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摘要: 随着我国国民经济的迅速发展和人们生活水平的提高,能源和环境问题日益尖锐,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达国家已达到40%,由此可见,降低建筑能耗对节能环保具有重要的现实意义。本文就此介绍了暖通空调系统的节能措施、节能原则、节能途径和方法,充分发挥暖通空调系统的经济性、节能性、安全性、舒适性。
关键词:暖通空调系统,节能,原则,途径
中图分类号： TE08文献标识码： A
前言
随着我国国民经济的迅速发展,能源和环境问题日益尖锐,这是全世界都面临的首要问题,由于能源资源石油,煤炭等都是不可再生的,所以我国的能源发展和生态环境面临着严峻的挑战,为了经济的可持续发展,为了子孙后代节能的重要性也日显突出,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大, 建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗,用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30% ~50%,且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在:第一,系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率;第二,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;第三,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。
1、合理选择冷热源系统
热源的种类有热电站,热泵,直燃型溴化钾吸收式冷热水机组,区域锅炉房,小型锅炉房等。其中以热电联产的能量利用率最高,其次地源热泵(尤其是土壤型)也在优先考虑范围,可以节能30%左右;而直燃型溴化钾吸收式机组供热式效率相当于燃油或燃气锅炉;对于锅炉房来说,大型锅炉房明显优于小型锅炉,而且还能减少SO2粉尘等污染物的排放,有利于环保,目前在国内常用空调冷源有两大类———以电能作动力的压缩式制冷机和以热能为动力的吸收式制冷机。各种机型在不同的制冷量范围内其制冷性能系数相差甚大,在选用时应对各种机组进行具体分析比较。一般来讲大型建筑物的冷源宜选用能耗比较低的大型机组。另外采用空调蓄冷系统可以有效地做到合理用电,缓解电力负荷的峰谷差现象,以谷补峰,减少电力及空调制冷装机容量,起到明显节约运行费用的作用。
2、暖通空調节能技术的原则
舒适性与节能之间的矛盾统一。1)以节能为原则,将热舒适指标PMV在工程中加以实际应用,即利用支配热舒适的各因素(温度,湿度,平均辐射温度,风速,劳动强度)的巧妙组合,达到舒适和节能的协调。2)满足个人需求,不强求全面统一(温度,湿度)个人与全体兼顾,对节能和控制的灵活性均有利。3)满足新的舒适要求,尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境,但对于生活环境中的声(噪声)、光(照明)、色(色彩)要求同样应予以满足。这有利于满足人的舒适感,实现动态自然境界,这对节能是有利的。4)控制室内空气品质。有关为消除O2,VOC,细菌、浮游尘埃,臭味等的通用量的研究一直都在进行中。总的发展趋势是通风量应增大,而注意室内进排风的气流组织,以便有效地利用室内的通风量。
3、暖通空调领域节能的途径与方法
随着科学技术的不断进步,新技术的不断出现,我们就有了多种方法实现暖通空调系统的节能。
精心设计暖通空调系统,使其在高效经济的状况下运行。
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功能。例如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的,如系统各部分的设计不能适应部分负荷运行的要求,长期在高负荷状态下运行则系统的耗能量是很大的。例如新风系统的设计,系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量,以最大限度地缩短主机的开启时,又如集中供热系统,也应该随着室外气温的变化而不断变化进出水湿度,这对能源的节约是非常有利的。
4、暖通空调领域节能的影响
发展建筑围护结构及其保温性能,减少冷热损失,建筑物及其围护结构对节能的影响主要有以下几方面:
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对节能是非常重要的。
2)相同体积的建筑物,建筑物体形系数(S=F/ V)越大,则外表面积越大,通过围护结构的传热越多,空调冷负荷也越大。为节能起见,在建筑物设计时应尽量控制S,如果出于造型和美观的要求需用较大S时,应尽量增加围护结构的阻热。
3)从建筑物围护结构、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,因而要尽量减小外窗面积,并采取有效的遮阳措施,如选用特种玻璃,双层玻璃和窗帘等。
4)推广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,空调对不可再生的能源消耗将大幅上升,同时对生态环境的破坏也日益加重。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。热泵空调技术就是在这种形式下发展起来的,热泵是指依靠高位能的驱动,使热量从低位热源流向高位热源的装置。它可以把不能直接利用的低位热能转化为可直接利用的高位热能,从而达到节约部分高位热能,热泵提取的低位热源是室外空气,地表水或地下水,地下恒温层土壤热及其废热余热,另外,利用太阳能供热和制冷技术也在进一步开发和应用中。
5、建筑冷热电热三联供技术
当天然气为城市中主要的一次能源时,与简单的直接燃烧相比,先由燃气发电,再用发电后的余热供热和制冷,可获得更高的能量利用率。这种方式通过大型建筑自行发电,解决用电负荷,提高了用电的可靠性,减少了长途输电损失。同时以余热的方式解决了供热和空调的能源问题,对于全年存在稳定的电负荷和稳定的热负荷或冷负荷的建筑,这种方式具有较高的节能效果和经济性。我国实现西气东输的这种方式可作为东部大城市天然气应用的一种方式。要使这种技术能够广泛的应用,真正有利节能和环保,有较好的经济性,关键是相关设备的开发。
6、结语
我们应当积极开发新能源,积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用。这些能源的开发利用日益引起世界各国的重视,它将是解决世界能源危机的根本措施。我国已有这方面的研究应用,如地源热泵系统、太阳能—水源热泵系统及太阳能—空气能热泵系统等。这些系统高效节能、无污染,不失为一种有效利用自然能的好途径
