暖通空调系统节能设计问题探析

孙芳

摘要：节能主要是指强化用能管理,运用技术可行、经济合理和环境与社会能够承担的有效措施,从而减少能源的生产、消费等各环节的损失与浪费, 以便于更为有效地运用能源。本文对暖通空调系统节能设计问题进行了探讨。

关键词：暖通空调；系统节能；设计方向

Abstract: the energy saving is mainly refers to strengthen management in the use of energy, the use of technology, reasonable economy and feasible environmental and social can afford effective measures, so as to reduce energy consumption, production on the aspect of loss and waste, so as to use energy more effectively. In this paper, the hvac system energy saving design are discussed.

Keywords: hvac; System energy saving; Design direction

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

节能主要是指强化用能管理,运用技术可行、经济合理和环境与社会能够承担的有效措施,从而减少能源的生产、消费等各环节的损失与浪费, 以便于更为有效地运用能源。目前, 节能主要有再生能源和新能源的开发利用。随着我国经济的发展, 暖通空调已十分普遍地运用到公共建筑及居民住宅之中, 在改进人们的生活条件的基础上,同时也浪费了大量的电能, 使能源与环境问题变得更加尖锐。

一、暖通空调系统节能设计方面存在的问题

1、设计的理念问题

合理的设计是节能的前提。目前一些设计人员重视不够，设计时盲目套用经验值，从而造成初投資的增大，运行能耗惊人，因此建议政府职能部门及有关的节能审查机构，加大对暖通空调节能的监察力度，增强设计人员的节能意识，使节能工作真正落到实处。

2、新技术的推广问题

新技术在暖通空调系统中的应用，为节能提供了一个新的方向。例如地源热泵空调系统、太阳能制冷供热系统，不仅可以实现可再生能源的有效利用，并且可以带来显著的经济效益，是值得大力推广的。但是同任何新技术一样，这些新技术在造价上往往偏高，而且使用的地域条件有一定的限制，并且从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。因此，对于新的节能技术，我们应当因地制宜，总结经验，积极推广。

二、暖通空调系统节能设计应采取的措施

1、从设计入手，合理选择、设计暖通空调系统，使其在高效、经济的状况下运行设计是工程的龙头，系统设计的优劣直接影响其使用性能。而建筑负荷计算是设计的重要内容之一，当前普遍存在一个现象就是设计工期短，许多设计人员为了节省时间，错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标，直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据，往往使得总负荷偏大，从而导致空调采暖设备偏大，初投资增高,运行费用增加，能量消耗增加。

2、结合实际情况，合理选择空调冷热源，力求实现冷热源的多元化

随着暖通空调系统的广泛应用，对不可再生能源的消耗也大幅度上升，同时对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理的选择冷热源，已经引起了各方的广泛关注。

3、加强冷热回收利用的研究运用工作，实现能源利用的最大化

提高暖通空调系统的能源利用率也是实现空调节能的途径之一。热回收主要是通过系统中安装的能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可以减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，达到节能的目的。在选择热回收装置时，应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑，以确定选用合适的热回收装置，从而达到花较少的投资，回收较多的热(冷)量的目的。

4、采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式

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，但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。

5、着力开发可再生能源,积极推广新能源

由于空调系统中所使用的高品位、不可再生能源所引起的资源环境问题也日益突出，必须开发一些合理有效的可再生能源以缓解目前的紧张局面。地热(冷)能和太阳能等可再生资源应用于空调制冷，具有一定的优势，而且清洁无污染。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作为冬季热源。

三、暖通空调系统节能的设计方向

1、根据实际情况选择合理的空调设计

(1)空调系统新风量的大小不仅与能耗、 初投资和运行费用密切相关,而且关系到人体的健康, 《公共建筑节能设计标准(GB50189—2005)对其取值进行了规定,设计人员进行工程设计时,不应随意增加或减少。 另外,在人员密度相对较大且变化较大的房间,宜采用新风需求控制,即根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量,使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内。(2)风机盘管机组加新风空调系统的新风口应单独设置,或布置在风机盘管机组出风口的旁边,不应将新风接至风机盘管机组的回风吸入口处,以免减少新风量或削弱风机盘管处理室内回风的能力。(3)房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温、湿度控制和管理。全空气空调系统具有易于改变新、 回风比例,必要时可实现全新风运行,从而获得较大的节能效益和环境效益,且易于集中处理噪声、过滤净化和控制空调区的温、 湿度,设备集中,方便维修和管理等优点。(4)建筑空间高度大于或等于10m且体积大10000m3时,宜采用分层空调系统。 与全室性空调方式相比,分层空调系统夏季可节省冷量30%左右,因此,能减少运行能耗和初投资。 但在冬季供暖工况下运行时并不节能,此点特别提请设计人员注意。

