暖通空调节能设计研究

　　摘要：暖通空调系统的节能不仅关系到千家万户的冷暖，关系到人们的健康和安全，关系到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。本文分析了暖通节能设计的基本原则，探讨了暖通空调领域节能设计方法。
　　关键词：暖通；空调；节能；设计
　　
　　一、暖通节能设计的基本原则
　　1、满足生活环境中的声、光、色的要求。尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境，但是这三者同样是不可忽视的因素。比如人们居住的室内环境以暖色调为主，可以让人们心理上感觉到温暖，从而不必要需要较高的室内温度，自然也就避免了能源的消耗。
　　2、利用室内的通风量，控制室内空气品质。节能设计中总的发展趋势是通风量应增大，在这个过程中必然要解决的就是空气的质量问题，消除空气中的细菌、浮游尘埃、臭味等有害人体的物质，通过室内进排风合理的气流组织，从而达到改善空气的品质，改善居住环境，节约能源的目的。
　　3、处理好整体和局部的关系，个人与全体兼顾。在一定的条件下，实行集体供暖，无疑会很大的降低能耗，但是也需要注意满足个人需求，不强求全面统一，这样对节能和控制的灵活性均有利。一方面暖通空调系统应保证各个房间的室内温度能独立调控；二是便于实现分户或分室热量分摊的功能。
　　4、节能的原则。以热舒适指标指导工程中的节能设计的实际应用。影响热舒适指标的主要因素是：温度、湿度、平均辐射温度、风速、劳动强度。通过寻找这几者之间的合适比例，巧妙组合，达到舒适和节能的协调。同时恰当地利用房屋围护结构的热导性，抵抗室外气候的变化，使得房间内产生舒适的微气候。管路系统设计要简单，这样管材消耗量少，而且便于施工，可以达到节省最初投资的目的。
　　二、暖通空调领域节能设计
　　1、改善建筑围护结构的保温性能,减少冷热损失
　　（1）我们知道同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向冷负荷小，因此，合理的建筑物朝向的选择是一项重要的节能措施。
　　（2）对于相同体积的建筑物，建筑物体形系数(S=F/V)越大，则其外表面积越大，通过围护结构的传热越多，空调冷负荷也越大。为节能起见，在建筑设计时应尽量控制体形系数，如果出于造型和美观的要求需要采用较大体形系数时，应尽量增加围护结构的热阻。
　　（3）从建筑物的围护结构、墙、楼板、屋盖、地板等)传入室内的热量中，外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大，因而要尽量减少外窗面积，并采取有效的遮阳措施，如选用特种玻璃、双层玻璃和窗帘或遮阳板等。
　　（4）对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。因此，提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。以下措施可有效降低围护结构的传热系数，从而降低能耗。a合理控制窗墙比。窗墙面积比是影响建筑围护结构节能的主要因素。确定窗墙面积比要综合考虑多方面的因素，其中主要因素是不同地区冬夏季日照情况、日照时间、太阳总辐射强度、阳光入射角、季风、室外温度、室内采光设计标准及外窗开窗面积等。一般外窗的保温性能比外墙差很多，窗墙面积比越大，暖通空调系统能耗越大。因此，应在保证自然采光的前提下合理控制窗墙面积比，一般北侧不大于25%，南侧不大于35%，东、西侧不大于30%。b采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在经济条件允许的前提下，采用墙体保温材料对其进行保温处理。建设部从2006年起全面推广墙体保温材料，包括聚氨酯材料、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等。另外，可在垂直外墙面设置阳台、挑檐等遮阳设施或采用浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖等措施，对外墙进行太阳辐射隔离处理。为降低太阳辐射热，可采用架空屋顶、通风屋顶、蓄水屋顶、浅色屋顶、种植屋顶、冷屋顶等。种植屋顶即在屋顶种植绿色植物，既可遮阳、隔热，又能通过植物的光合作用消耗转化部分热量，也起到了美化环境作用。采用气密性好的门窗以减少空调房间冷(热)量渗漏，通过改进门窗结构，提高门窗气密性，可有效防止室内热量的散失。其中，加设密闭条是提高门窗气密性的有效手段。
　　2、空调方式影响空调系统能耗
　　选择合适的空调方式是空调节能的一个重要方面。近几年来,变频空调因其具有节能和提供舒适内环境的显著特点而得到飞速发展,到目前为止,变频空调器占日本房间空调器市场销售份额的80%以上。根据日本JRA404标准,变频空调器季节能效比远高于定频空调器,在冷负荷相当的情况下使用变频空调器消耗的功率仅为定频空调器的66%,即省电34%。因此,变频空调应是空调发展的一个趋势,使空调尽可能达到节能要求。在中央空调系统中,我们应采用变频技术,其主要有两种形式:用变速泵和变速风机替代调节阀,减少系统内部消耗,提高整机效率,或者采用变流量技术,根据空调负荷改变水流量或风流量,从而达到节能效果。
　　3、空调新风量影响空调系统能耗
　　空调新风问题是影响空调是否节能的一个方面,新风量过多会增加其负荷,进而增加电耗,处理的新风量过少则会影响空调环境的质量,因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。比如,对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间,室外新风量愈大,系统能耗愈大,在这种情况下,室外新风应控制到卫生要求的最小值。而在过渡季节,空调室内一般不需供冷或供热,可全部采用新风,这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。
　　4、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,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的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。
　　5、冷热回收利用的研究运用,实现能源最大限度的利用
　　目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。从节能考虑,将系统中需排掉的余热移向需要热的地方去是节能的一种趋势。全热交换器的热传递效率现可达到75%-80%。还有一些常用热回收装置,如热管换热器、板式换热器、热回收环路等。相对来说,热泵系统回收方式更普遍,热泵可以回收100℃-120℃以下的废热,可利用自然环境(如空气和水)和低温热源(如地下热水、低温太阳热和余热)来节约大量采暖、供热燃料，是一种新型的高效利用低温能源的节能技术。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用,其热回收效率比单一设备要高得多。
　　6、运行管理中的节能控制。
　　运行管理对空调系统节能有很重要的作用。空调系统运行中的节能控制，可以一定程度弥补由于管理模式或能源设计本身不合理的缺陷，加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗。这种运行管理中的节能控制手段，理想的是通过完善的楼宇自控系统(BAS，BuildingAutomationSys-tem1）完成。楼宇自控系统的主要功能是对建筑物内各类设备包括机电设备和专用设备)的监视、控制、测量、管理，以求做到使设备运行安全、可靠、节省能源、节省人力。借助于楼宇自控系统，可实现建筑运行的节能管理。但目前大部分既有建筑的智能化程度较低，空调系统运行管理较差，缺乏空调自控系统，建筑设备运行存在着很大的不合理成分。
　　此外，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。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。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，身体免疫力降低，这可以通过宣传改变人们的观念。
　　参考文献：
　　[1]顾彬彬.关于暖通空调系统节能问题的探讨[J].科协论坛(下半月),2009,(01).
　　[2]王泳.暖通空调与建筑节能[J].科技信息,2009,(09).
　　[3]王曦东,刘大慧.暖通空调系统的节能分析与探讨[J].科技信息,2009,(05).

《暖通空调节能设计研究》

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