淺析暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能

趙燕

摘 要 隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，暖通空調(diào)系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用。由于暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響因素多，作用過程復(fù)雜，能源綜合效率相對較低，因此，通過有針對性的分析后，進(jìn)行合理的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)是有效降低能源消耗的重要手段之一。

關(guān)鍵詞 暖通空調(diào)設(shè)計(jì) 重要保障 節(jié)能措施

隨著暖通空調(diào)的廣泛應(yīng)用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的比例也在不斷增大。而且暖通空調(diào)系統(tǒng)通常是以高品質(zhì)的電能為能源，這與我國部分地區(qū)相對緊張和匱乏的電力供給形成了鮮明的對比，引起了能源供求矛盾的進(jìn)一步激化。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)的高角度出發(fā)全面考慮，嚴(yán)格遵守節(jié)能規(guī)范，將節(jié)能的思想貫穿于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中。

一、精心的設(shè)計(jì)是暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要保障

設(shè)計(jì)方案對暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)的成敗乃至整個(gè)工程的使用和節(jié)能關(guān)系重大。暖通空調(diào)系統(tǒng)特別是中央空調(diào)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和耗能性能。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)階段需加強(qiáng)以下兩方面的工作：一方面是注重從節(jié)能角度認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較和優(yōu)選。例如對冷熱源系統(tǒng)的選擇，因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)所消耗的能量大部分是在冷熱源系統(tǒng)中消耗掉的。選擇冷熱源系統(tǒng)不僅需要考慮它的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)和建筑使用功能特點(diǎn)對耗能指標(biāo)進(jìn)行分析比較。再例如在系統(tǒng)形式選擇和劃分時(shí)應(yīng)注意考慮不同朝向、周邊區(qū)與內(nèi)區(qū)之間的差異，系統(tǒng)應(yīng)分開設(shè)置應(yīng)用能源技術(shù)或分環(huán)，以便分系統(tǒng)或分環(huán)控制和調(diào)節(jié)。這樣可以避免某些區(qū)域出現(xiàn)夏季過冷或冬季過熱的現(xiàn)象，造成不必要的能量損耗。尤其應(yīng)注意控制兩種傾向：一種傾向是不管節(jié)能效果如何而盲目地追求新技術(shù)的傾向，認(rèn)為采用最新技術(shù)的設(shè)計(jì)方案就是最佳的設(shè)計(jì)方案。實(shí)際上每種方案都有其適用條件和范圍，若從降低運(yùn)行費(fèi)用和能耗指標(biāo)方面考慮，先進(jìn)的技術(shù)方案就可能變成不合理甚至是不可行的方案：一種設(shè)計(jì)方案對某個(gè)工程項(xiàng)目可能是最佳方案，但對于另一個(gè)工程項(xiàng)目就可能是不可行的方案。另外一種傾向是認(rèn)為復(fù)雜的方案就是高水平的方案。但實(shí)際上系統(tǒng)越復(fù)雜，通常其設(shè)備越多，不僅投資和運(yùn)行費(fèi)用高， 系統(tǒng)的可靠性和可控性也差，節(jié)能效果相應(yīng)也就相對較差。總而言之，在確定空調(diào)設(shè)計(jì)方案時(shí)務(wù)必結(jié)合工程的具體情況，根據(jù)負(fù)荷特性、建筑使用功能要求和環(huán)境控制特點(diǎn)等多方因素，注意從節(jié)能角度通過全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定出最佳合理的設(shè)計(jì)方案，確保系統(tǒng)的運(yùn)行與被控制的環(huán)境有最佳的配合，以達(dá)到在有良好的環(huán)境控制質(zhì)量條件下既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能的目的。

另一方面，須認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。首先應(yīng)根據(jù)工程具體情況對空調(diào)運(yùn)行季節(jié)進(jìn)行全工況、全過程的分析計(jì)算，尋找出一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)方案，使空調(diào)系統(tǒng)在不同的室外氣象參數(shù)或室內(nèi)狀況下都能經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，為在運(yùn)行中節(jié)能奠定基礎(chǔ)。其次是通過認(rèn)真計(jì)算，合理確定系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷及風(fēng)、水管道阻力，選擇合適的冷熱源設(shè)備和水泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備。確保所選擇的各項(xiàng)設(shè)備能恰好處在最佳工況狀態(tài)下運(yùn)行。切忌不經(jīng)計(jì)算和按照水泵或風(fēng)機(jī)的特性曲線選擇設(shè)備，而盲目地按水泵或風(fēng)機(jī)樣本的銘牌參數(shù)選擇流量、揚(yáng)程或全壓過大的泵與風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中造成不必要的能量損耗。另外，在有條件或系統(tǒng)允許的情況下，應(yīng)在對系統(tǒng)總能耗進(jìn)行綜合比較的基礎(chǔ)上，合理加大系統(tǒng)的介質(zhì)溫差，以減少系統(tǒng)的水流量和送風(fēng)量，降低輸送過程中的能耗。

二、合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)是基礎(chǔ)

空調(diào)室內(nèi)計(jì)算溫、濕度的確定應(yīng)取合理值，不能過低（夏季）或過高（冬季）。新風(fēng)量的計(jì)算與取值，在保證衛(wèi)生要求、生產(chǎn)工藝要求、符合規(guī)范要求的前提下盡量節(jié)省。

