■高 杰 ■廣州松下空調器有限公司,廣東 廣州 511495
近年來,人們的生活水平明顯提高,對于建筑生活環(huán)境提出了更高的要求,暖通空調系統(tǒng)作為建筑電氣工程的重要組成部分,有助于改善人們的室內生活環(huán)境,給人們的生活提供了極大的便利。而隨著可持續(xù)理念的深入,人們越來越關注暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能情況,針對當前暖通空調系統(tǒng)的能源消耗情況,優(yōu)化和改進其節(jié)能設計,減少暖通空調系統(tǒng)的能耗,實現暖通空調系統(tǒng)的綠色、健康發(fā)展。
近年來,我國暖通空調行業(yè)快速發(fā)展,市場競爭日益激烈,暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計、新技術和節(jié)能材料應用已經成為發(fā)展趨勢,但是我國傳統(tǒng)的暖通空調行業(yè)在自主創(chuàng)新、技術研發(fā)等方面相對比較薄弱[1],資金和技術投入明顯不足。同時,家用暖通空調的應用量大幅上漲,很多小型企業(yè)和工廠也加入暖通空調市場,為了追求最大化的經濟效益,很多企業(yè)在暖通空調節(jié)能技術方面的投入相對較少,只是對暖通空調進行內部和外觀的簡單改造,然后重新投入市場,而大型企業(yè)主要是根據暖通空調市場價格、市場需求等進行技術研發(fā),僅僅依靠企業(yè)自身力量,其自主創(chuàng)新、技術革新的能力較弱,從而影響整個暖通空調市場的快速發(fā)展。隨著節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展理念的深入,暖通空調系統(tǒng)應全面貫徹綠色、節(jié)能、環(huán)保設計理念,加大對于能源節(jié)約的研究力度,提高暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能性。
暖通空調系統(tǒng)設計應按照以下原則:第一,暖通空調系統(tǒng)應能夠獨立調控建筑室內各個房間的溫度;第二,實現建筑分室或者分戶的熱量費用分攤[2];第三,簡化暖通空調系統(tǒng)的管路設計,減少管材消耗,節(jié)省資金投入。暖通空調系統(tǒng)在建筑工程中的應用是一個比較復雜的過程,特別是中央空調系統(tǒng),其設計質量對于暖通空調系統(tǒng)的使用壽命和使用性能有著重要影響,因此應根據建筑工程施工設計和業(yè)主的要求,優(yōu)化暖通空調系統(tǒng)設計。同時,實踐證明,暖通空調系統(tǒng)穿過圍護結構的負荷較大,產生很大的冷熱損失,因此應盡量設計隔熱保溫性能良好的圍護結構。另外,在開發(fā)暖通空調系統(tǒng)時,以節(jié)能性和舒適度作為空調系統(tǒng)的調控參數和評價指標,減少能量損耗,
為了實現暖通空調冷熱水系統(tǒng)的節(jié)能設計,一方面,縮小空調系統(tǒng)供回水冷凍水的溫度差,減少系統(tǒng)的能量消耗;另一方面,采用閉式循環(huán)模式,不僅可延長暖通空調系統(tǒng)的使用壽命,而且可有效減少暖通空調系統(tǒng)的輸送能耗。并且,暖通空調系統(tǒng)盡量采用一泵到頂的設計方法,便于后期對暖通空調系統(tǒng)進行保養(yǎng)維護,減少建筑耗電量和施工成本。對于水資源比較緊張的地區(qū),建筑暖通空調系統(tǒng)可設計冷卻塔循環(huán)運行模式,縮小循環(huán)水泵揚程和空調系統(tǒng)能耗[3]。同時,暖通空調系統(tǒng)冷卻塔設置位置應確保良好的通風,實現良好的冷卻效果。另外,在設計暖通空調系統(tǒng)時,應結合建筑暖通空調的實際運行條件,例如,日常運行狀態(tài)、空氣濕度和溫度設定等,如果用戶對于暖通空調系統(tǒng)沒有特殊要求,可設計單風管關風,如果住戶家庭數量較多,對于暖通空調冷熱效果要求較高,可設計全空氣空調模式。建筑暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計應盡量采用變風量,不僅可準確設定空調系統(tǒng)總風量,而且可準確調整暖通空調系統(tǒng)的風量負荷,有效降低風機能耗和運行容量。
