暖通空调系统节能设计探讨.docx

暖通空调系统节能设计探讨.docx

《暖通空调系统节能设计探讨.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《暖通空调系统节能设计探讨.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

暖通空调系统节能设计探讨

暖通空调系统

节能设计探讨

姓名：

学号：

班级：

暖通空调系统节能设计探讨

摘要：

随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势，而t通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。

本文将对暖通空调系统节能设计方向进行探讨。

关键词：

暖通空调系统节能设计

概念

暖通：

由于暖通空调的主要功能包括：

采暖、通风和空气调节这三个方面的内容，所以可缩写为HVAC（Heating,VentilatingandAirConditioning），取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。

空调：

空调即空气调节器（roomairconditioner），挂式空调是一种用于给空间区域（一般为密闭）提供处理空气的机组。

它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。

节能（energyconservation）：

就是尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。

换言之，节能就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能设备或工艺的能量利用效率。

建筑节能：

是指通过采取合理的建筑设计和选用符合节能要求的墙体材料、屋面隔热材料、门窗、空调等措施，这样所建造的房屋，与没有采取节能措施的房屋相比，在保证相同的室内热舒适环境条件下，它可以提高电能利用效率，减少建筑能耗。

空调节能：

随着国民经济的飞速发展，工业现代化步伐的加快，中央空调系统在各行业中得到了广泛应用，在中央空调系统中水冷冷水机组占有一定的比例。

在冷水机组中,冷却塔是不可缺少的一个组成部分，而冷却塔的性能又是决定冷水机运行效率的一个关键。

目前市场上客户所使用的产品大多是大气压下条件下进行热交换的产品，决定了出水温度不可能低于当时的湿球温度（设计出水温度为32度），在这一温度下，制冷机的运行效率得不到充分发挥，增加了运行的费用。

经过多年研究实践经验，研制了负压冷却塔。

空调节能成了人们对空调产品好坏起了决定性的作用！

低能耗低成本的耗能源成了对空调产品的重要选择。

空调节能项目已成为国家重点改造和研发的策略！

国家以组成《中国暖通协会》《中国空调制冷协会》《中国节能协会》等重点建议提倡高效节能的空调产品！

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在的人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。

各国都在采取积极有效的措施来改善环境，减少污染。

这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的，也是目前最直接有效的重要措施，在最近几年,通过努力，人们在节能技术的研究和产品开发上都取得了巨大的成果。

总述

近年来我国建筑业飞快发展，在世界能源危机不断凸显的情况下，减少建筑能耗势在必行，据统计建筑能耗已经占据社会总能耗的27％以上。

有些地区已接近40％，且其总量呈逐年上升趋势。

能源总消费量的比例已从20世．±R70年代末的IO％，上升到近年的27．48％，其中2／3为暖通空调系统所消耗。

在建筑工程中暖通空调系统正慢慢的得以应用，用于暖通空调系统的能耗也将进一步增大，同时我国目前现有空调系统的能耗巨大。

因此在暖通空调系统中考虑节能，意义十分重大。

在建筑节能方面，我国至今还处于落后地位，经济建设的目标基本还是以牺牲环保、大消耗为前提，甚至还没有规范性的标准出台，而有些地方即使有了地方性的规范，却因为经济币fJ益而缺乏监督力度，在执行的程序上困难重重。

而建筑暖通空调节能贯穿于设计、施工、验收、运行、维护的全过程中，是一个节能系统。

在这个系统中，要求各个环节，各个方面都要切实可行。

一、暖通空调节能的重要意义：

自从上世纪70年代发生能源危机之后，发达国家就已经开始关注节能问题。

由于建筑能源耗费量约占总能源耗费的三分之一左右，做一建筑节能自然引起人们的关注；而暖通空调能耗中的大户，在发达国家暖通空调能耗占建筑能耗的65%。

由此可见，建筑节能工作的重点应该是暖通空调的节能。

另一方面，如单从电能的消耗来讲，如电空调，据上海和重庆的调查，在夏季，空调用电量是总耗电量的23%和31.3%，其所占比例可见一斑。

随着我国建筑业的迅猛发展，建筑能耗不断增加，建筑能耗已经占据社会总能耗的27％以上．有些地区已接近40％，且其总量呈逐年上升趋势．能源总消费量的比例已从20世纪70年末的l0％，上升到近年27.48％，其中2／3为暖通空调系统所消耗。

