芻議暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1、<p>　　芻議暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著科技的進(jìn)步，新的空調(diào)節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)，在確定空調(diào)系統(tǒng)以及選擇設(shè)備時，應(yīng)綜合考慮建筑物的功能，空調(diào)系統(tǒng)運行狀況、設(shè)備初投資、運行維護(hù)費用等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析合理可行時，應(yīng)大膽創(chuàng)新，嘗試運用新的空調(diào)節(jié)能技術(shù)方案與設(shè)備，可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。本文根據(jù)筆者多年工作實踐，對暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了探

2、討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：暖通空調(diào) 節(jié)能技術(shù) 建筑設(shè)計 應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　正文： </b></p><p>　　1 利用自然通風(fēng)優(yōu)化建筑熱工設(shè)計 </p><p>　　建筑在方案設(shè)計階段，基本確定了建筑空調(diào)負(fù)

3、荷大小。在空調(diào)負(fù)荷構(gòu)成中，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失占 25%～50%，寒冷地區(qū)甚至高達(dá) 70%?？梢娊ㄖ鈬o(hù)結(jié)構(gòu)對于暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗是至關(guān)重要的。 </p><p>　　(1)建筑在方案設(shè)計之初，應(yīng)對建筑的總平面布置、平面、外立面形式、各朝向的太陽輻射照度、自然通風(fēng)迎風(fēng)面角度等因素對建筑能耗的影響作用進(jìn)行分析。在夏季最大限度地減少日照時間，并充分利用夏季主導(dǎo)風(fēng)進(jìn)行自然通風(fēng)散熱降溫；在冬季多獲得足夠的日照熱量，并避免冬

4、季主導(dǎo)風(fēng)向。 </p><p>　　(2)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計應(yīng)滿足國家節(jié)能規(guī)范的要求，對于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用熱阻大、傳熱系數(shù)小的材料，嚴(yán)格控制建筑的形體系數(shù)和窗墻比，盡量不采用玻璃幕墻或玻璃屋面。對于太陽輻射強度大、日照時間長的外窗，還應(yīng)考慮增加內(nèi)、外遮陽，有條件還可以考慮在建筑物外墻及屋頂增加立體綠化植被等措施，盡可能提高建筑物的被動式節(jié)能特征，從建筑自身的構(gòu)造來完善建筑節(jié)能措施。 </p>

5、<p>　　2 因地制宜制定冷熱源方案 </p><p>　　暖通空調(diào)系統(tǒng)主要由冷(熱)源主機、輸送管道(包括水管、冷媒管和風(fēng)管等)、末端設(shè)備以及自動控制系統(tǒng)等組成。冷(熱)源主機的能耗約占整個空調(diào)系統(tǒng)能耗 50%，另外 30%～40% 是空調(diào)新風(fēng)處理設(shè)備及末端設(shè)備所需能耗，水泵輸送系統(tǒng)及控制系統(tǒng)能耗則為 10%～20%。因此如何科學(xué)合理地確定冷熱源是空調(diào)節(jié)能設(shè)計首要考慮的問題。[2]目前常用的冷熱

6、源節(jié)能技術(shù)，主要有熱泵技術(shù)(地下水源熱泵、地表水源熱泵、土壤源熱泵以及空氣源熱泵等)，熱電冷聯(lián)供技術(shù)，太陽能集熱器與吸收式空調(diào)主機聯(lián)合的空調(diào)系統(tǒng)等。在選擇空調(diào)冷熱源時，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，分析周邊地理環(huán)境、地質(zhì)狀況、有無可直接利用的天然能源或可回收利用的人工廢棄熱源等，因地制宜、科學(xué)合理的制定冷熱源方案。例如，周邊地區(qū)有發(fā)電廠的余熱廢水排放時，優(yōu)先考慮采用污水源熱泵技術(shù)對廢熱進(jìn)行回收再利用，用于加熱制取生活熱水和冬季空調(diào)供暖；在靠近有江

7、河湖水等地表水源較為豐富的建筑物，優(yōu)先考慮使用地表水源熱泵，可以提高主機能效比，降低空調(diào)能耗；在煤礦、天然氣等能源豐富的地區(qū)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理可考慮采用熱電冷聯(lián)供技術(shù)，通過燃?xì)?煤)鍋爐、蒸汽輪機和吸收式制冷機，實現(xiàn)</p><p>　　3 合理選擇室內(nèi)設(shè)計參數(shù) </p><p>　　(1)合理的設(shè)計參數(shù)。室內(nèi)設(shè)計參數(shù)是計算空調(diào)負(fù)荷的基本參數(shù)，主要有溫度、濕度、潔凈度以及空氣流速等，室

8、內(nèi)設(shè)計參數(shù)的選擇直接影響著空調(diào)負(fù)荷。據(jù)了解，夏季空調(diào)溫度每提高 1 K，空調(diào)主機負(fù)荷可以減小 8%～10%，能夠節(jié)省 6%～11% 能耗。因此，室內(nèi)參數(shù)的確定應(yīng)結(jié)合建筑實際使用情況，在規(guī)范允許的范圍內(nèi)適當(dāng)提高夏季室內(nèi)空調(diào)溫度，降低冬季室內(nèi)采暖溫度。對于采用地板采暖或者吊頂輻射采暖的房間，冬季室內(nèi)設(shè)計溫度可以比規(guī)定降低 1～2 K，夏季室內(nèi)設(shè)計溫度可提高 1～2 K。 </p><p>　　(2)精心設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)。

