【优化设计】建筑暖通空调系统节能方案分享

本帖最后由 和尚也爱美 于 2013-11-2 14:34 编辑



　　建筑暖通空调系统高耗能的原因主要体现在以下几个方面：

①空调调节系统设计不合理，导致冷机、风机和水泵等脱离高效点运行的轨道，能源利用程度不高，再加上冷机、风机和水泵等在运行的过程中管理方法偏颇，系统开关切换不及时，使得空调效能浪费于不必要的运行状态当中。

②建筑物结构保温采用玻璃幕墙结构，朝向和进深等设计不合理，使得空调系统出现内外区冷热不均的情况，又因外区受外界气象因素的影响较大，致使温度较高的季节需要供冷，而低温时需要供热。

③系统中存在水量失衡情况，冷冻水量不足致使冷冻水的温度偏高，冷机的制冷处于低效状态，使得水量不足的用户在温湿度方面得不到足够供应，影响空调系统的节能效果。

④除了暖通空调的系统设计，系统的运行管理也存在一系列的问题，譬如空调设备未及时清洗，出现过滤器、冷凝器等堵塞现象，使得空调系统的正常运行受阻，或者由于各种杂质进入空调系统，影响了冷机的处理效果，并缩短了冷机的使用寿命。

　　

　　2.1空调系统的节能设计

　　首先是空调的蓄能系统设计，其主要分为蓄冷和蓄热两方面内容。在蓄冷方面，是利用冰凝固介质或者用水冷却介质，将显热或者潜热状态的冷能储存于介质当中，介质一旦融化或者温度提高，储存的冷能就能够被利用。蓄冷的介质流存于空调系统的冷水主机、换热器等，设计的时候要根据冷水主机的容量进行主机上下游串联和并联。而蓄热方面，系统的热源选择电锅炉，利用用电低谷时的电力，对水进行加热并储存于水箱里，在用电高峰的时候自动切断电锅炉，利用储存于水箱里的热水进行供热。

　　其次是热能的回收技术，分为排风余热和冷凝热两种，前者是为了保证室内的空气质量，利用新风系统对室内有害气体进行稀释，在新风进入室内的同时，需要将旧风排出室内，以减轻新风负荷，但排出室内的旧风会无形带走室内的热量，因此暖通空调排风系统利用了旧风排送的能量，通过换热器和交换器等对新风进行预冷或者预热，使得在减轻新风负荷的同时，又可以减少排送风的热量流失。后者则是将各种不同的系统和热回收设备连接，板式热交换器的制冷剂温度较高，它所提供的热量储存于保温水箱之中，可以最大限度满足人们热能需求。如果热水加热的需求不能够以制冷机组的冷凝器模式予以满足时，可以在系统中增设水源热泵辅助加热。另外，这种暖通空调系统既可以避免将冷凝热排放到空气中，还可以避免有害气体排放到空气中，最大限度减少空气污染的情况发生，环保和节能的优点效果斐然。

　　最后是利用冷热负荷的降低技术，减少以冷热负荷为依据的制冷机、锅炉、循环泵、空调箱等的成本投入，另外冷热负荷减少之后，空调系统所需的耗电量也会降低，起到节约运行费用的作用。关于减少冷热负荷的技术，笔者认为要通过建筑物墙体、门窗等保温和隔热性能的改善，减少室内冷热量的无形流失，譬如合理规划门窗和墙体的面积比例，合理设计遮阳窗户等。

　　2.2空调系统的能源利用设计

　　首先是空调系统进行自然冷源的设计，一方面是利用冷却塔进行供冷，在原有的空调水系统的基础上增加相关的管路和设备，当温度在规定值之下时，将冷水机组关闭，使得循环冷却水在经过冷却塔之后能够为空调系统持续供应冷能源，提供给室内足够的冷负荷。笔者认为板式换热器不仅能够保证冷冻水系统的清洁环境，还能够让冷冻水正常运行，是冷却塔功能较为适用的模式，以减少供冷费用，节能效果是较为明显的。另一方面则是新风的供冷设计，新风的作用前文已经进行详细描述，在引入方式方面，采用直接引入，让温度和湿度较低的新风直接带走室内的热湿负荷，减少集中制冷系统的设计投入，节能效果明显。

　　其次是水源热泵技术的利用，利用地下水、河流、湖泊等水源，或者利用工业、生活废水等再生水源进行暖通空调系统的供热和制冷，该项技术能够快速实现低温和高温的转移，将夏天的室内温度“提取”出来，储存于水体中，在冬天的时候再将水体中的热量释放出来，给予室内供暖；反之则是冬天储蓄的冷源供应给夏天使用。

　　再次是利用地下浅层土壤的热资源，在输入电能等高位能源之后，实现低温向高温能源转移的地源热泵技术，使得空调系统供热和制冷的高效节能技术得以实现。地源热泵技术的优点是能够在冬天把高于环境温度的地下热能提取出来给予室内供暖，而在夏天能把室内的热能释放进低于环境温度的地下。地源热泵空调系统利用可再生的资源，既不用冷却塔，也不用室外冷风，就能够进行供热和制冷，而且不会对建筑物的外观造成较大的影响，环保节能而且运行费用低。

　　最后则是利用太阳能供应技术在建筑暖通空调的节能系统设计当中的运用，分为被动和主动两种模式，前者结构较为简单，在不利用任何辅助能源的情况下，就能够实现太阳能的能量持续供应，而且不会占用建筑物的太多面积，布置和结构方面较为合理，而后者除了大型的建筑物之外，普通的民用建筑不太适用。但无论是主动模式还是被动模式，暖通空调的太阳能采暖和降温的系统必须由风机、散热器、储热设备以及集热设备等组成，这些采暖和降温技术越来越被广泛运用到建筑的节能设计当中，目前暖通空调太阳能系统主要被设计成在建筑外围护结构的集热墙。

　　2.3空调系统的运行管理设计

　　建筑暖通空调系统的运行管理是节能技术实现的关键步骤，在整个暖通空调系统的节能设计中，起到20%以上的作用。空调系统的运行管理的首要任务是通过培训提高管理人员的综合素质，并以系统节能管理制度为依据，使得运行管理工作有条不紊。
其次是不断提高运行管理人员的节能理念，让所有人员能够重视建筑能源消耗的问题，并在进行空调系统节能调研和能源审计的工作中，使设备管理人员通过能源仪器设备的统计对能源损耗进行分析，促使空调系统的节能运行管理得以有效开展。

　

　　综上所述，科学技术的发展催生了建筑暖通空调节能新技术和新工艺的发展，然而建筑暖通空调系统节能方面仍存在着一系列问题，影响着节能效果的实现。

因此，我们要通过节能设计、能源利用设计和运行管理设计等手段，对节能方案进行优化，以起到空调系统节约能源、减少污染的效果。

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