建筑暖通空调节能的技术探讨论文_孙俊

建筑暖通空调节能的技术探讨论文_孙俊

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摘要:随着我国城市化进程的快速发展,建筑业也的发展成就瞩目,随着一幢幢高楼的拔地而起,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。国家目前将节能减排放在了一个前所未有的高度,而作为建筑的主要能耗来源暖通空调业也有了与时俱进的发展的原则,概括起来就是:节能、环保、可持续发展。本文围绕着以上原则探讨了在设计、施工、验收阶段的一些实际运用。

关键词:暖通空调;技术;节能;控制;调试检测

前言

近年来我国经济稳步增长,从而带动了城市建设与建筑业的飞速发展。针对暖通空调技术不断提高的需求以及近年来新技术、新材料的不断推出,现代暖通空调正向着绿色环保节能的方向发展。暖通空调以绿色环保节能技术应用为我国可持续发展战略的实施奠定基础、为我国节约型社会构建奠定基础。

1 设计是空调节能的基础

1.1明确设计对节能的要求。设计方案是导向,如果没有了好的设计是如何也生产不出优秀的产品的。作为建筑这个产品的重要配套工程之一的暖通空调也是如此。随着国家相关节能减排规范的出台,我们的专业设计人员更应注重在满足功能要求的前提下,从节能的角度对设计方案进行分析比较。比如冷水机组的选型时,可以选择一台用以调解负荷的机并选择COP值高的设备。

1.2注重对负荷计算书的编制。负荷计算书是暖通空调设计中最重要的基础数据,暖通空调系统能耗与建筑物的外围护结构、当地室外气象参数及室内设计温、湿度有关。空调房间的冷负荷包括以下几种:由于室内外温差和太阳辐射作用,通过建筑物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷;人体散热、散湿形成的冷负荷;灯光照明散热形成的冷负荷;其他设备散热形成的冷负荷;渗透空气所形成的冷负荷。我们在计算时需对以上几种负荷分别计算列出,而切不能用估算法来替代负荷计算,这样会给空调方案的选定以及工程运行的效果带来极大的不确定性,很有可能带来极大的能源浪费。

2 新技术的运用是空调节能的关键

2.1热泵技术:热泵可以从低温热源中提取热量用于供热。热泵的供热量大于它所消耗的机械能,所以说热泵技术是一种低温余热利用的节能技术。一般可以分为:地源热泵、水源热泵以及空气源热泵。热泵的工作原理和家用空调的工作原理基本相同,通过制冷剂(以前一般为氟利昂,现在由环保冷媒所代替)在蒸发器、压缩机,冷凝器和膨胀阀等部件中的形态变化(气态和液态)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。热泵的性能一般用制冷系数(COP性能系数)来评价。制冷系数的定义为由低温物体传到高温物体的热量与所需的动力之比。通常热泵的制冷系数为3-4左右,也就是说,热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。从中我们就节约了能源,使用了可再生能源。

2.2全热交换器:在密闭空间中排风换气是必不可少的一个空调调节环节,如何在此环节中做到节能的效果呢?全热交换器这是一种简单有效的节能方式,运用在商场、宾馆等建筑中节能效果非常显著。工作原理是:设备工作时,室内排风和新风分别呈正交叉方式流经换热器芯体时,由于气流分隔板两侧气流存在着温差和蒸汽分压差,两股气流通过分隔板时发生热传导现象,引起全热交换过程。夏季运行时,新风从空调排风获得冷量,使温度降低,同时被空调风干燥,使新风含湿量降低;冬季运行时,新风从空调室排风获得热量,温度升高。这样,通过换热芯体的全热换热过程,让新风从空调排风中回收能量。

3 空调自控对节能的作用

在公共建筑中空调系统的能耗非常大,通常占比能达到50%左右。中央空调的负荷是随着时间、环境等时刻发生变化的,而我们空调设计是按最大冷负荷计算的,以满足在极端气候环境下的使用要求。这样就造成了实际需要的冷负荷与输出功率之间的差异,造成了能源的浪费。如何使空调能耗降低具有非常重大的意义,而空调的自控系统可以最大程度上的减少能耗。