暖通空調系統(tǒng)在實際應用中,浪費了大量的余熱,而這部分余熱具有較高的利用價值,因此對暖通空調系統(tǒng)設計熱回收裝置,使用載熱不同、狀態(tài)不同的流體,利用熱交換裝置傳遞濕熱或者總熱,減少冷熱源能量消耗,滿足暖通空調系統(tǒng)所需的濕、熱變化,實現空調系統(tǒng)節(jié)能目的。據相關統(tǒng)計表明,新風負荷在建筑空調符合占30~35%[4],為了確保建筑室內環(huán)境的干凈衛(wèi)生,暖通空調系統(tǒng)在運行時需要排出一部分空氣,這也造成一部分能耗,并且在處理新風時還需要重新投入能量,而通過設置熱回收裝置,回收暖通空調系統(tǒng)的排風能量,再用這部分能量處理新風,可有效減少空調系統(tǒng)的能耗,降低機組運行負荷,提高節(jié)能性和經濟性。當前,暖通空調系統(tǒng)的熱回收裝置可采用熱泵系統(tǒng)、熱回收環(huán)、蓄冷和蓄熱系統(tǒng)、熱管換熱器、板翅式和轉輪式換熱器,在設計暖通空調系統(tǒng)的冷凝熱回收時,可將熱水系統(tǒng)和制冷機組相結合,通過回收熱量來加熱生活用水,為人們的日常用水提供方便,節(jié)省熱水的電能消耗。
(1)地源熱泵。近年來,人們逐漸認識到地源熱泵的使用價值,其主要是利用地下淺層的地熱資源,采用電能等高位能源,使低溫位能轉移到高溫位能,不僅可制冷也可以供熱,具有節(jié)能、高效的特點。由于一年四季地能的溫度都比較穩(wěn)定,在夏季,暖通空調系統(tǒng)可利用地源熱泵將地能作為一種重要冷源,將建筑室內熱量傳遞到溫度較低的地源中;在冬季,地能可作為暖通空調系統(tǒng)的熱源,將溫度較高的地熱能傳遞到建筑室內用于采暖。地源熱泵在暖通空調系統(tǒng)中可發(fā)揮蓄熱器作用,有效提高暖通空調系統(tǒng)的能源利用率。
(2)太陽能。暖通空調系統(tǒng)應積極利用太陽能資源,建筑暖通空調系統(tǒng)利用太陽能可分為主動式和被動式,主動式建筑太陽能系統(tǒng)設計比較復雜,還需設置利用電力輔助能源,施工造價相對較高,由儲熱器、泵、風機、太陽集熱器等組成采暖降溫系統(tǒng)[5]。被動式太陽能利用系統(tǒng)結構比較簡單,不需要設置其它輔助能源,通過正確處理建筑構件和合理布置建筑方位,采用自然熱交換形式,實現太陽能資源利用。另外,建筑暖通空調系統(tǒng)可利用太陽能光電板、集熱板等技術,合理設計太陽能集熱墻,提高太陽能利用率。
暖通空調系統(tǒng)采用現代化自控技術,滿足建筑室內濕度、溫度的控制要求,并且減少暖通空調的熱量損耗。近年來,網絡技術、計算機技術和電子技術的快速發(fā)展,暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計在硬件、軟件等方面有了較大成就,例如,在暖通空調系統(tǒng)中設計中央監(jiān)控軟件,實時監(jiān)控空調系統(tǒng)的運行,分析暖通空調運行情況,自動調節(jié)溫濕度,通過在線監(jiān)測系統(tǒng),控制暖通空調新風量,不僅可改善建筑室內環(huán)境,也可發(fā)揮節(jié)能作用。另外,中央控制系統(tǒng)和計算機監(jiān)測系統(tǒng)可結合建筑室內的熱濕負荷和外界氣候條件,在確保暖通空調基本運行性能的基礎上,采用最節(jié)能的處理方法和最佳的濕度和溫度控制方式,使暖通空調系統(tǒng)實現智能化運行,有效提高資源利用率。
近年來,我國建筑行業(yè)快速發(fā)展,暖通空調系統(tǒng)的需求量日益增多,而我國節(jié)能減排的重點逐漸從工業(yè)領域發(fā)展到建筑行業(yè)。暖通空調系統(tǒng)在實際應用中能耗較大,作為建筑節(jié)能的重要方面,暖通空調系統(tǒng)節(jié)能關系著建筑室內人們的身體健康和工作效率,關系著環(huán)境污染、資源消耗和能源安全,因此必須充分認識到暖通空調系統(tǒng)節(jié)能的重要性,采取有效的節(jié)能設計措施,不斷提高暖通空調系統(tǒng)的環(huán)境效益和社會效益。
[1]駱東彬.暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計措施探討[J].建筑,2013(19):92-93.
[2]于曉明.暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計措施探討[A].山東土木建筑學會暖通空調專業(yè)委員會.山東省暖通空調制冷2011 年學術年會論文集[C].中國勘察設計協會建筑環(huán)境與設備專業(yè)委員會山東省委員會,2011:8.
[3]于曉明,李向東,任照峰,王莉莉.暖通空調系統(tǒng)幾項重點節(jié)能設計措施探討[J].暖通空調,2012,09:89 -98.
[4]高志強.對民用建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計措施的探討[J].山西建筑,2013(05):190 -192.
[5]鄧普均.暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(19):214.