暖通空调系统的节能设计问题研究

发表时间:2021/3/19   来源:《城镇建设》2020年12月36期   作者:李启林
[导读] 在现代社会,暖通空调系统已成为日常生活中不可缺少的重要组成部分,对人们的生活质量具有至关重要的作用
        李启林   
        南京瑞灏翔机电设备有限公司  江苏南京 210000
        摘要:在现代社会,暖通空调系统已成为日常生活中不可缺少的重要组成部分,对人们的生活质量具有至关重要的作用。但随着暖通空调系统的广泛应用,对能源的消耗量也与日俱增,特别是对电力能源的需求不断提高,进一步加剧了电力能源紧缺的情况。因此,在暖通空调系统中应用节能设计是非常有必要的,不仅能够有缓解能源紧缺问题,更对建设可持续发展型社会经济具有非常重要的意义。
        关键词:暖通空调;空调系统;节能设计;设计问题

一、工程概况
        在某商业办公楼施工建设过程中,其暖通空调系统就采用了节能设计方案。该商业办公楼分为地上和地下两部分,地上十二层,地下一层,总建筑面积为19248.3平方面,楼体总高度为44.4米。在该商业办公楼中,地下一层主要为停车场设备用户,包括变电所、水泵房以及制冷机房等等。地上一层到十二层办公室。在商业办公楼暖通空调系统建设中,针对系统参数、冷热水系统、冷却水系统、风系统以及冷热源等节,都采用了节能设计,在整体上优化了暖通空调系统的节能设计方案,达到了良好的节能效果。(感觉用商业办公楼,或者其他商业大厦更好点)
        
二、科学选择设计参数
        在暖通空调系统设计过程中,对各种设计参数的选择,直接影响了暖通空调系统的实际运行性能。因此,要有效实施节能设计,必须科学选择各项设计参数,从而有效提高暖通空调系统的运行性能,提高能源利用效率,减少能源消耗,从而有效达到良好的节能效果,实现节能设计的最终目标。
        在暖通空调系统节能设计过程中,要科学选择各项参数,必须结合暖通空调系统运行的实际环境,例如温度、湿度等等,从而科学合理的选择确定各项参数。对于新风量的确定方面,在设计参数选择过程中,应注意必须充分满足清洁以及生产工艺等方面的要求,并在此前提下,最大限度地节约暖通空调系统运行过程中的能耗。
        在暖通空调系统节能设计的参数选择中,除了要考虑环境气候因素对于暖通空调系统能耗的影响之外,建筑内环境也是非常重要的影响因素,因此必须对建筑内的温度和湿度情况,进行综合分析,这是影响暖通空调系统运行负荷大小的决定性因素。所以,必须充分考虑建筑内环境对于暖通空调系统节能设计的影响,从而科学合理地选择各项参数,对暖通空调系统的各个环节,实现全面节能设计,有效提高暖通空调系统的运行效率,降低能耗,达到良好的节能效果。

三、对冷热水系统实施节能设计
        在暖通空调系统中,冷热水系统是其重要组成部分,同时也是实施节能设计的重要环节。针对这一部分的节能设计,可以从以下几个方面着手,达到降低能耗的作用:
        首先,可以考虑应用闭式循环设计方法达到节能作用。闭式循环方案能够有效减少冷热水运输过程中的能耗,除此之外还能够有效降低冷热水对管道的腐蚀作用,从而有效延长冷热水系统的使用周期。
        其次,在暖通空调系统中,冷热水的供应是非常复杂的,根据冷热水的实际供应情况,在进行节能设计时,可以使用两管分区制水系统达到节能目的。此外,四管制水系统模式也是对冷热水系统实施节能设计的有效方法。注意,在使用两管分区制水系统设计时,应分开构建冷冻水和热水循环泵,从而使节能设计的效果达到最佳。
        再次,根据实际的空气调节需求情况,对冷冻水的供应温度和制冷机的蒸发温度进行科学合理的设计,在设计过程中,要应尽量取高值,从而使暖通空调系统运行过程中,能够有效得到更低的单位制冷量,有效提高能源利用效率,从而达到良好的节能效果。
        最后,在冷热水运输过程中,必然会造成一定的能量消耗,因此在对冷热水系统进行节能设计的过程中,最为重要的一点,就是要减少冷热水运输过程中的能量消耗,从而有效达到良好的节能效果。从此方面着手进行节能设计时,可以采用减少循环水泵的运行流量的方法,进一步降低冷热水系统在运输过程中的能量消耗情况。除此之外,也可以通过增加冷冻水与供回水的温度差,实现减少冷热水运输过程中的能量消耗,最终达到节能效果。
        
四、对冷却水系统实施节能设计
        冷却水系统在暖通空调系统中发挥着至关重要的作用,是暖通空调系统中不可缺少的重要组成部分,也是进行节能设计的重点环节之一。在对冷却水系统进行节能设计的过程中,充分考虑本土的水资源情况。如果本土水资源不充足,那么就不适合使用直流式冷却水系统方式。在使用冷却塔循环方案时,能够更大程度地减少冷却水系统运行过程中的能量损耗,且在冬季也能够可作为冷源设备运行,在冷却水系统中充分发挥作用。
        设置冷却塔时,为了达到节能效果,必须保证具有良好的、洁净的设备运转条件,特别是空气交换条件必须良好,这对冷却塔运行时的能源消耗情况具有极为重要的影响。为了有效保障冷却效率,应分割冷却塔和高温区域,从而有效减少能量消耗。
        在暖通空调系统中,当必须使用多个并联的冷却塔时,要注意在设备之间做好共用联通水横槽或连通管将各个设备充分连接起来,这些共用联通水横槽或连通管在冷却水系统运行过程中,发挥着至关重要的作用,能够是保障冷却塔中水溢出与补充能够有效达到平衡的重要保障措施,而水溢出和补充的平衡,不仅能够保证冷却水系统正常运行,还能够有效减少耗能,达到良好的节能效果。注意,必须采用平接方式,将联通管与冷却塔出水管顶连接起来,还要求联通管的管径略微粗过总回水管。除此之外,在冷却塔的总供水管道和回水管道之间要建立相应的通管,还应该建立双通或三通调节阀门,从而对冷水实施有效调节,使冷水机组能够有效得到冷却水的低温防护。同时,还要注意利用出水水湿有效调节风机开关,或者使用变频模式,有效减少冷却水系统运行过程中的能耗水平,达到良好的节能效果。

