原创《建筑节能工程中暖通空调设计》
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【摘 要】在能源消耗越来越大的当今社会,节能也成为各行各业关注的焦点.暖通空调作为建筑能耗的重要环节,节能已成为其基本诉求.节能时代的到来为建筑暖通空调设计者提出了挑战,就如何应对挑战本文分析了暖通空调设计的现状,并提出了节能设计的建议.
【关键词】建筑节能；负荷运作；变频技术；智能
一、建筑节能工程中暖通空调设计的现状
随着建筑业的迅猛发展,我国建筑能耗占社会总能耗的比重越来越高,对建筑节能的需求越来越高.在建筑能耗当中,暖通空调系统作为办公楼、住宅的能耗大户,直接影响着建筑物的整体能耗.优良的暖通空调设计能够大大降低能耗,但是当前很多暖通空调设计人员在设计过程中存在一些问题导致无法降低能耗.一是在工期紧张的暖通空调工程中,设计人员没有做好前期的资料掌握工作,对于暖通空调设计条件掌握的不全面,没有开展详尽的分析和比较就进行了简单的设计,这样的设计方案无法降低能耗甚至会存在较大的漏洞,如风管弯头过多、局部阻力损失过大、压力不平衡,这些问题的存在会引发能量分配不均匀,进而导致房间空调冷热不平衡问题,无法满足供暖需求.二是一些设计人员在确定负荷值时选择了估算的方法,估算后也没有根据建筑的具体情况及时对设计方案进行调整,导致了能源利用效率的低下.三是新技术应用过少,目前我国建筑工程的暖通空调相关技术发展非常迅速, 但是设计人员对于新技术的认识和理解不够存在应用少喝应用不当的文艺.例如建筑物采用的是隔热性能差的材料,在这种建筑中进行暖通空调设计时应当选择相对成本较大的微气候空调设备,然而在设计过程中由于受其它因素影响而没有应用高性能的空调设备,导致空调设备无法满足建筑使用需求.
二、建筑节能工程中暖通空调设计要点
(一)保证室内设计计算温度取值的准确
在建筑工程暖通空调工程设计中,一些业主对于专业的暖通知识不了解,认为室内温度标准越高越好,而一些设计人员也为了保守起见,在计算冷热负荷时对于室内设计计算温度取值标准过高进而导致能耗大大提升.因此,在设计过程中要保证室内设计计算温度取值的准确性,按照标准进行设计完全可以满足暖通需求.
(二)空调设计的合理性
不同的暖通空调情况不同,我们应当在复杂多变的暖通空调工程中,根据工程的实际情况在降低成本的情况下采取合理的设计.例如我们在送风模式的选择时,要因地制宜,如果建筑需要容纳的人员密度很大,空气流通性差,设计师就应当选择新风需求控制；如果是冬季供暖不足的情况,最好不要选用分层空调系统,分层空调系统无法达到冬季节能需求.
(三)暖通空调系统中的部分负荷运作
暖通空调系统的部分负荷运作是一种常态,所以我们在选择制冷主机选型时,将多台冷水机组中的一个设置成为变频机组,该设置使暖通空调在部分负荷运行时实现负荷的调节,从而节能.暖通空调系统在自身部分负荷运作时能耗较高,在暖通空调中设计COP 系统（COP 即是指能量与热量间的转换比率）,这个系统的应用能够随着外界环境温度变化自动调节,从而实现节能.
(四)采用配有能量回收装置的空调器
在暖通空调设计过程中我们经常发现一些业主需要将空调系统设计成直流系统来满足一些特殊的需求( 如制药厂此类房间很多),但是这样的项目中排风和室外新风之间的温差在冬季和夏季的却别特别大,并且此部分的排风存在部分污染物,无法进入到空调系统,这种情况下需要对排风进行显热回收.回收可以通过以下方式实现：一是制冷机冷凝热回收.一般情况下使用蒸汽压缩式制冷机组或空气源热泵产生的冷凝热热量是机组制冷量1.15—1.3 倍,为了获取空调用冷量消耗了大量的电能,这个过冲的热能被浪费了,而且会环境影响不利.我们采用制冷机冷凝热回收热量并将其制成生活热水,虽然增加了设备成本,但是减少了环境污染,2 年以后成本可以回收,从长期来看能够实现节能.二是空气热回收.存在转轮式、板式、板翅式、热管式、中间热媒式等暖通空调系统中,采取空气热回收可以实现50%~70% 的显热回收效率,全热回收效率在70%~85% 之间.解读《通风空调系统运行管理规范》我们发现在以下情况时需要设热回收装置：应当设有集中排风系统的风量≥ 3000m3/h 的直流式空调系统,当新风与排风的温度差≥ 8 摄氏度时；同时应当设有集中排风系统的风量≥ 1000m3/h,新风比≥ 40% 的空调系统,当新风与排风的温度差≥ 8 摄氏度时应当设有独立新风和排风的系统.
(五)引入变频技术
目前,交流变频器已被广泛应用于建筑物以及基础设施系统中的各种暖通空调系统和水加压设备中.建筑物HVAC 系统一般都装有风机、水泵、制冷压缩机和空气处理单元等设备,所有这些都需要使用到电机,使用化变频器产品,可提高建筑物内部的空气质量和室内舒适度,改善控制,节约能源,确保更高的资产保护级别,降低维修成本,提升稳定性.这些HVAC 设备的日常负荷波动相当大,采用电动机变速控制是减少成本的较有效的措施之一.
变频器在HVAC 系统中的应用主要是针对风机和泵类.以典型设备冷却水泵和冷却塔风机为例,空调冷水机组进行热交换,冷却水泵将热交换后升了温的冷却水压入冷却塔,使之在冷却塔中与大气进行热交换,然后再将降了温的冷却水,送回到冷水机组.冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的,若环境温度及各种外界因素使得冷冻机组不需要开启全部压缩机组,此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小,这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速,降低冷却水的循环速度及流量,使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用,从而达到节能目的.
(六)采用智能化空调系统
建筑采用智能化空调系统,并根据实际情况进行优化设计,可以实现以下目标：（1）通过对暖通空调系统的多样化设计方案进行分析,选择最佳的结构和参数,进而降低能耗；（2）能够对暖通空调系统和他的运行过程开展定量化的状态模拟,进而减少控制环节,保证暖通空调运转的可靠性和稳定性,减少故障的发生,从而使系统响应输出最优化；（3）采用智能化系统进行空调系统节能设计不同于墙体结构、门窗的形式和设置的改造的“被动节能”,是一种有准备的、有针对性的设计.综上所述智能建筑暖通空调的要是,所以我们在设计过程中对智能建筑的分析和评价应坚持节能的原则,确立智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施.智能建筑采用的智慧节能管理系统一般是基于物联网、移动互联、云技术的智能化节能系统平台.它包括空调节能的云遥控器和云温控器、灯具节能的云开关、电器节能的云插座等电器智能化产品,采用现场和云端双平台架构,既可实现不受空间时间限制的集团性广域网统一管理,也可在无外网的情况下对局域网内设备进行管理.均可采用Zigbee 无线接入,不用布线作业,施工简单,在既有建筑节能改造中,直接替换原有温控器、开关、插座即可.让节能与互联网有机的融合,解决建筑节能的智能化难题.
三、结束语
绿色建筑规模化要求暖通空调设计坚持节能原则,做好设计前的资料整合工作,加强相关计算工作,采取多样化的节能措施实现暖通空调节能,成为绿色时代中一支强有力的节能力量.
参考文献：
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空调设计论文参考资料：
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