随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，暖通空调系统得以广泛应用．用于暖通空调系统的能耗也将进一步增大，这势必造成能源供求矛盾的进一步激化。

根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的．但如果采取相应的节能技术，使现有空调系统节能20％～50％。

完全可能。

因此在暖通空调系统中考虑节能，意义十分重大。

二、暖通空调节能方面存在的主要问题：

1、暖通空调在设计以及施工管理方面存在的问题：

暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而．在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视．加之工程设计周期普遍较短。

设计收费与设计产生的经济效益不挂钩．以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，使得设计施工完的系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准．甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60％。

另外，目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐，很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业，甚至一部分人员根本未经过任何培训．对本专业理论知识似懂非懂，常凭经验工作，在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决。

最终导致系统出现无法挽回的不良后果，给系统的运行、管理留下隐患。

2、暖通空调的设计缺乏对节能方案的科学评价方法：

暖通空调设计的特点是“条条大道通罗马”。

近年来，随着对节能和环保要求的不断提高．新的技术方案不断涌现，每种技术方案往往都有各自的优缺点。

面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同．各方面的评价结果也往往不相同，甚至大相径庭；由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法，设计人员往往雾里看花，无所适从．如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案，是困扰暖通空调设计人员的重要课题。

另一方面。

不科学的评价方法则会起到误导的作用．造成严重损失。

3、暖通空调运行管理中存在的问题：

除设计施工外．运行管理也起着重要的作用。

在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了．因此不注意对暖通空调操作人员的培训。

很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识。

不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。

一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作。

显然系统达不到相应的节能效果。

三、解决暧通空调节能问题的措施：

1、在设计阶段重视节能因素：

设计方案对暖通空调系统在使用中是否节能关系重大。

暖通空调系统特别是中央空调系统庞大而复杂．系统设计的优劣直接影响系统的经济运行和耗能性能。

因此应考虑以下三个方面的问题：

（1）应注重从节能的角度认真进行设计方案的比较和优选。

例如对冷热源系统的选择，因为暖通空调系统所消耗的能量大部分是冷热源系统中消耗掉的。

选择冷热源系统不仅需要考虑它的初投资和运行费用。

还应结合当地能源结构和建筑使用功能特点，对耗能指标进行分析比较。

在系统形势选择和划分时应注意考虑不同朝向、周边区与内区之间的差异，系统应分开设置或分环，以便分系统或分环控制和调节。

这样可以避免某些区域出现夏季过冷或冬季过热的现象。

造成不必要的能量损耗。

在设计中应注意考虑节能效果．不能盲目地追求新技术．认为采用最新技术的设计方案就是最佳方案。

实际上每种方案都有其适用条件和范围。

在确定暖通空调设计方案时。

务必结合工程的具体情况。

根据负荷特性、建筑使用功能要求和环境特点等多方因素．注意从节能角度、全面技术经济分析比较后确定出最佳设计方案。

确保系统运行的经济性与节能性。

（2）必须认真进行设计计算。

应根据工程具体情况对暖通空调运行季节进行全工况、全过程的分析计算。

寻找出一个比较合理的设计方案，使暖通空调系统在不同的室外气象参数或室内状况下都能经济合理地运行，为在运行中节能奠定基础．并且要认真、合理地确定系统冷、热负荷及风、水管道阻力，选择合适的冷、热源设备和水泵、风机等动力设备，确保所选择的各项设备能恰好在最佳工况状态下运行。

