关键词:暖通空调系统;节能设计;策略
1、暖通空调系统节能意义
我国的工业化进程在社会经济的快速发展促进下也日益加快。随之,在能源消耗上也是同步提高,其中建筑能源的消耗已经占据我国总能源消耗的百分之三十左右。而且随着发展还呈现继续上升的趋势。而这其中,大多是暖通空调系统产生的消耗。所以,在设计暖通空调时,一定要结合多方面因素,保障物质、能源进行有效循环,从而达到高效、低耗的节能空调系统。在减少能源消耗的同时,还能做到降低污染,有利于人们的心理和生理健康。暖通空调系统使用的大部分都是电能,高质量且不可再生。由此导致我国的能源日渐枯竭,并恶化了我们居住的生态环境。例如硫化物、二氧化碳及烟灰尘类物质的无序排放,继而引发的酸雨问题频繁发生,直接威胁到我国现生态环境的健康发展。据相关数据证明,暖通空调系统,虽然自身能源消耗巨大,但是如果能通过合理科学的节能设计,就能够有效降低暖通空调系统产生的能源消耗,所以,对于暖通空调系统的节能技术的应用,非常重要。
2、建筑暖通空调系统节能设计的策略
2.1提高建筑围护结构保温性能,降低冷热损失
对于暖通空调的整个系统而言,围护结构保温性能是围护结构传热系数的决定因素,即围护结构的保温性能决定了通过围护结构空调负荷的大小。所以,提高建筑围护结构保温性能是降低空调能源损耗的重要的措施。首先,要合理控制窗墙的比例。建筑物窗墙的面积比例是围护结构节能的主要影响因素。确定合理的窗墙比例要综合考虑包括地区差异、日照时间、日照状况、太阳总的辐射强度、室外温度、季风、阳光入射角,采光的设计以及开窗的面积等因素。通常要在保证自然采光的基础上合理控制窗墙的面积比例,一般东西侧小于等于30%;南侧小于等于35%,北侧小于等于25%。其次,要选用新型的墙体材料和复合墙体的围护结构,如采用保温材料对墙体进行保温处理。此外,为了降低太阳的辐射,可以利用通风屋顶,种植屋顶,架空屋顶、蓄水屋顶等措施。
2.2合理选择暖通空调系统设计参数
在对建筑室内设计计算温度取值时,应当考虑到实际的具体情况,依据不同的地域、环境、室内要求等合理地对室内温度进行取值。室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗密切相关,经调查研究表明夏季制冷条件下,室内温度每升高1℃,能耗将会降低10%左右;冬季制热的情况下,温度每降低1℃,能耗可减少8%左右。因此,科学合理地进行室内温度计算取值能够有效地降低建筑暖通空调系统的能耗。我国相关设计标准规定,一般民用建筑室内供暖和制冷设计计算温度的取值标准进行了科学合理严格的规定,公共建筑夏季空调制冷不应低于25℃,居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。相关工程设计人员在对建筑室内温度计算设计时应当严格依照相关规定执行。
2.3空调冷热源节能选择
空调主机热源侧按冷却形式分为空冷、水冷、蒸发冷。水冷与其他两种冷却方式对比,制冷性能系数COP较高,同时几乎不受大气环境温度的影响,但受水源的限制。使用循环水时,必须配有冷却塔或冷水池,保证水不断得到冷却;水源热泵机组受水源的限制;地源热泵打井面积的限制;因此水地源热泵机组亦有一定的局限性。而蒸发式冷凝器是很受欢迎的一种冷却方式,它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。近年来有些地区的蒸发式冷风机也很受欢迎,耗电量是传统中央空调耗电1/8。
空调主机冷媒的选择也很重要。R32是一种不错的制冷剂。R32虽然具有一定的可燃性(可燃性温和,燃烧下限(LFL)仅为0.306kg/m3),但由于具有与R410A非常相近的热力参数,且其充注量仅为R22的0.6倍,泄漏时的相对CO2排放量为405,与R22相比,CO2减排可达77.6%,经研究测试R32的冷凝温度比R410A低,R32的蒸发温度比R410A高,传热性能好,使用R32性能比R410A可以提高10%以上。
3、实例探析暖通空调系统的节能设计
3.1工程概况
本办公楼为建设部拟建的中国东部绿色建筑节能示范楼,建筑面积3014㎡,另有草坡下使用面积1356㎡,共4层,其主要功能为行政办公,建筑总高度21.35m。室内底层采用半地下结构,且围护结构全部被绿化草坡覆盖,建筑下部的室内热工环境与地下空间相仿。
3.2冷热源系统节能设计
本工程冷热源采用地源热泵。主机选用高效热回收型RTWD070螺杆机组,制冷量270kW,冬季制热量307.8kW,能效比为5.3。室外地埋管系统采用立埋的埋管方式,采用单U型管埋地换热器,竖井埋孔管长10360m,选取竖井深度80m,共64口80m的钻井。本系统以水作为冷热交换载体,通过水在埋设于土壤中的换热管道与热泵机组间的循环流动,实现机组与大地土壤之间的热量交换。冬季循环水通过埋在土壤中的高密度聚乙烯管环路,从土壤中吸收热量,使循环水温度升高,供给地源热泵机组。夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中,使循环水温度降低供给地源热泵机组。然后通过地源热泵机组给室内供冷、供热,标准状况下,夏季空调冷水供回水温度7-12%,冬季空调热水供回水温度45~40℃。
3.3空调系统节能设计
本工程2层采用地板送风变风量空调系统,其余3层采用全热交换器新风机组+无级调速无刷直流风机盘管系统。
3.3.1带全热交换器新风机组。空调系统采用全热交换器以后,可以明显降低整个空调系统的耗电量,当全热交换器的全热交换效率达到75%时,空调系统的总能耗平均可以减少25%一30%,节能效果十分明显。
3.3.2设置独立新风和排风的系统。因此本工程采用全热交换器进行排风热回收,取消独立的排风系统,同时本T程将全热交换器与新风机组组合为一台带热回收装置的新风机组,解决了全热交换器体积过大、不易布置的难题,高效节能而且低噪,从而全面降低建筑能耗。另外本T程选用的全热交换器新风机组采用高分子复合膜(国际上最先进的全热交换器的材料)作为热质交换材料,热交换效率可达73%。
结束语
经济的发展,带来了人们生活品质的提升,促使了暖通空调走进千家万户。虽然其给我们生活带来了便利,但也产生了大量的能源消耗,违背了国家的节能减排政策。所以,优化暖通空调系统的节能工作,就显得势在必行。降低暖通空调系统能源消耗,实现社会资源可持续发展,方是利国利民之头等大事。
参考文献
[1]温潇.有关暖通空调系统节能设计相关问题的探讨[J].建筑工程技术与设计,2017.
[2]姚文斌.浅谈暖通空调节能设计[J].建筑工程技术与设计,2017.