解析如何提高暖通空调的基本知识节能效率

我国经济的迅速发展,相应促进了能源需求的急剧扩大。从我国2010年开始,耗能问题也开始加剧,逐渐成为了世界上第一耗能的国家。作为发展中国家,我国的社会经济及科学技术等都在高速发展中,但能源有效利用率的整体偏低,使得能源浪费情况较为严重,一定程度上阻碍了我国经济的可持续发展。对此,民用建筑暖通空调系统的节能设计也尤为迫切。提高能源的利用率,优化资源配置,是实现解决我国耗能问题的根本所在。

我国是资源大国,同时也是耗能大国,由于我国资源分布不均,人均占有资源量少,因此资源的利用原本就是非常突出的问题,加之工业化进程的加快,我国的耗能问题不仅没有解决,甚至还呈现出越发严重的状态。从国内耗能产业结构来看,工业是耗能最为严重的产业,而建筑行业与工业相比,虽然耗能较低,但是由于工业产品大量在建筑施工应用,从另一个角度来说,也是耗能的一种体现,在一定程度上也加剧了我国的耗能问题。而在建筑工程中,耗能比例最大的就是空调暖通系统,从世界范围来看,暖通空调耗能都是非常棘手的问题,为了能够找到有效解决耗能问题的方法,实现我国的资源的可持续发展,我国政府和相关部门多年来一直非常努力,同时也出台了很多相关的政策规范,即便如此,我国建筑行业暖通空调系统的节能问题也无法在短时间内得到解决。

民用建筑暖通空调系统节能设计分析

民用建筑暖通空调系统的节能设计主要从两方面进行优化。一方面,应当在规划建筑设计时,充分考虑到当地自然环境,以科学合理的布局,全面考虑地质环境、大气环流、阳光照射等自然因素,从而降低能源消耗。另一方面,可以通过优化建筑结构提高其保温调节性能,降低能源的冷热损失。包括控制窗户和墙体比例、提高墙体隔热恒温性能等等。

01采暖与空调冷冻水系统的设计

在设计采暖系统时,应该尽量保证空调管路系统的结构简单化,方便操作,有效降低相关设备的能源消耗,在建筑建设前期就有效降低完工后的维护费用;保障建筑内不同空间之间的调温系统独立运行;热量消耗分户平摊等等多方面原则。目前多采用下供下回垂直双管系统作为采暖系统的主要形式,此外,也包含了上供下回垂直双管系统、水平式双管系统以及高层建筑竖向分区供暖系统等多 种形式,根据实际情况选择相应的系统形式。在设计冷冻水系统时,结合国家规定,遵循负荷变化同系统流量的自动调整相适应的基本原则,降低系统运行时的能源消耗。一般多采用同一次泵变流量系统,当然也包含了一次泵定流量系统、二次泵变流量系统以及两管或四管制系统等个种类,同样需要结合实际情况进行选择。

02采暖与空调水系统的补水和定压等方面设计

一般来说,需要根据采暖及空调水系统在单位时间内的泄漏量,确定补水管道的规格、补水量的数值乃至水泵水箱等设备的规格。实际设计时,应该考虑到空调整体系统规模乃至各类系统的不同实现形式,结合系统用水容量确定最终数值。

通常,以供冷和采用换热供暖的空气调节形式时,若为全空气系统,则单位水容量多确定在0.5左右(偏差在0.1以内);若为水空气系统,则单位水容量多确定在1.0左右(偏差在0.3以内)。若供暖采用热水锅炉,全空气系统情况下,单位水容量取1.3-2.0以内;水空气系统则取值在1.2-1.9以内。此外,若为封闭式采暖空调系统,那么其补水定压点的选择,应该在循环水泵入口。

风系统的设计,包含了空调自身风系统和通风系统各个部分。空调自身风系统的设计,首先应当遵循我国规定,在严格控制室内二氧化碳浓度基础上,对风系统进行设计。若建筑内人员分布为集中式,则使用集中供暖系统;若建筑内人员较多且建筑规模又较大,人员分布较散时,则可以使用全空气空调系统;若建筑高度较大,还可以在基础上,合理应用分层式的空调系统。通风系统的设计,是为了保障电气设备的散热性能以促进其稳定运行,更是为了保障室内空气的健康无害。既关系着空调系统的正常运行,又间接影响着空调系统的节能性能。集中式空调通风系统的排风与热回收功能设计乃至设备的选择,应先符合国家节能相应原则为基础,针对部分不需要严格环境通风系统的建筑,可沿用自然通风系统,从而减少暖通空调系统整体能源消耗。

