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暖通节能技术分析
发布时间:2018-01-19 17:32:05 点击次数:35

能源是社会发展的重要物质基础,是实现现代化和提高人民生活水平的先决条件。随着人们生活水平的提高,能源问题越来越受到世界各国的高度重视。从经济学的角度考虑,能源与环境已经成为中国可持续发展的瓶颈。煤炭和石油这样不可再生的资源的日益减少,能耗问题越来越重要。在我国建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大。在发达国家中,建筑能耗占社会总能耗的40%左右,我国尽管社会经济发展水平不高,建筑能耗已占总能耗的近30%,且还有上升的趋势。中央号召全社会开展“开源节流”,开源就是开发新的能源、节流就是节约能源的消耗。在建筑能耗里,用于暖通空调系统的能耗又占到建筑能耗的30%~50%,能源供需矛盾日益激化。随着暖通空调的广泛应用,能源问题成为设计和建筑的焦点,暖通空调系统往往以高品质的电能为能源,我国的电力在某些地区又相对紧张、匮乏,这势必会引起能源供求矛盾进一步激化。所以研究暖通的节能技术势在必行,并且具有深远的历史意义和重大的现实意义。
  一、暖通系统的节能设计
  暖通设计师要比普通建筑师更懂得建筑节能的途径,多与建筑师沟通才能提高节能设计效果。我国正处于城镇化和工业化快速发展时期,每年大约有20亿平方米的建筑总量,建筑供暖、空调、降温及热水供应约占70%,暖通节能的设计是关键,建筑节能的职责义不容辞。设计师在方案设计时,应首先深入了解业主的能源状况及其对空调的使用情况以及是否有余热、废气等利用条件,并综合对比各种能源方案。为保证室内空气质量以及人们对新鲜空气的需要,现行《采暖通风与空气调节设计规范》对最小新风量作出明确规定,要求建筑满足国家现行有卫生标准。从设计入手,节约巨大的建筑能耗,是当前的迫切任务。在设计方面应从以下几方面考虑:首先供暖系统要保证除楼梯间以外的各房间实现分户或分室供暖,室内温度独立控制状态,采暖所用材料要坚持简单、量少的投资原则。其次在墙体、窗户、屋面等三个方面围护结构设计过程中重点考虑。改善维护结构的保温性能,通过维护结构导致的热损失占空调系统的能耗比重很大,所以改善维护结构的保温性能,可以提高空调系统的节能指标。
  城镇平均每年新建筑住宅建筑2亿平方米,农村6亿平方米,其中约有一半为采暖住宅建筑。设计是工程的龙头,系统设计的优劣直接影响其使用性能。合理选择、设计暖通空调系统,使其在高效、经济的状况下运行,随意性地把冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,作为施工图设计阶段确定冷热供应的依据是设计的弊端。
  以一座大厦的暖通设计为例:
  设计理念:多方面多角度地采取一系列节能措施,以保证大厦安全为主导的舒适性前提下,设计最大限度降低该大厦空调系统的能耗。
  节能思路:在该大厦的空调系统设计的各个环节采用先进有效的节能技术,安装配置高效的节能设备,采用BAS系统有效的管理控制空调系统。主要从以下几方面考虑:
  第一是符合建筑热工要求的围护结构性能,尽量考虑有效的自然通风,便于春秋过渡季节充分利用室外条件。
  第二包括围护结构的传热系数、气密性等指标。其次采用天然气及电冷热水机组做冷热源,合理利用能源。
  第三采用分区四管制系统,外区设置采暖的空调水系统。设计中配置冷热水泵,有效利用二次泵变流量系统以及大温差送等技术。
  第四对冷热源系统、热交换器设备、VAV系统等进行统一的管理和控制。VAV系统采用风量控制法,并对周边散热器联锁控制。
  第五VAV系统配合自动变频装置调节空调箱风量,合理划分系统并采用大温差输送等技术。
  二、热能的回收利用是节能的重要途径
  冷热源是设计师最关注的一点,因为其能耗往往能占空调系统总能耗的50%左右。当前的建筑设计中普遍存在设计工期短,专业设计人员设计不专业的情况,暖通专业既然是建筑节能的支柱力量,因此,目光不仅要盯住如何优化暖通空调系统设计,更应该有所转移,设计师在方案设计时,应首先深入了解业主的能源状况及其对空调的使用情况以及是否有余热、废气等利用条件,并综合对比各种能源方案。在热能的回收利用方面也要重点考虑节能的方案:首先是回收制冷机组的冷凝热,此种换热设备已经为市场所关注,与生活用热水结合起来,制冷剂被压缩后温度很高,完全可以把水加热到洗澡的标准,同时又环保和节省锅炉附属设备的资金。其次回收空调的排风余热,可以采用转轮全热交换器、板式显热交换器和板翘式全热交换器来回收显热和余热,实现对新风的预热和预冷。
  三、采暖的节能措施
  现代建筑基本取消了电能取暖而换成了以热水供暖系统为主要采暖形式,采用热水作为热媒。实践证明热水作为热媒能够明显提高供热质量。在节能方面的主要措施更多的是应用热泵系统和太阳能采暖系统作辅助。集中或区域供热系统是较普遍的取暖方式,锅炉房的节能是取暖的重点。对采暖非常值得的一项节能措施就是锅炉的节能运行,正确运行和调节锅炉使其在满足功率要求的一个最佳值下运行。供热单位室内的具体调节自动控制设备的安装也具有重要节能意义。供热管道的节能设计也是最近时期的节能方式,目前采用的供热管道是组合式管道系统,管道中间的管子是钢制的,管外是塑料,热保温层是由泡沫塑料直接浇注而成适宜按照南北走向分环供热原则进行布置并分别设置室温自控装置。对于公共建筑的高大空间,比如候车(机)厅、大堂、展厅应采用辐射采暖方式或者把这种方式作为补充。小面积的房间散热器数量设置要按照扣除明装管道撒热之后的热负荷计算,应该选择节能产品,参考散热器生产厂家提供的资料。
  四、暖通设计施工中存在的浪费能源问题
  第一,由于形象工程的观念和投资者与使用者不统一的原因,使得暖通工程设计不重视后期暖通系统的运行成本问题,只关注一次性投资控制,节能问题更是没在“计划之内”。
  第二,维护结构的保温性能没有得到重视,设计过程中只考虑外观效果,窗墙比偏大,玻璃幕的大量采用使得维护结构的保温效果极差,导致维护结构传热损失大,设计中片面考虑建筑的立面效果,节能的因素很少被纳入到设计过程中。
  第三,一套空调系统多家合用,费用分摊不科学也不合理,造成人为浪费。
  第四,管理因素导致的浪费,即便设计合理,但管理不科学也是造成浪费的原因,缺乏必备的自控节能设施,那些投入少,系统又不复杂的节能装置应该广泛采用在节能设计和节能运行中。
  建筑暖通节能问题应该得到政府和社会的重视,在引进新技术、开发新能源方面,加大投入。在高温地区的一些建筑设计中推广“水空调”(水源热泵),在多层住宅小区,也广泛应用“水空调”,以水源热泵技术取代70%以上建筑的冷却塔以及燃油、燃气锅炉,达到节能减排目的。在地暖方面,可以借鉴和购买欧洲新型尖端节能产品,利用高效冷凝换热器和空气预热器来吸收锅炉尾部排烟中的显热和水蒸汽凝结所释放的潜热,实现冷凝式锅炉的节能效果。

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