1.室內(nèi)溫、濕度從節(jié)能的角度來確定其標(biāo)準(zhǔn)是節(jié)能的重要因素。 空調(diào)系統(tǒng)能耗大小除與當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髤?shù)、建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室內(nèi)發(fā)熱散濕量有關(guān)外，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)也是直接影響負(fù)荷大小的重要因素。在保證生產(chǎn)工藝和人體健康的條件下，夏季將室內(nèi)空氣的設(shè)計(jì)溫度每提高 1 ℃，約可減少熱負(fù)荷11.2%，節(jié)省量是極為可觀的。同樣，在夏季如將室內(nèi)空氣濕度由60%提高到70%，則可節(jié)約能量17%左右。據(jù)資料測算，僅僅將夏季室內(nèi)空氣的設(shè)計(jì)溫度提高1 ℃，就可使空調(diào)初投資總額減低約 6 %，運(yùn)行費(fèi)用減少 8 %左右。

2.新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的20%～40%，對其標(biāo)準(zhǔn)值高低的取舍，與節(jié)能關(guān)系重大，不可忽視。引進(jìn)新風(fēng)主要是為了滿足人員的衛(wèi)生需求及部分工藝空調(diào)所需維持的室內(nèi)外壓差。而新風(fēng)量的多少直接影響空調(diào)的負(fù)載，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)、冷卻塔、水泵、風(fēng)機(jī)盤管等的耗電。

三、設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使用配有能量回收裝置的空調(diào)器

工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常由于空調(diào)房間有些工藝要求將空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成直流系統(tǒng)（如制藥廠此類房間很多），其排風(fēng)和室外新風(fēng)之間的溫差在冬夏季很大，而這部分排風(fēng)又帶有一些污染物，所以不能直接進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)對排風(fēng)進(jìn)行顯熱回收，

室內(nèi)回風(fēng)在排至室外以前，先和室外進(jìn)入的新風(fēng)經(jīng)顯熱回收器進(jìn)行顯熱交換，經(jīng)能量回收后再排到室外。而室外進(jìn)入的新風(fēng)則經(jīng)過顯熱回收器后夏季溫度降低，冬季溫度升高，而達(dá)到能量回收目的。使用顯熱回收器在北方寒冷地區(qū)應(yīng)注意防凍問題。新風(fēng)應(yīng)有二個(gè)入口，并在空調(diào)器排風(fēng)出口處設(shè)一溫度傳感器，調(diào)節(jié)二新風(fēng)入口處的電動(dòng)閥開度，以保證排風(fēng)出口處的溫度高于5 ℃。否則顯熱回收器排風(fēng)側(cè)有結(jié)冰的危險(xiǎn)，影響系統(tǒng)正常工作。

帶能量回收裝置的空調(diào)器在其他排風(fēng)量較大的空調(diào)系統(tǒng)也適用，如果排風(fēng)無交叉污染問題，則可以用轉(zhuǎn)輪式的全熱回收器代替顯熱回收器，這樣能量回收效率則更高。一般來講，顯熱回收器最大能回收50%左右的能量，而全熱回收器則最大能回收80%左右的能量。

四、從節(jié)能角度通盤考慮空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

（1）考慮逐時(shí)系數(shù)和同時(shí)使用系數(shù)。采用全空氣系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)機(jī)組應(yīng)按負(fù)擔(dān)房間的情況考慮各朝向房間的逐時(shí)系數(shù)（定風(fēng)量系統(tǒng)為各房間逐時(shí)最大值之和，變風(fēng)量系統(tǒng)為各房間逐時(shí)之和的最大值），對水系統(tǒng)而言還應(yīng)考慮各風(fēng)系統(tǒng)的同時(shí)使用系數(shù)。

（2）采用變新風(fēng)比系統(tǒng)。變新風(fēng)比系統(tǒng)是空調(diào)全年運(yùn)行過程中節(jié)能運(yùn)行的一個(gè)主要方式。國外的一些研究成果及統(tǒng)計(jì)資料表明，控制新風(fēng)比及采用全新風(fēng)冷卻或預(yù)冷的節(jié)能占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)全年能耗的10%～15%。

（3）充分利用自然冷源。充分利用自然資源的冷源與熱源是降低能耗的又一重要途徑（因地適當(dāng)采用自然冷源可以大大節(jié)約能耗）。設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮氣候等因素，避免造成大馬拉小車現(xiàn)象。對于地下水源豐富的地區(qū)，由于地下水溫度比較恒定，就可以進(jìn)行充分利用。

（4）根據(jù)建筑物的功能劃分，對空調(diào)區(qū)域采取不同的空調(diào)方案。 在設(shè)計(jì)時(shí)將功能相近的各功能區(qū)采用一套空調(diào)系統(tǒng)，這樣可以在提高系統(tǒng)的同時(shí)使用系數(shù)和空調(diào)負(fù)載率，有利于空調(diào)設(shè)備的高效運(yùn)行。

五、結(jié)束語

隨著國內(nèi)建筑的高速發(fā)展，節(jié)能的重點(diǎn)已從工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向建筑方面發(fā)展。由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分，因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能成為關(guān)系國計(jì)民生和國家可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè)，所以有必要對暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面存在的問題給予重視，使暖通空調(diào)系統(tǒng)具有并發(fā)揮經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、安全性、舒適性和美觀性的作用，使其對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的提高帶來正面效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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