能源是國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),在暖通空調(diào)工程當(dāng)中,“冷”和“熱”屬于同一概念,是能源的一種形式。因此,冷量和熱量的產(chǎn)生需要消耗大量的能源。在我們實(shí)際的暖通空調(diào)工程當(dāng)中,需要根據(jù)具體的情況供給一定的冷量和熱量,以滿足用戶不同的需要。
同樣,能源的種類決定了暖通空調(diào)工程中的設(shè)備及其系統(tǒng)形式。所以,當(dāng)代的暖通設(shè)計(jì)更加傾向于節(jié)能這個(gè)方向了。
一般規(guī)定,在施工圖設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,必須先對該工程項(xiàng)目進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷的計(jì)算。從建筑物自身的節(jié)能設(shè)計(jì)的角度來看,衡量一個(gè)建筑物的形體是否符合節(jié)能的要求,首先考慮的就是它的形體系數(shù)—建筑物外表面積與其所包圍的體積之比。而對于一個(gè)確定的建筑,節(jié)能則主要依靠提高建筑物用能系統(tǒng)的能量利用效率。在選擇采暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)該根據(jù)建筑物的用途、規(guī)模和使用特點(diǎn),并且要符合建筑物當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件與能源狀況等,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定那種設(shè)計(jì)方式更節(jié)能。
在采暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的用能過程中,主要由三大部分組成:冷源和熱源的能量轉(zhuǎn)換,冷、熱量載體(水和空氣)的輸送,房間的供冷、供熱過程。因此,從這三方面來討論建筑用能過程的節(jié)能
措施。
采暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的選擇與劃分
系統(tǒng)的選擇與劃分要充分考慮到建筑物的功能和用途,同時(shí),還要考慮到設(shè)備運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)和管理的要求。不同功能和用途的建筑物,系統(tǒng)的選擇會(huì)根據(jù)實(shí)際的情況而定的。若要求對小區(qū)域有不同要求的溫度調(diào)節(jié),例如辦公樓,可以采用變風(fēng)量(VAV)系統(tǒng)。若需要對整個(gè)空間的溫濕度進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié),但像會(huì)議室、劇場等這樣的建筑物就不能采用VAV系統(tǒng)了,因?yàn)樗炊鴷?huì)因風(fēng)量下降而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)溫度不均勻,且增加了設(shè)備的費(fèi)用。
然而,從設(shè)備運(yùn)行時(shí)的費(fèi)用來分析,在選擇暖通設(shè)備之前一定要準(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003中已經(jīng)對空調(diào)冷負(fù)荷必須進(jìn)行逐時(shí)計(jì)算列為強(qiáng)制條文,若設(shè)計(jì)人員直接利用設(shè)計(jì)手冊中供方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)時(shí)估算冷、熱負(fù)荷用的單位建筑面積冷、熱負(fù)荷指標(biāo),直接作為施工圖設(shè)計(jì)階段確定空調(diào)的冷、熱負(fù)荷的依據(jù)。這樣就會(huì)造成總負(fù)荷偏大,導(dǎo)致裝機(jī)容量偏大、管道直徑偏大、水泵配置偏大、末端設(shè)備偏大的“四大”現(xiàn)象。
所以,從節(jié)能方面來考慮,首先應(yīng)當(dāng)從建筑環(huán)境控制場合的特點(diǎn)和各系統(tǒng)具有的特點(diǎn)來分析,使得系統(tǒng)與控制環(huán)境達(dá)到最佳的配合。其次,應(yīng)從系統(tǒng)的劃分來進(jìn)行合理的負(fù)荷計(jì)算,正確地選用設(shè)備型號及空調(diào)系統(tǒng)的氣流模式,從而達(dá)到節(jié)能的效果。
冷熱源的合理選用
在選擇冷熱源時(shí),要根據(jù)冷熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和建筑物的實(shí)際情況,擬定冷源系統(tǒng)方案,對各方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較。水源熱泵、地源熱泵、溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組、冷水機(jī)組冷+鍋爐等冷熱源系統(tǒng)都具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但不是所具有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)都適合各種場合的應(yīng)用。若以地處重慶的某一商場的冷熱源設(shè)計(jì)為例,重慶臨近長江,但水源熱泵對水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度,如果采用江水源的話為了滿足其清潔度,可能在使用之前必須對其進(jìn)行處理,加大了經(jīng)濟(jì)成本;而地源熱泵受地理?xiàng)l件限制,重慶多山地,安裝地盤管可能會(huì)受到阻礙,所以也不是很適合;而使用溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組,機(jī)組的壽命不長,本項(xiàng)目是用于商業(yè),這樣后期的維修和更換工作很不方便。所以,綜合節(jié)能等多方面的因素,采用冷水機(jī)組加鍋爐的冷熱源系統(tǒng)比較合適。它的功能于一體、即可供冷,又可供熱,能實(shí)現(xiàn)夏季降溫,冬季采暖,一機(jī)多用,并且有高效、低噪音、結(jié)構(gòu)合理、操作簡便、運(yùn)行安全、安裝維護(hù)方便的特點(diǎn)。
在選用冷熱源設(shè)備時(shí)應(yīng)注意各機(jī)組的性能系數(shù),即使同一類型的機(jī)組,不同廠家的性能系數(shù)也相差很大。因此,在我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各種熱源和冷源機(jī)組的熱效率、性能系數(shù)限值,并在選擇時(shí)不能低于這些限值。
水力計(jì)算中的能量損失
在整個(gè)采暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)中,空氣與水通常是冷、熱量的載體。而承擔(dān)載體輸送和分配的管網(wǎng)系統(tǒng)稱為流體輸配管網(wǎng),它包括管道、動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置、末端裝置及保證官網(wǎng)正常工作的其他附屬裝置。因此,水力計(jì)算中的能耗不僅包括了傳熱過程中的冷量損失還有輸送過程中的流動(dòng)阻力損失。就節(jié)能方面來考慮,減少能耗可以從以下幾個(gè)方面著手:
(1)正確地計(jì)算流動(dòng)阻力,精心做好管網(wǎng)的設(shè)計(jì)并選擇合適的泵與風(fēng)機(jī)的型號,避免選擇流量、揚(yáng)程或全壓過大的泵與風(fēng)機(jī),造成不必要的能量損失。
(2)做好管道的保溫工作,減少傳熱過程中的冷量損失。
(3)結(jié)合系統(tǒng)的總能耗、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境控制質(zhì)量來合理地選擇冷卻水和冷凍水的進(jìn)出口水溫差。
我國《建筑節(jié)能法》中指出,節(jié)能是指加強(qiáng)用能管理,采用技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理及環(huán)境和社會(huì)可以承擔(dān)的措施,減少從能源生產(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的損失和浪費(fèi),更加有效合理地利用能源。所以,采暖、通風(fēng)和空調(diào)的節(jié)能在建筑設(shè)備中就尤為重要,我們也要在已有的節(jié)能技術(shù)上開發(fā)更多的節(jié)能方法和手段。
(作者單位:重慶電訊職業(yè)學(xué)院)