在选择冷热源设备型号时,一方面需要考虑到建筑的整体功能、规模大小乃至造价等因素;另一方面需要对当地的能源结构、环境、气候等多方面因素进行分析。如果当地存在区域供热系统或工厂余热等基础,可以沿用到空调热原系统中;若当地具有完善的天然气供应系统,则需要考虑当地的电力峰谷期,利用天然气系统进行配合,供热使用电力,供冷则使用两种能源系统配合,从而提高能源有效利用率;若区域内能源形式较复杂,相应的可以采用复合式能源冷热供应系统;此外,针对区域内的水资源、地热资源以及生活废气热水等有效能源,均可以合理进行回收再利用,从而在提高其使用率的同时,减少环境污染,并有效节省相关设备的资金。

05可再生式能源的选用

目前较为常用的资源包含风能和太阳能两个组成部分。风能多用于供冷,是暖通空调节能设计的重要环节。通过利用室内与室外环境的温差,从而使用风能所带的自然冷量,满足室内供冷需求。多使用夜间通风蓄冷及新风直接供冷等方式。该设计用电量少,对环境友好,且能有效提高室内空气环境。太阳能在民用建筑暖通空调的制冷供暖方面均可以加以利用,主要又分为被动式和主动式。在供暖方面,可以将使用主动式太阳能收集设施,利用太阳能对管道内的水进行加热并在室内循环实现供热,目前热管式真空管太阳能集热器为太阳能的采暖奠定了良

好基础,具有温度高、承受压力大、耐久性能好等诸多优点。在太阳能制冷方面,则主要利用太阳能与电能之间的互相转换,再使用电能带动驱动压缩制冷系统的运行。以太阳能作为热源的吸收式制冷系统,则主要利用太阳能带动溴化锂溶液反应进行制冷。

实现资源的优化配置,是我国可持续发展理念中一个重要部分,能源消耗是阻碍的资源优化的重要因素。为了将各个领域的耗能问题降到最低,在设计上就应该严格把关。从耗能结构上来看,暖通空调耗能是目前耗能最为严重的,针对建筑中暖通空调的节能设计,因此越发受到人们的关注。暖通空调设计是一项内容复杂的工作,所包括设计缓解众多,科学合理的计算、温度控制以及设备选型都是影响设计科学性的因素。民用建筑暖通空调的节能设计需要考虑到多方面因素,与建筑整体能耗密切相关。在实际工作当中,还应当结合相关规定及国内先进技术对节能设计方案进行全面优化,从而提高系统性能,实现可持续化发展。