不经计算只按照水泵或风机的特性曲线选择设备。

或按照水泵和风机样本的铭牌参数选择流量、扬程等都会在运行中造成不必要的能量损耗。

另外。

在有条件或系统允许的情况下．经过综合进行总能耗的比较。

应合理加大系统的介质温差。

以减少系统的水流和送风量。

降低输送过程中的能耗。

（3）必须提高国内暖通空调设计收费水平。

提高国内暖通空调系统设计收费水平．使国内外设计单位能在公平的条件下进行竞争。

管理部门应制定相应的法规，保障工程设计的合理设计周期．使暖通空调设计人员在方案设计阶段投入更多的时间和精力考虑节能等要素．这样才能达到事半功倍的效果。

2、强化系统的运行管理水平：

对暖通空调专业的操作人员进行培训。

提高管理人员的专业水平和业务技能．使其具备必须的暖通空调基本理论常识．实行空调操作人员操作证制度，对没有达到考核要求的．应重新培训．考核合格后才能上岗。

同时提高管理人员的素质，增强其责任心。

这样，管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节．达到设计要求的节能效果。

3、选择节能的采暖空调方式：

同一个采暖对象采用不同的采暖方式，其能耗、室内环境的舒适程度是大不相刷的。

如北方采用低温地板辐射采暖．不仅舒适而．且此时的室内温度与采用散热器方式相比。

可以低2℃～5℃．能耗当然大为降低；在选择空调方式时选择辐射式空调方式一般比对流方式舒适节能。

4、选择可再生能源或低品位能源的空调系统：

不可再生能源的大量使用造成能源的日趋枯竭．环境日益恶化，开发利用天然可再生能源成为必然。

在天然可再生能源中，太阳能、风能发电，太阳能供热或制冷系统，地

四、暖通空调系统节能的设计方向

1、合理的负荷计算

冷热负荷是空调与供暖工程设计中最重要的基础数据，是确定供暖与空调冷、热源容量，空气处理设备能力，输送管道尺寸等的依据。

目前，有些设计人员在施工图设计阶段，往往不加区别地将设计手册或技术措施中的电位建筑面积冷、热负荷指标直接用作确定施工图设计阶段空调与供暖冷、热负荷的依据，导致冷热源设备装机容量偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大、管道直径偏大的“四大”现象。

其结果是T程的初投资增高，运行费用和能耗增大，给国家和投资方造成巨大损失。

在方案设计和初步设计阶段，由于建筑设计还达不到给出详细构造、门窗尺寸等深度，不能满足供暖与空调负荷计算的需要，所以，只能凭借经验进行估算。

为了使估算更加接近实际．遂推出了“设计指标”这个概念。

“设计指标”一般都是根据大量同类工程的单位建筑面积冷，热负衍的统计值，通过统计回归求得的，具有一定的代表性。

但是，在统计过程中普遍发现，由于各个工程的实际情况千差万别。

所以计算得出的负荷指标有较大差异，数值分布比较离散，回归结果很难获得理想的相关系数。

因此，不得不采取分上、下限用两条曲线来进行回归。

必须承认。

指标”只是一种粗略的统计值，在方案设计和初步设计阶段，采用指标进行估算，也是不得已而为之。

在施工图设计阶段，已具备了进行详细负荷计算的充分条件。

这时，再按指标去确定负荷，显然是不恰当的。

为此，Ⅸ采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—q003）中第6．2．1条和《公共建筑节能设计标准》（GBSOl89--2005）中第5．1．1条，已经明确规定必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算，并列为强制性条文。

当前，大部分省、市规定设计院在向施工图审查机构送审设计文件时必须同时提交通过正版软件计算的冷热负荷计算书，其目的就是让广大设计人员对冷热负荷的计算引起重视并落到实处，以提高计算速度和准确性，满足建筑节能的要求。

2、根据实际情况选择合理的空调设计

（1）空调系统新风量的大小不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关，而且关系到人体的健康，《公共建筑节能设计标准（GB50189—2005）对其取值进行了规定，设计人员进行工程设计时，不应随意增加或减少。

