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民用建筑暖通空调系统节能设计要点详解!
时间:2016-09-01 14:06:17

        我国经济的迅速发展,相应促进了能源需求的急剧扩大。从我国2010年开始,耗能问题也开始加剧,逐渐成为了世界上第一耗能的国家。作为发展中国家,我国的社会经济及科学技术等都在高速发展中,但能源有效利用率的整体偏低,使得能源浪费情况较为严重,一定程度上阻碍了我国经济的可持续发展。对此,民用建筑暖通空调系统的节能设计也尤为迫切。提高能源的利用率,优化资源配置,是实现解决我国耗能问题的根本所在。
        1、目前能耗现状
        我国是资源大国,同时也是耗能大国,由于我国资源分布不均,人均占有资源量少,因此资源的利用原本就是非常突出的问题,加之工业化进程的加快,我国的耗能问题不仅没有解决,甚至还呈现出越发严重的状态。从国内耗能产业结构来看,工业是耗能最为严重的产业,而建筑行业与工业相比,虽然耗能较低,但是由于工业产品大量在建筑施工应用,从另一个角度来说,也是耗能的一种体现,在一定程度上也加剧了我国的耗能问题。而在建筑工程中,耗能比例最大的就是空调暖通系统,从世界范围来看,暖通空调耗能都是非常棘手的问题,为了能够找到有效解决耗能问题的方法,实现我国的资源的可持续发展,我国政府和相关部门多年来一直非常努力,同时也出台了很多相关的政策规范,即便如此,我国建筑行业暖通空调系统的节能问题也无法在短时间内得到解决。
        2、民用建筑暖通空调系统节能设计分析
        民用建筑暖通空调系统的节能设计主要从两方面进行优化。一方面,应当在规划建筑设计时,充分考虑到当地自然环境,以科学合理的布局,全面考虑地质环境、大气环流、阳光照射等自然因素,从而降低能源消耗。另一方面,可以通过优化建筑结构提高其保温调节性能,降低能源的冷热损失。包括控制窗户和墙体比例、提高墙体隔热恒温性能等等。
        2.1采暖与空调冷冻水系统的设计
        在设计采暖系统时,应该尽量保证空调管路系统的结构简单化,方便操作,有效降低相关设备的能源消耗,在建筑建设前期就有效降低完工后的维护费用;保障建筑内不同空间之间的调温系统独立运行;热量消耗分户平摊等等多方面原则。目前多采用下供下回垂直双管系统作为采暖系统的主要形式,此外,也包含了上供下回垂直双管系统、水平式双管系统以及高层建筑竖向分区供暖系统等多种形式,根据实际情况选择相应的系统形式。在设计冷冻水系统时,结合国家规定,遵循负荷变化同系统流量的自动调整相适应的基本原则,降低系统运行时的能源消耗。
        一般多采用同一次泵变流量系统,当然也包含了一次泵定流量系统、二次泵变流量系统以及两管或四管制系统等个种类,同样需要结合实际情况进行选择。
        2.2采暖与空调水系统的补水和定压等方面设计
        一般来说,需要根据采暖及空调水系统在单位时间内的泄漏量,确定补水管道的规格、补水量的数值乃至水泵水箱等设备的规格。实际设计时,应该考虑到空调整体系统规模乃至各类系统的不同实现形式,结合系统用水容量确定最终数值。
通常,以供冷和采用换热供暖的空气调节形式时,若为全空气系统,则单位水容量多确定在0.5左右(偏差在0.1以内);若为水空气系统,则单位水容量多确定在1.0左右(偏差在0.3以内)。若供暖采用热水锅炉,全空气系统情况下,单位水容量取1.3-2.0以内;水空气系统则取值在1.2-1.9以内。此外,若为封闭式采暖空调系统,那么其补水定压点的选择,应该在循环水泵入口。
        2.3风系统的设计
        风系统的设计,包含了空调自身风系统和通风系统各个部分。空调自身风系统的设计,首先应当遵循我国规定,在严格控制室内二氧化碳浓度基础上,对风系统进行设计。
        若建筑内人员分布为集中式,则使用集中供暖系统;若建筑内人员较多且建筑规模又较大,人员分布较散时,则可以使用全空气空调系统;若建筑高度较大,还可以在基础上,合理应用分层式的空调系统。通风系统的设计,是为了保障电气设备的散热性能以促进其稳定运行,更是为了保障室内空气的健康无害。既关系着空调系统的正常运行,又间接影响着空调系统的节能性能。集中式空调通风系统的排风与热回收功能设计乃至设备的选择,应先符合国家节能相应原则为基础,针对部分不需要严格环境通风系统的建筑,可沿用自然通风系统,从而减少暖通空调系统整体能源消耗。
        2.4冷热源设备的选择
        在选择冷热源设备型号时,一方面需要考虑到建筑的整体功能、规模大小乃至造价等因素;另一方面需要对当地的能源结构、环境、气候等多方面因素进行分析。如果当地存在区域供热系统或工厂余热等基础,可以沿用到空调热原系统中;若当地具有完善的天然气供应系统,则需要考虑当地的电力峰谷期,利用天然气系统进行配合,供热使用电力,供冷则使用两种能源系统配合,从而提高能源有效利用率;若区域内能源形式较复杂,相应的可以采用复合式能源冷热供应系统;此外,针对区域内的水资源、地热资源以及生活废气热水等有效能源,均可以合理进行回收再利用,从而在提高其使用率的同时,减少环境污染,并有效节省相关设备的资金。
        2.5可再生式能源的选用
        目前较为常用的资源包含风能和太阳能两个组成部分。风能多用于供冷,是暖通空调节能设计的重要环节。通过利用室内与室外环境的温差,从而使用风能所带的自然冷量,满足室内供冷需求。多使用夜间通风蓄冷及新风直接供冷等方式。该设计用电量少,对环境友好,且能有效提高室内空气环境。太阳能在民用建筑暖通空调的制冷供暖方面均可以加以利用,主要又分为被动式和主动式。在供暖方面,可以将使用主动式太阳能收集设施,利用太阳能对管道内的水进行加热并在室内循环实现供热,目前热管式真空管太阳能集热器为太阳能的采暖奠定了良好基础,具有温度高、承受压力大、耐久性能好等诸多优点。在太阳能制冷方面,则主要利用太阳能与电能之间的互相转换,再使用电能带动驱动压缩制冷系统的运行。以太阳能作为热源的吸收式制冷系统,则主要利用太阳能带动溴化锂溶液反应进行制冷。
        结语
        实现资源的优化配置,是我国可持续发展理念中一个重要部分,能源消耗是阻碍的资源优化的重要因素。为了将各个领域的耗能问题降到最低,在设计上就应该严格把关。
        从耗能结构上来看,暖通空调耗能是目前耗能最为严重的,针对建筑中暖通空调的节能设计,因此越发受到人们的关注。暖通空调设计是一项内容复杂的工作,所包括设计缓解众多,科学合理的计算、温度控制以及设备选型都是影响设计科学性的因素。民用建筑暖通空调的节能设计需要考虑到多方面因素,与建筑整体能耗密切相关。在实际工作当中,还应当结合相关规定及国内先进技术对节能设计方案进行全面优化,从而提高系统性能,实现可持续化发展。(来源:网络)
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