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3)合理选用与组合暖通空调系统形式 ? 根据使用功能采用合理的系统形式 ? 根据使用功能和时间合理划分系统 ? 系统规模适度 ? 根据负荷分布特性选相应设备 4)关注系统可调节性及部分负荷性能 ? 系统全负荷运行的时间比例是很低的 ? 主机、末端及输送设备的“出力”均应可调节 5)选用高效、节能、可靠、环保的设备与材料 ——增加的初投资可以通过降低运行维护费用而回收 6)加强对设计、施工过程的质量管理,认真 实施竣工调试验收,竣工文档交付与管理 ——目前许多工程存在的主要问题 7)专业性运行管理与维护——薄弱环节 3.2暖通空调系统节能技术简介 1)热泵系统 热泵:消耗少量高品位能源从自然界低温热源(或余热)中取得热量用于供热 优点:比直接用一次能源或高品位能源生产热量有更高的能效比(输出热量/输入能耗) 形式:根据热源形式分 空气源、地源(土壤源)、水源(地下水、地表水、海水、污水、循环水、能源塔等)? ? ? 空气源热泵空调器工作原理 2012.10 绿色建筑评价标准 * 空气冷却 或加热 压缩机 室内热量排出到室外(夏季) 提取室外热量(冬季) 室外机 室内机 冷媒带走室内热量(夏季) 或对室内加热(冬季) 冷热源 末 端 热泵系统举例: 传统的大型空调系统 大地是极好的冷热源 10-15米深的土壤(水)温度相当于该地区全年的平均气温,南方地区一般低于25℃,地下1-10米的土壤温度在随着深度的增加受气温变化影响递减。 大地热容量极大。 非常适合热泵使用。 地源热泵能效比较高。 2012.10 绿色建筑评价标准 * 水源热泵 2012.10 绿色建筑评价标准 * 地下水源热泵:利用抽水井群将地下水抽出,通过二次换热或直接送至热泵机组,经提取热量或释放热量后,由回灌井灌回地下。 地表水源热泵:通过直接抽取或者间接换热的方式,利用江水、河水、湖水、水库水以及海水等。 热 2012.10 绿色建筑评价标准 * 冷 热 热 热 冷 土壤源热泵示意图—夏季 热 冷 2012.10 绿色建筑评价标准 * 温 暖 冷 温暖 温暖 冷 寒 冷 温暖 温暖 温暖 土壤源热泵示意图—冬季 ? 问题: 空气源热泵的效果受室外环境空气参数影响 大,应用区域有限制(注意可以运行与有效 运行的区别) 水地源热泵问题更为复杂,不仅同样存在“源” 参数变化的问题,还与设计、施工及运行管 理密切相关 2)蓄能技术 蓄能:利用低谷电制冷(或热)并蓄存以供用电高峰时使用优点:提高电厂的发电效率和安全性、减小用户冷热源主机与配电容量、降低能源费用、工质大温差降低管路造价和输送能耗、有一定备用能力等。 ? 形式:冰蓄冷;水蓄冷/热; (相变材料蓄冷/热;结构蓄冷/热) ? ? ? 问题: 对于用户而言,采用蓄能技术并不一定节能 冰蓄冷的节能潜力:可采用大温差输送系统降低输 送能耗;不利因素:蓄冰系统主机的制冷量及能效 系数都会降低,蓄能与释能过程产生附加能耗,系 统复杂增加能耗水蓄冷的节能性比冰蓄冷好,但要求蓄能空间大 运行费用能否节省及投资回收期的长短取决 于负荷特性、蓄能比例、系统类型、规模大 小、当地的分时电价及政策等 3)热回收技术 ? 热回收:回收并利用排放到系统或建筑环境外的废弃能量(包括热量或冷量) ? 优点:降低暖通空调系统能耗 ? 形式: 制冷主机的冷凝热回收 系统内冷热量回收(水环热泵、热回收型多联机) 新风与排风热交换(全热、显热) 其他工艺与设备的废热利用 ? 问题: 实际节能效果的评价 增加系统的复杂性和能耗 热回收装置的实际回收效率、价格与寿命 非回收期的旁通措施 4)免费供冷/热 免费(Free):不启动人工冷热源设备而利 用自然冷热源(非真正免费) 优点:降低暖通空调系统能耗 ? 形式:过度季节增加新风量 冬季利用新风供冷 利用冷却塔供冷 自然通风 夜间通风冷却 利用自然能源的蓄冷/热 直接与间接蒸发冷却等 ? ) ? 过渡季 开启门窗 使用拔风烟囱引入室外新风 良好的自然通风效果 拔风烟囱 自然通风技术 5)大空间内的区域调节 ? 分层空调 仅对工作区(一般为离地高度2米以内)实 行空调 工

摘要:新时期我国高层楼宇建筑整体建设水平的提升,对现代城市发展及人们居住环境改善产生了积极的影响。实践中因高层楼宇建筑暖通空调相比普通多层住宅的能耗高、供热量大、昼夜热负荷差异性显著,加强节能降耗技术措施使用有利于提高能源利用效率。基于此,本文将对高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术措施进行探讨。

关键词:高层楼宇建筑;暖通空调;节能降耗技术;措施

结合高层楼宇建筑暖通空调的实际发展概况,注重其节能降耗技术措施的深入探讨,有利于增强暖通空调实践应用效果,实现高层楼宇建筑的可持续发展。因此,需要在处理高层楼宇建筑暖通空调能耗问题的过程中,找出其所需的节能降耗技术措施并加以使用,使得我国高层楼宇建筑暖通空调长期运行中的节能降耗水平得以提升,实现对能源的高效利用。

一、高层楼宇建筑暖通空调节能降耗方面的存在问题探讨

为了提升高层楼宇建筑暖通空调节能水平,确保其运行工况良好性,则需要从不同的方面入手,重视对这类建筑暖通空调节能降耗方面存在问题的探讨。这些问题包括以下方面:

(一)缺乏有效的优化设计

某些高层楼宇建筑暖通空调系统运行中因其优化设计缺乏有效性,未能得到节能降耗效果良好的暖通空调系统,无形之中对高层楼宇建筑使用造成了不利的影响。具体表现为:(1)受到传统设计理念及人员素质的影响,使得部分高层楼宇建筑暖通空调实践应用中未能得到有效的节能设计方案,致使暖通空调系统运行中的节能降耗问题处理水平下降,间接地影响了高层楼宇建筑的实践应用效果;(2)在某些高层楼宇建筑暖通空调节能设计工作落实中,因设计人员未能从良好的设计理念、性能可靠的节能设备、设计成本的良好经济性等方面进行充分考虑。比如,高层楼宇暖通空调系统设计若缺乏合理性,会使其成本增加5.2%-6.3%,能耗增加约为6.3%-7.6%,影响着暖通空调运行效果。