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3.1冷热源及水管路系统的调节与控制

目前冷水机组都可进行出水温度设置,压缩机可实现无级调节。在出水温度达到设定温度时自动减小压缩机导叶开启角度,从而减少压缩机的功率。这是冷水机组本身的节能措施。通过设置在回风管或室内的温度传感器检测到房间内空调效果达到预设的参数时,使得末端机组水管路上的电动调节阀阀门进行关闭,从而使得分集水器之间的压差变大,此时分集水器之间的压差旁通阀开启,一部分冷冻水直接由分水器进入集水器,从而降低冷水机组的进水温度,减小冷水机组的能耗。这是通过调节空调末端的方式达到的节能目的。

3.2变频水泵、变频风机的运用使得当风量或流量减小时,降低电动机的转速,当风量或流量增大时,提高电动机的转速。相比于传统的调节风阀控制风量、调节水阀控制流量的办法,具有调节精度高,节能效果明显的特点。我们从流体力学中可以知道:风量与转速成正比,风压与转速的平方成正比,轴功率则与转速的三次方成正比。由此我们可以看出在减小风量、流量的时候轴功率的减小的非常明显的。如当风量下降80%轴功率下降到额定功率的51%;若风量下降到50%则轴功率下降到额定功率的13%。

3.3空调的自控系统一般采用直接数字控制(DDC),可以实现由一个控制器替代多个常规仪表的功能 。其中央控制设备是操作终端及主控制器,在主控制器与分控制器(DDC)之间用总线连接,分控器与设备的控制装置相连实现对设备的自动控制。DDC控制器能实现控制功能、实时功能、能量管理、报警连锁等功能。一个终端系统是机械系统中用于服务一单独区域的组成部分,例如:一个单独的风机盘管控制器、VAV控制器、热泵控制等。DDC终端是DDC的应用系统。这是应用于商业建筑的控制工业的新发展,它可提供整个建筑暖通空调系统的运行情况。我们通过DDC的运用可以控制每一台风机、水泵、冷水机组根据实时的负荷需求量调整设备的启停及电动机的转速。

4 空调系统的调试检测对节能的作用

我们在空调系统试运行阶段有可能出现冷水机组进出口温差偏小,造成大流量小温差;也有因为风量不平衡而造成大量的能源浪费。这就要求我们在工程竣工前对系统要进行专业调试检测。

4.1空调风系统的调试检测:

对于空调风系统的调试,我们一般采用“基准风口法”。在系统风量调整前先对所有风口的风量初测一遍,并计算出各个风口后初测风量与设计风量的比值,将其进行比较后找出比值最小的风口,将这个比值最小的风口作为基准风口,以此基准来对风口进行调整。

4.2空调水系统的调试检测

中央空调的水系统调试主要包括冷冻水调试与冷却水调试。冷却水系统一般为开式系统且管路较为简单,调试时需注意冷却塔进出水阀门调节以及冷却塔连通管的设置基本就可调好。冷冻水系统调试主要分成三个步骤:整个系统的水量调节,最不利点的水量调节,系统各环路的水量平衡(一般以分集水器的管路划分)。中央空调水系统中,由于水量不平衡导致流量分配不合理,部分环路流量过剩或部分环路流量不足,造成了某些环路冬天不热、夏天不冷的情况,从而引起了能源的浪费。为了解决这个问题,提高水泵的扬程,但仍会产生冷热不均及更大的能源浪费。近年来,在越来越多的暖通空调水系统,普遍采用了平衡阀系列产品对水系统的流量分配起到了积极地作用,使管网的运行得到了保证,特别是近年来变流量系统的控制。

4.3空调区域参数的调试检测

空调房间室内参数的测定和调整,室内温度和相对湿度的测定使其波动范围应符合设计的要求;室内温度、相对湿度的测定,应根据设计要求来确定工作区,并在工作区内布置测点。一般舒适性空调房间应选择在人经常活动的范围或工作面为工作区。相对湿度波动范围可按室温波动范围的原则确定。大部分的公共建筑都是舒适性空调,对温湿度的精度要求不是太高,只要能达到人们使用要求就好。

总结

暖通空调的节能是一项复杂性的工程,其牵涉的专业多、知识面广、难度大,但只要我们在设计、施工、维护过程中多尽一份力就可以为建筑节能这项国计民生的事业尽一份力量。

参考文献

[1]顾珊珊.关于暖通空调节能问题的探讨[J].科协论坛,2009.

论文作者:孙俊

论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期

论文发表时间:2017/11/13

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