暖通空调在技术与节能中的设计方向

分类：建筑设计论文发表 时间：2012-07-18 10:06 关注：(1)

　　摘要：随着国民经济的快速持续发展，作为支柱产业之一的建筑业也得到迅猛发展。而作为建筑业的重要组成部份的暖通空调业，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展，保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。

　　关键词：暖通技术 空调 节能设计

　　1 暖通空调技术具体的可概括为以下十二个方面：

　　1.1.供暖技术

　　分户热计量的实施(收费办法探讨及实施);供暖系统改造;低温地板辐射供暖;新型散热器应用、开发;区域供热供冷、冷热电联供技术;分布式冷热电联供技术。

　　1.2.通风技术

　　夏热冬冷地区住宅通风;传染病医院病房通风;手术室等生物洁净空间的空调洁净技术;商场、地铁等公共空间的通风;工业通风。

　　1.3.室内环境质量

　　热舒适环境(尤其是适合中国人群特点的研究及应用);室内空气品质(室内建筑装饰材料、设备散发污染物规律研究，评价方法等);通风空调气流组织与室内空气品质。

　　1.4.燃气空调

　　燃气热泵;使用燃气的冷热电三联供;燃气蒸汽联合循环。

　　1.5.蓄能技术

　　冰蓄冷空调;低温送风技术;水蓄冷技术;蓄热供暖(蓄热电锅炉等)。

　　1.6.公共建筑HVAC

　　体育馆、剧院、商场、商用办公综合楼等的供暖空调通风技术;建筑防排烟设计。

　　1.7.可持续发展能源技术与暖通空调

　　可再生能源利用(太阳能、自然通风、夜间通风冷却等，光伏技术等);热回收技术与设备;建筑本体节能(包括保温隔热措施、相变材料墙体、节能窗技术等);被动式建筑。

　　1.8.节能环保设备的开发

　　利用低位热能和水源、土壤热源的热泵;高能效设备(冷热源、风机水泵、末端设备、控制装置)

　　1.9.空调通风系统和设计进展

　　分散式个别空调;变风量、变水量系统;置换通风及相关系统研究和应用;住宅空调方式;新风利用(如独立新风系统、新风空调机等)、蒸发冷却技术应用。

　　1.10.模拟与分析技术、智能控制

　　暖通空调能耗模拟、能量分析(气象参数统计分析、软件应用开发等);CFD应用;建筑自动化技术;暖通空调与智能建筑。

　　1.11.施工安装和运行管理

　　施工安装技术;交工调试;运行节能;空调通风系统清洗、过滤、灭菌等。

　　1.12.制冷技术

　　空调相关制冷技术研究应用进展;新型制冷型、天然制冷剂、含氯氟烃制冷剂替代物;新型制冷循环(CO2跨临界循环等)。

　　2 暖通空调系统自身设计方面

　　通常，我们可以通过精心的设计来使暖通空调系统高效经济地运行。暖通空调系统尤其是中央空调系统复杂度较高，所以系统自身设计的优劣将对其使用性能产生重要影响。所以，要想实现系统节能，在设计方面采取如下措施:第一，坚持空调系统的设计原则:供暖系统要保证除楼梯间以外的各个房间室内温度处于可单独调控状态，要保证便于实现分户或分室分摊热量的功能，要保证管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资;第二，改善围护结构性能。由于暖通空调系统中围护结构导致的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，围护结构的保温性能决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小，所以改善维护结构的保温隔热性能对暖通空调系统节能意义重大;第三，改善系统的控制方法。空调系统可以以舒适性评价指标(体感指标)作为调控参数，不仅可以去除传统控制方法的弊病，还可以实现系统的节能。有关研究表明，采用此种控制方法之后能够使人体舒适的前提下实现空调系统节能约30%。

　　3 空调方式的选择方面

　　当前，我们应该采用新型节能舒适健康的空调方式。空调系统特别是舒适性空调系统对人体的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。因此，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热，此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12~14度，而传统方式一般在18~20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。同样，这样的操作在夏季也使用。当我们选择了这种新型节能舒适健康的空调方式，不仅可以实现生活满意度的提高，而且同时也达到了空调系统节能的目的。

　　4 暖通空调系统节能的设计方向

　　首先,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。

　　其次,在设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,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。

　　再次,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。

　　5 结语

　　总之,只有克服暖通空调系统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

　　参考文献

　　【1】 郑忠明. 谈谈暖通空调系统如何节能[J]. 科技信息(科学教研)，2007(21).

　　【2】 陆耀庆. 使用供热空调设计手册[M].中国建筑工业出版社,1993