是地源热泵机组都存在着一定的局限性。目前蒸发式冷凝器很受大家欢迎,其主要是利用水蒸发时吸收热量来使管内制冷剂蒸气凝结,相较于传统中央空调的耗电量来讲,蒸发式冷风机耗电量较少,具有较好的节能效果。另外还要选择好空调主机的冷媒,相较于其他制冷剂来讲,R32具有较好的效果,其热力参数与R410A非常相近,而且充注量仅为R22的0.6倍。R32冷凝温度要低于R410A,蒸发温度要高于R410A,具有较好的传热性能,使用R32作为制冷剂其性能要高于R410A。
3、空调风系统的节能设计
在对暖通空调系统进行设计时,由于不同区域对温度、湿度和工作时间的需求都会有所差异,因此在具体设计时,需要根据系统的实际运行条件来对各个区域进行划分。其实即使在同一个暖通空调系统中,不同区域及不同要求的冷热负荷也会具有一定的差异,而且不同区域及不同工作间对于满负荷的运行时间也会有不同的要求,因此在设计时需要对建筑的满负荷运行及部分负荷运行进行充分的考虑,需要针对不同区域具体要求来控制温度和湿度。可以选择变风量的空气调节机组,宜选用多速送风机和变频送风机。利用变风量的暖通空调系统能够对室内风量的变化情况进行准确调节,同时准确对系统的总风量进行确定,从而实现风机容量和能耗的降低。
新风量的大小对空调系统来说不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关,而且关系到人体的健康,暖通空调设计者要充分考虑新风量的设计,不仅要满足工作区对温度、湿度、洁净度、噪声的需要,更要满足空气新鲜度的要求。设计人员设计时,需要严格按照相关的节能设计标准中对取值的规定进行设计,不应随意增加或减少。另外,在人员密度相对较大并且变动较大的房间,应该采用新风需求控制,设计变风量的新风空气处理机组,根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量,使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内。
民用建筑空间较大,人员活动多处于底层空间,因此需要选择适宜的送风形式,确保活动范围内具备良好的舒适度。在采用上送风时,需要将送风风速控制在一定范围内,特别是取暖季节更需要对送风风速进行有效控制。也可以利用分层空调,将人活动区域范围内的空气参数控制在舒适性的使用要求范围内。在实际工程中,可以使送风气流只负担人员活动区,而且高空则可以设置机械换气。另外,也可以考虑使用新风换气机,从而实现能源的节约。
4、空调冷热水系统的节能设计
暖通空调系统的设计中蒸气压缩循环冷水(热泵)机组单位制冷量的能耗量是与制冷机的蒸发温度以及冷冻水的供水温度成反比的。选用满液式蒸发器;提高冷冻水的供水温度,这样提高了蒸发温度,提高了机组COP。或者选用温湿度独立控制空调系统,大大提高机组的COP,减少建筑的耗能。但同时带来的设备复杂化及技术成熟度还有欠缺,同时温湿度独立控制前期投资较大,需综合考虑。
5、空调冷却水系统的节能设计
部分暖通空调系统安装区域缺少自然水源,因此在设计时多需要采用冷却塔循环使用的模式,实现水源的节约。在对冷却塔设置过程中需要确保具备良好的通风条件,工作环境也需要具备较好的干净整洁性,采用三通调节阀进行控制,确保冷却效率的提高。同时风机的启停需要采用变频调速的方式进行控制,如果利用出水温度控制时需要注意电能的节约。
五、新型暖通空调系统的设计和具体应用
1、新型暖通空调系统的设计
采用可再生的能源控制应用和开发方式以及新型的节能设计技术可以使空调的舒适性和散热器被极大提升,并且能够有效地增强空调系统的节能能力。因此我国政府必须要对这些设计成果进行大力的支持,并且对其进行积极的推广和应用,使其真正的能够形成产业化的规。与此同时,对太阳能制冷、地源热泵供热系统、地热热泵空调系统等再生能源的暖通空调系统进行合理的利用,除了具有十分显著的经济效益之外,同时还有非常显著的社会效益和环境效益,因此必须要对这些可再生能源的暖通空调系统进行大力的开发和推广。
2、新型建筑暖通空调系统的应用
现在我国的普通空调就越来越快的发展速度,然而普通空调却存在着严重的温室效应以及较大的能源消耗等各种问题,所以设计人员必须要对低品位能源以及可再生能源的空调系统予以充分的关注,从而真正地能够将具有较长的使用期、节约能源以及污染少的空调系统设计出来。比如地源热泵技术是近几年来的新兴的一项技术。这项技术主要是通过对地下恒温土壤热量的利用,使得空调系统的使得空调系统的COP值得以提值得以提升,特别是在中央空调系统中应用这种技术具有非常好的反应率。
结束语
综述,建筑暖通空调设计工作当中将节能理念应用于其中是今后发展的最主要的方向,只有加强对于系统的节能设计,人们在生活的同时也能够对周围的环境进行保护,实现社会以及生态效益的统一,从当前的实践应用情况来看还需要进一步的提升,但是现在科学技术不断发展当中,节能设计必然还会取得进一步的发展,为人们提供更好的生存环境。
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