2、合理的负荷计算

冷热负荷是空调与供暖工程设计中最重要的基础数据,是确定供暖与空调冷、热源容量,空气处理设备能力,输送管道尺寸等的依据。目前,有些设计人员在施工图设计阶段,往往不加区别地将设计手册或技术措施中的单位建筑面积冷、 热负荷指标直接用作确定施工图设计阶段空调与供暖冷、 热负荷的依据,导致冷热源设备装机容量偏大、 水泵配置偏大、 末端设备偏大、管道直径偏大的 “四大” 现象。 其结果是工程的初投资增高,运行费用和能耗增大,给国家和投资方造成巨大损失。在方案设计和初步设计阶段,由于建筑设计还达不到给出详细构造、门窗尺寸等深度,不能满足供暖与空调负荷计算的需要,所以,只能凭借经验进行估算。为了使估算更加接近实际,遂推出了“设计指标” 这个概念。“设计指标” 一般都是根据大量同类工程的单位建筑面积冷、热负荷的统计值,通过统计回归求得的,具有一定的代表性。但是,在统计过程中普遍发现,由于各个工程的实际情况千差万别,所以计算得出的负荷指标有较大差异,数值分布比较离散,回归结果很难获得理想的相关系数。 因此,不得不采取分上、下限用两条曲线来进行回归。必须承认,“指标”只是一种粗略的统计值,在方案设计和初步设计阶段,采用指标进行估算,也是不得已而为之。在施工图设计阶段,已具备了进行详细负荷计算的充分条件。 这时,再按指标去确定负荷,显然是不恰当的。为此,《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019——2003)中第6.2.1条和 《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2005)中第5.1.1条,已经明确规定必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算,并列为强制性条文。

3、水力平衡装置的设置

在供暖与空调水系统中合理地设置水力平衡装置,是系统水力失调、降低系统能耗、创造舒适人工环境的全新解决方案和有效的技术措施,其设置原则如下:(1)对于定流量系统,设计人员应首先通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡,即 “设计平衡” ;当由于管径、 流速等原因的确无法做到 “设计平衡”时,应考虑采用静态(手动)水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡的方式;当设计认为系统可能出现由于运行管理原因(例如水泵运行台数的变化等等)导致水量波动较大时,宜采用阀权度要求较高、 阻力较大的动态流量平衡阀。(2)对于变流量系统来说,除了某些需要特定定流量的場所(例如为了保护特定设备的正常运行)或特殊要求外,不应在系统中设置动态流量平衡阀,而应设置动态压差控制阀(也称自力式压差控制阀和压差调节器)。(3)除规模较小的供热系统经过计算可以满足水力平衡外,一般供热系统室外供热管线较长,计算不易达到水力平衡。为了避免设计不当造成水力不平衡,一般供热系统均应在建筑物的热力入口处设置静态水力平衡阀,并应根据水力计算和建筑物内供暖系统所采用的调节方式,决定是否还要设置动态流量平衡阀(对定流量水系统而言)或动态压差控制阀(对变流量水系统而言) ,否则,出现不平衡问题时将无法调节。经过水力计算需要设置时,对于室内垂直单管跨越式供暖系统,其热力入口处应设置动态流量平衡阀;对于室内双管供暖系统,其热力入口应设置动态压差控制阀。(4)在组合式空调器、新风机组的供回水管路上宜设置动态平衡电动调节阀,该阀比采用普通的电动调节阀具有更好的调节特性。

随着国内建筑和交通的高速发展，节能的重点已从工业逐渐转向建筑和交通。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是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。因此，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。

参考文献：

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