(二)不规范使用所造成的影响

在高层楼宇建筑暖通空调使用过程中,若其使用不规范,也会产生巨大的能源损耗,具体表现为:(1)部分使用人员没有定期的对暖通空调进行清洁清洗工作,使得暖通空调内部过滤网存在大量的污垢,这些污垢会阻碍暖通空调达到最优的效率,导致暖通空调系统运行中出现了能源浪费的现象;(2)实践中不规范使用会空调系统末端滤网清理问题,影响风机出风量及热交换。加大了清洗管道,维修保温、循环水泵、热交换机组、制冷机组、制热机组等设备清洗问题发生率。

(三)专业技术管理人员数量不足

高层楼宇建筑暖通空调系统应用中复杂程度的加深,对与之相关的专业技术管理人员的工作效率及质量提出了更高的要求。实践中面对朝着集成化、数字化等方面发展的高层楼宇建筑暖通空调系统,因实践经验丰富、专业基础知识扎实及技术能力出色的管理人员数量不足,会使暖通空调系统维护不到位,会引发高层中空置房间运行空调问题、冷热源机组、热交换机组、循环设备长时间高负荷运行问题等,会给高层楼宇建筑暖通空调应用中埋下安全隐患,缩短其使用寿命。

二、高层楼宇建筑暖通空调所需的节能降耗技术措施探讨

(一)注重有效的优化设计方式及方案运用

在落实高层楼宇建筑暖通空调节能设计工作、实现其能耗问题高效处理的过程中,为了确保其所需的节能降耗技术措施应用有效性,应注重暖通空调有效的节能优化设计方式与方案运用。具体表现为:(1)设计人员应结合高层楼宇建筑暖通空调的功能特性及节能降耗要求,在其设计中应将良好的节能优化设计理念融入到其设计方案形成过程中,且在信息技术与计算机网络的共同支持下,不断优化暖通空调系统节能优化设计方式;(2)在高层楼宇建筑暖通空调系统所需的节能优化设计方案形成中,设计人员应在丰富的实践经验、专业理论知识等不同要素的支持下,将新型的节能设备使用、适用性良好的节能降耗技术等应用于暖通空调系统节能优化设计方案中,增强该方案适用性,满足暖通空调运行中的节能降耗要求。某高层楼宇建筑通过对暖通空调系统热源水泵的科学设计,使得运行效率提高了8.2%左右,且系统的运行成本减少了4.6%-5.5%.

(二)重视暖通空调的规范使用,提高不同节能技术利用效率

在高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术措施选用中,若能重视暖通空调的规范使用,提高不同节能技术利用效率,则有利于实现暖通空调系统长期运行中的节能降耗。具体表现为:(1)使用者在高层楼宇建筑暖通空调使用中应结合其功能特性及行业技术规范要求,给予暖通空调规范使用必要的重视,避免该空调系统运行中热源的散失,减少能耗;(2)结合高层楼宇建筑暖通空调系统节能降耗要求,将有效的变频调速节能技术、水源热泵及地热热泵、复合能源站新技术等不同的节能技术应用于暖通空调节能降耗中,全面提高这些技术的利用效率,确保暖通空调系统节能降耗效果良好性。某冰蓄能空调机组应用中通过对其规范使用,并对不同时段冷热负荷进行了严格控制,采用了多种能源机组配合使用,使其能源消耗量减少了6.3%左右。

(三)加强专业技术管理人员素质培养

为了使高层楼宇建筑暖通空调系统运行中的能耗问题得以科学处理,并增强该系统的运行稳定性,则需要在有效的培训活动、激励机制等举措的支持下,不断加强暖通空调系统运行中所需的专业技术管理人员培养,且将相应的责任机制落实到位,使得这些人员作用下的暖通空调节能水平之间提升。同时,采取强化专业技术管理人员责任意识、加强他们素质培养、给予表现出色的人员必要的奖励,从而实现这些人员的素质培养。

综上所述,在这些不同节能降耗技术措施的支持下,有利于满足高层楼宇建筑暖通空调实践应用中的节能需求,使得其运行中的能源消耗率得以降低,保持暖通空调在高层楼宇建筑中良好的应用工况。因此。未来高层楼宇建筑暖通空调运行中应给予其所需的节能降耗措施更多的重视,并对这些措施的实践应用效果进行科学评估,以便拓宽暖通空调节能降耗方面的工作思路。

[1]陈莹.浅析高层建筑暖通空调控制系统设计[J].低碳世界,2017,(35).

[2]张晓雨.论暖通空调技术发展与建筑节能[J].江西建材,2017,(14).

[3]孔祥敏.建筑暖通空调节能设计方法研究[J].科技创新与应用,2016,(07).

作者:佟英才 单位:北京辉煌海利咨询有限公司

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