另外，在人员密度相对较大且变化较大的房间，宜采用新风需求控制，即根据室内C0，浓度检测值增加或减少新风量，使CO，浓度始终维持在卫生标准规定的限值内。

（2）风机盘管机组加新风空调系统的新风IZl应单独设置，或布置在风机盘管机组出风13的旁边，不应将新风接至风机盘管机组的回风吸人IZl处，以免减少新风量或削弱风机盘管处理室内回风的能力。

（3）房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温、湿度控制和管理。

令空气空调系统具有易于改变新、回风比例，必要时可实现全新风运行，从而获得较大的节能效益和环境效益，且易于集中处理噪声、过滤净化和控制空调区的温、湿度，设备集中，方便维修和管理等优点。

（4）建筑空间高度大于或等干lOm且体积大10000m3时，宜采用分层空调系统。

与全室性空调方式相比，分层空调系统夏季可节省冷量30％左右，因此，能减少运行能耗和初投资。

但在冬季供暖工况下运行时并不节能，此点特别提请设计人员注意。

对于民用建筑中的中庭等高大空间，通常来说，人员在底层活动，因此舒适性范围大约为地面以上2m～3m。

采用分层空调，其目的是将这部分范围的空气参数控制在使用要求之内，3Ill以上的空间则处于“不保证”的范畴。

这里提到的分层空调只是一个概念和原则，实际工程中有多种做法，比较典型的是送风气流只负担人员活动区，同时在高空设置机械换气，排出相对“过热”的空气的方式，因此这时需要对房间的气流组织进行适当的计算。

3、水力平衡装置的设置

在供暖与空调水系统中合理地设置水力平衡装置，是系统水力失调、降低系统能耗、创造舒适人工环境的全新解决方案和有效的技术措施，其设置原则如下：

（1）对于定流量系统，设计人员应首先通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡，即“设计平衡”。

当由于管径，流速等原因的确无法傲到“设计平衡”时，应考虑采用静态（手动）水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡的方式，当设计认为系统可能出现由于运行管理原因（例如水泵运行台数的变化等等）导致水量波动较大时，宜采用阀权度要求较高、阻力较大的动态流量乎衡阀。

（2）对于变流量系统来说，除了某些需要特定定流量的场所（例如为了保护特定设备的正常运行）或特殊要求外。

不应在系统中设置动态流量平衡阀，而应设置动态压差控制阀（也称自力式压差控制阀和压差调节器）。

（3）除规模较小的供热系统经过计算可以满足水力平衡外，一般供热系统事外供热管线较长，计算不易达到水力平衡。

为了避免设计不当造成水力不平衡，一般供热系统均应在建筑物的热力入I=1处设置静态水力平衡阀，并应根据水力计算和建筑物内供暖系统所采用的调节方式，决定是否还要设置动态流量平衡阀（对定流量水系统而言）或动态压差控制阀（对变流量水系统而言），否则，出现不平衡问题时将无法调节。

经过水力计算需要设置时，对于室内垂直单管跨越式供暖系统，其热力入口处应设置动态流量平衡阀，对于室内双管供暖系统，其热力入13应设置动态压差控制阀。

（4）在组合式空调器、新风机组的供回水管路上宜设置动态平衡电动调节阀，该阀比采用普通的电动调节阀具有更好的调节特性。

结语

总之，只有克服暖通空调系统节能设计在目前存在的问题，

对暖通空调系统目前存在的问题给予重视，暖通空调才能给千家万户带来便利，才能充分发挥它的经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用。

此外，还必须采取切实措施，从实际使用上实现暖通空调系统的节能。

节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，需要得到政府部门的重视和支持。

同时，我们暖通专业工作者，都有义务在暖通空调的节能领域里积极地贡献自己的力量

参考文献

1周鸿昌．能源与节能技术【M】．同济大学出版社．

2陆耀庆．使用供热空调设计手册【M】．中国建筑工业出版社．