9、在布置風(fēng)管、水管時應(yīng)按“短、平”的原則，同時綜合考慮電纜橋架及消防水管走向等，應(yīng)避免拐彎和走“U 型回頭路”，在安裝空間和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下加大管徑減小流速，可以降低管路的阻力，減少風(fēng)機和水泵揚程，最終達(dá)到降低設(shè)備能耗的目的。 </p><p>　　4 新技術(shù)與新設(shè)備的運用 </p><p>　　4.1 變流量調(diào)節(jié)技術(shù) </p><p>　　建筑空調(diào)負(fù)荷是時刻變化

10、的。據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)制冷系統(tǒng)只有 20%～30% 的時間在滿負(fù)荷狀態(tài)下運行，其余大部分時間在部分負(fù)荷狀態(tài)下運行。部分負(fù)荷狀態(tài)下讓設(shè)備滿負(fù)荷運行必然造成能源浪費。變流量技術(shù)是通過采用變頻水泵、變頻風(fēng)機、變頻壓縮機以及可調(diào)節(jié)容量主機等設(shè)備，調(diào)節(jié)管路中冷(熱)媒的流量來適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷變化，從而降低設(shè)備的能耗，以達(dá)到節(jié)能的目的。目前常見的流量調(diào)節(jié)技術(shù)有：變風(fēng)量系統(tǒng)(Variable Air Volume System)和變制冷劑流量系統(tǒng)(Variab

11、le Refrigerant Volume System)和變水量系統(tǒng)(Variable Water Volume System)。變風(fēng)量系統(tǒng)由變風(fēng)量末端裝置、集中式空氣處理機組及送回風(fēng)系統(tǒng)組成。其特點是可以根據(jù)空調(diào)區(qū)的溫度、CO2濃度等參數(shù)自動改變送風(fēng)量，風(fēng)量變化范圍在30%～100%。該系統(tǒng)對于人員流動變化大的場所節(jié)能效果十分顯著。變制冷劑流量主要通過變頻技術(shù)改變壓縮機的轉(zhuǎn)數(shù)和頻率，直接調(diào)節(jié)制冷劑的流量，主要應(yīng)用在分體空調(diào)中。該系統(tǒng)

12、直接將蒸發(fā)器作為空調(diào)末端，避免了二次換熱產(chǎn)生的熱損失，同時省掉了水泵，因此與水系統(tǒng)相比能效等級較高</p><p>　　4.2 蓄能、能量轉(zhuǎn)移以及能量回收技術(shù) </p><p>　　蓄能技術(shù)是通過蓄能設(shè)備，在電力低谷時期開啟機組進(jìn)行蓄能，在用電高峰期機組停機，通過儲能設(shè)備釋放出來的冷(熱)量來進(jìn)行制冷或供暖，實現(xiàn)電力的“削峰填谷”，平衡電力供應(yīng)。從單個空調(diào)系統(tǒng)來說，蓄能技術(shù)本身并不節(jié)能，但

13、可以提高電網(wǎng)低谷時期的電力利用率，減輕電網(wǎng)高峰期的用電壓力，提高電廠鍋爐發(fā)電效率，提高能源的利用效率。在大型建筑中偶爾會出現(xiàn)部分區(qū)域需要供熱而另一部分區(qū)域需要供冷的情況，如果分別設(shè)置不同的空調(diào)系統(tǒng)來分別供熱和制冷勢必增加投資和空調(diào)能耗。這種情況可以優(yōu)先采用水環(huán)熱泵的能量轉(zhuǎn)移作用，把需要供冷區(qū)域的空調(diào)末端作為蒸發(fā)器吸收熱量，經(jīng)水環(huán)熱泵系統(tǒng)循環(huán)輸送至需要供熱的區(qū)域進(jìn)行放熱，以實現(xiàn)建筑物內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)移，避免了直接將熱量或冷量排出室外，造成浪費

14、。能量回收通常包括空氣(冷)熱回收和冷卻水的熱回收。4.3 自動化、智能化控制 </p><p>　　由于環(huán)境氣候是周期性變化的，所以建筑物的冷熱量需求也隨之變化。要保證空調(diào)系統(tǒng)的供冷、供熱量與建筑物的冷熱量需求盡量一致，如果采用人工的方式顯然很難達(dá)到實現(xiàn)。通過自動化、智能化控制系統(tǒng)，可以實時檢測室內(nèi)空氣溫度、空調(diào)設(shè)備的進(jìn)回水溫度等參數(shù)，經(jīng)運算處理成輸出指令信號，進(jìn)而調(diào)節(jié)變頻水泵的流量、空調(diào)主機的容量輸出，實現(xiàn)實

15、時監(jiān)控及控制的目的；在過渡季節(jié)，通過自動控制系統(tǒng)采集室內(nèi)外空氣的焓值，根據(jù)焓差值大小調(diào)節(jié)室外新風(fēng)量，最大限度地利用室外空氣來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可以節(jié)省空調(diào)主機及末端的運行時間，減少能耗。據(jù)統(tǒng)計，與無自動控制措施的空調(diào)系統(tǒng)相比，裝有自動化、智能化控制系統(tǒng)的空調(diào)一年可以節(jié)省 20%～30% 的空調(diào)能耗。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　要做好

16、建筑節(jié)能設(shè)計，需要各專業(yè)工種相互配合，綜合考慮地理、氣候、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等多方面因素。在建筑方案設(shè)計時應(yīng)充分利用自然通風(fēng)、外遮陽、垂直綠化等措施增加建筑的被動節(jié)能特征；在確定空調(diào)冷熱源時優(yōu)先考慮利用可再生能源；在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)經(jīng)過精心地設(shè)計、嚴(yán)格地論證和仔細(xì)地計算。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析合理的前提下，使用節(jié)能效果更好的新型節(jié)能技術(shù)和能效比更高的新型節(jié)能設(shè)備，最終達(dá)到降低建筑能耗的目的。 </p><p><b>