节能对于我国现代化建设来说,具有更重大的意义。目前,全国各地电力十分紧张,但所需能量也在迅速增长。因此,在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等措施。
关键词:暖通空调系统,节能,原则,途径
中图分类号： TE08文献标识码： A
前言
随着我国国民经济的迅速发展,能源和环境问题日益尖锐,这是全世界都面临的首要问题,由于能源资源石油,煤炭等都是不可再生的,所以我国的能源发展和生态环境面临着严峻的挑战,为了经济的可持续发展,为了子孙后代节能的重要性也日显突出,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大, 建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗,用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30% ~50%,且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在:第一,系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率;第二,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;第三,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。
1、合理选择冷热源系统
热源的种类有热电站,热泵,直燃型溴化钾吸收式冷热水机组,区域锅炉房,小型锅炉房等。其中以热电联产的能量利用率最高,其次地源热泵(尤其是土壤型)也在优先考虑范围,可以节能30%左右;而直燃型溴化钾吸收式机组供热式效率相当于燃油或燃气锅炉;对于锅炉房来说,大型锅炉房明显优于小型锅炉,而且还能减少SO2粉尘等污染物的排放,有利于环保,目前在国内常用空调冷源有两大类———以电能作动力的压缩式制冷机和以热能为动力的吸收式制冷机。各种机型在不同的制冷量范围内其制冷性能系数相差甚大,在选用时应对各种机组进行具体分析比较。一般来讲大型建筑物的冷源宜选用能耗比较低的大型机组。另外采用空调蓄冷系统可以有效地做到合理用电,缓解电力负荷的峰谷差现象,以谷补峰,减少电力及空调制冷装机容量,起到明显节约运行费用的作用。
2、暖通空調节能技术的原则
舒适性与节能之间的矛盾统一。1)以节能为原则,将热舒适指标PMV在工程中加以实际应用,即利用支配热舒适的各因素(温度,湿度,平均辐射温度,风速,劳动强度)的巧妙组合,达到舒适和节能的协调。2)满足个人需求,不强求全面统一(温度,湿度)个人与全体兼顾,对节能和控制的灵活性均有利。3)满足新的舒适要求,尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境,但对于生活环境中的声(噪声)、光(照明)、色(色彩)要求同样应予以满足。这有利于满足人的舒适感,实现动态自然境界,这对节能是有利的。4)控制室内空气品质。有关为消除O2,VOC,细菌、浮游尘埃,臭味等的通用量的研究一直都在进行中。总的发展趋势是通风量应增大,而注意室内进排风的气流组织,以便有效地利用室内的通风量。
3、暖通空调领域节能的途径与方法
随着科学技术的不断进步,新技术的不断出现,我们就有了多种方法实现暖通空调系统的节能。
精心设计暖通空调系统,使其在高效经济的状况下运行。
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功能。例如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的,如系统各部分的设计不能适应部分负荷运行的要求,长期在高负荷状态下运行则系统的耗能量是很大的。例如新风系统的设计,系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量,以最大限度地缩短主机的开启时,又如集中供热系统,也应该随着室外气温的变化而不断变化进出水湿度,这对能源的节约是非常有利的。
4、暖通空调领域节能的影响
发展建筑围护结构及其保温性能,减少冷热损失,建筑物及其围护结构对节能的影响主要有以下几方面:
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对节能是非常重要的。
2)相同体积的建筑物,建筑物体形系数(S=F/ V)越大,则外表面积越大,通过围护结构的传热越多,空调冷负荷也越大。为节能起见,在建筑物设计时应尽量控制S,如果出于造型和美观的要求需用较大S时,应尽量增加围护结构的阻热。
3)从建筑物围护结构、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,因而要尽量减小外窗面积,并采取有效的遮阳措施,如选用特种玻璃,双层玻璃和窗帘等。
4)推广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,空调对不可再生的能源消耗将大幅上升,同时对生态环境的破坏也日益加重。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。热泵空调技术就是在这种形式下发展起来的,热泵是指依靠高位能的驱动,使热量从低位热源流向高位热源的装置。它可以把不能直接利用的低位热能转化为可直接利用的高位热能,从而达到节约部分高位热能,热泵提取的低位热源是室外空气,地表水或地下水,地下恒温层土壤热及其废热余热,另外,利用太阳能供热和制冷技术也在进一步开发和应用中。
5、建筑冷热电热三联供技术
当天然气为城市中主要的一次能源时,与简单的直接燃烧相比,先由燃气发电,再用发电后的余热供热和制冷,可获得更高的能量利用率。这种方式通过大型建筑自行发电,解决用电负荷,提高了用电的可靠性,减少了长途输电损失。同时以余热的方式解决了供热和空调的能源问题,对于全年存在稳定的电负荷和稳定的热负荷或冷负荷的建筑,这种方式具有较高的节能效果和经济性。我国实现西气东输的这种方式可作为东部大城市天然气应用的一种方式。要使这种技术能够广泛的应用,真正有利节能和环保,有较好的经济性,关键是相关设备的开发。
6、结语
我们应当积极开发新能源,积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用。这些能源的开发利用日益引起世界各国的重视,它将是解决世界能源危机的根本措施。我国已有这方面的研究应用,如地源热泵系统、太阳能—水源热泵系统及太阳能—空气能热泵系统等。这些系统高效节能、无污染,不失为一种有效利用自然能的好途径
节能对于我国现代化建设来说,具有更重大的意义。目前,全国各地电力十分紧张,但所需能量也在迅速增长。因此,在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等措施。