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探讨暖通空调系统节能问题及解决方案

2016-05-24 10:19:38来源:网络浏览:评论:0

  近年来,随着我国国民经济的发展、人民生活水平的提高,空调技术已在许多公用、住宅等建筑中广泛应用,在给人们的生产生活带来方便的同时也使建筑物的总能耗逐年增长,令日益严峻的人居环境和能源问题雪上加霜。据统计,建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到27.6%,而建筑能耗又尤其以建筑空调能耗较大,在我国一般宾馆、写字楼空调能耗约占建筑总能耗的30~40%,大中型商场空调能耗则高达50%。有的空调系统能耗占建筑总能耗的6o%或更多。因此,暖通空调系统的节能是非常必要的。

  1暖通空调概述

  1.1暖通空调的目的

  暖通空调的目的是为人们提供舒适的室内热环境。主要包括:室内空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环境之间的辐射换热等。在一般的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足人们的舒适感觉为目的:在恒温、恒湿或有洁净要求的工艺性空调中,一切以满足生产工艺为目标。

  1.2暖通空调系统能耗的主要特点

  暖通空调系统能耗的几个特点表现在:

  (1)系统的设计、选型、运行管理不合理,降低能量使用效率;

  (2)维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等;

  (3)暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量等等。

  1.3暖通空调的影响因素

  (1)规划、设计对暖通空调的影响

  建筑节能规划设计就是分析构成气候的决定因素:辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利、不利影响,通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造,形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。规划设计是建筑节能设计的重要方面,规划节能设计应从建筑物选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑物体型、间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等多方面进行研究。建筑节能设计应以优化建筑的微气候环境,有利于节能,充分重视和利用太阳能冬季主导风向、地形和地貌,利用自然因素为原则。

  (2)围护结构对暖通空调的影响

  围护结构包括外围护结构和内围护结构。外围护结构主要包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构主要包括地面、顶棚、内隔墙等。在采暖建筑中,围护结构的传热热损失占总的热损失的比例是很大的。以北京地区某4个单元6层的砖墙、混凝土楼板的多层建筑为例:在北京地区,通过围护结构的传热热损失约占全部热损失的77%(其中外墙25%,窗户24%,楼梯间隔墙ll%,屋面9%,阳台门下部3%,户门3%,地面2%),通过门窗缝隙的空气渗透热损失约占23%。由此可见,建筑物的热损失中由于围护结构引起的热损失占有很大的比重,改善围护结构的热工性能对于暖通空调节能具有重要意义。

  2暖通空调节能存在的问题及解决方案

  2.1存在问题

  (1)设计及施工管理方面存在的问题

  空调系统的设计优劣对空调系统的节能性能有着重要的影响。然而在实际设计过程中,往往由于得不到设计人员的足够重视。造成建筑系统不仅初投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准。甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗的60%。另外,目前建筑设计、施工、监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业,甚至一部分人员根本未经过任何培训,对本专业理论知识似懂非懂,常凭经验行事,采用惯用方案或甲方指定方案进行设计、施工管理,由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决,给系统的运行、管理留下隐患,最终导致系统出现无法挽回的后果。

  (2)运行管理中的节能问题

  除设计施工外,运行管理对建筑暖通空调系统的节能也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了,因此不注意对暖通空调操作人员的培训,很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识、不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。

  (3)对暖通空调系统的节能设计缺乏评价

  近年来,随着对节能和环保要求的不断提高,建筑内部有关节能的新的技术方案不断涌现,众多的设计方案,由于各自考虑问题的角度不同,各方面的评价结果也往往不相同,甚至大相径庭,即每种技术方案往往都有各自的优缺点。由于行业内部缺乏一个科学的、统一的、客观的设计方案评价方法,因此往往造成设计人员往往无所适从,如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案,成为困扰暖通空调设计人员的重要难题;另一方面,不正确、不科学的评价方法往往会起到误导的作用,造成严重的经济损失。

  (4)公众对空调系统作用的理解观念问题

  对于舒适性空调系统,从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而现实中很多人认为空调在夏季是越冷、冬季越热则是效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背。事实上,这样不仅大大增大了空调系统的能耗,同时由于室内外温差的增大,也使人体对不同环境的适应性下降,降低人体免疫力。

  2.2解决方案

  (1)精心设计

  暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统。系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如暖通空调系统往往都是按最大负荷设计的,而实际运行基本上是在部分负荷下运行,如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。设计部门和设计人员在设计过程中要精心设计,采用最佳的设计方案,确保系统在高效、经济的状况下运行。

  (2)改善围护结构性能

  对于暖通空调系统而言,通过围护结构造成的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重,而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小。因此,提高维护结构的保温隔热性能在空调系统节能中是十分必要的。

  (3)增强运行管理意识、水平

  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。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度,甚至仅空气温度。显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。

  (4)采用新型节能舒适健康的空调方式

  影响人体热舒适性的环境参数众多,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着下降,显然后者比前者具有显着的节能效果。

  (5)推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统

  随着空调系统的广泛应用,空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升,同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利源地下恒温层土壤热显着提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。

  3结束语

  由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分,因此暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全、工作效果和产品质量,还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染。我们有必要对暖通空调系统在节能方面存在的问题给予重视,使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用,使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。

 

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