五、对风系统实施节能设计
        暖通空调系统可以分为不同的空调区域,各种区域的功能和所要达成的目标也各不相同,因此在对暖通空调系统进行节能设计时,必须根据具体情况,科学合理的规划区分暖通空调系统的各个区域,然后实施科学合理的节能设计方法。在暖通空调系统中,风系统是其重要组成部分,针对风系统实施节能设计时,注意应根据实际环境以及风系统要达到的目标,科学合理的选择节能设计方案。例如,在运用在面积大、人员多或是有统一温度、湿度管控的条件下,适宜使用全空气空调模式。而对于普遍的暖通空调需求,在对空气空调系统实施节能设计时,规划设计中应尽量采用单风管关风的设计方案。除此之外,在相同的系统环境下,适宜使用变风空调系统。应且变风空调系统时,不同区块根据其实际要求,其负载情况存在着一定的差异,而且能够维持更久的低负载状态,而要达到这一效果,不同区块需要各自控温,能过有效在同一时间,实现不同区块的不同需求。运用这一节能设计方案时,必须保证总风量不变,在此前提下,还能够充分考虑具体使用情况,从而对不同区块进行科学合理的设计,从而达到提高空调风机节能效果的作用,有效减少暖通空调风系统的能源消耗。

六、对冷热源实施节能设计
        在对冷热源实施节能设计的过程中,需要对暖通空调系统使用的具体环境、能源、建筑等要素进行综合考量,对各种影响因素进行综合分析,然后才能够科学选择合适的机组设备并将其运用于暖通空调系统中,以使暖通空调系统在运行过程中,能够有效减少能源消耗量,达到良好的节能要求。在选择机组设计时,可以参考如下要求,以其为准则进行科学合理的选择:
        第一,要充分分析暖通空调系统使用地点的周边,是否具有市集、集体供热等条件,如果具备这一条件,可以利用这些供热条件作为空调热源。
        第二,如果周边具有发电站的供热和供冷技术,可以对其进行再次运用,从而科学合理地实现暖通空调系统冷热源的节能设计。
        第三,如果周边具有充足的天然气资源,可以将天然气与电能进行有机结合,形成联合供应系统作为暖通空调系统的冷热源,同时还要根据实际情况进行科学合理的调整,达到良好的节能目的。
        第四,如果周边具有丰富的自然水、地热等资源,也可以对其进行充分利用,通过使用水源热泵达成供暖与供冷任务,这也是实现冷热源节能设计的重要措施之一。
        当满足这些条件时,在应用暖通空调系统进行采暖时,应尽量不采用电热锅炉或电热水器等设施作为暖通空调的热源,这是实现冷热源节能设计的关键所在。如果周边缺少集中热源,但具有良好的电力条件,而且还具有较为优惠的用电政策和较低的电价,此外暖通空调系统的主体需要承担的供冷、供暖负载不高时,可以充分使用电力能源作为暖通空调系统的冷热源。除此之外,在对冷热源进行节能设计的过程中,要充分考虑应用热泵产生热源的条件,同时也要考虑使用化石燃料作为冷热源时,环保以及消防规范等方面对化石燃料应用提出的要求和制约。除此之外,通过削峰填谷,在晚间进行蓄热然后在日间常规时段启用的方式,也是暖通空调系统中冷热源节能设计的重要方法之一(如图1)。
图1:电力暖通空调系统

        在暖通空调系统冷热源节能设计过程中,应对照整年度空调负载变化情况,总结变化规律,并以此作为依据科学合理的确定冷水或热泵机的数量以及每台设备的容量,从而充分满足暖通空调系统在日常运行过程中,在不同情况下对冷热源的不同的需求。如果供冷负载大于28千瓦,应使用2台以上的机器;如果冬季需要进行特殊供冷,也可以使用该设施,以保证暖通空调系统的正确运行。在这种情况下,可通过计算以及合理规划,由冷却塔为暖通空调系统进行供冷提供冷水;如果暖通空调系统设施需要在全时间段内进行空气调节,面且不同区块负载存在一定的差异性,可能各自进行长时间的供冷或供热服务,那么就可以结合实际情况,如能源是否充、能源市场价格情况等等,在经济实惠的条件下,通过科学合理的计算,对水环热泵空调系统进行合理应用,从而有效达到节能效果。除此之外,结合地地的具体用电价格情况,还可以合理应用蓄冷或蓄热系统,从而实现节能降排减耗的效率,在有效提高整个空调系统的工作效率的同时,真正做好节能设计,降低暖通空调系统的能耗水平。
        
结束语:
        在暖通空调系统中,节能设计的方法有很多,而且对促进社会经济的可持续发展具有极为重要的作用。因此,设计人员应积极应用节能设计理念,结合具体情况合理应用节能设计,这不仅是一种经济行为,更是一种社会责任担当。对我国建设可持续发展型社会经济,具有极为重要的现实意义。

参考文献:
        [1]董健. 暖通空调系统节能设计问题探析[J]. 明日风尚, 2018, 000(005):P.368-368.
        [2]田浩, 成晟. 暖通空调系统节能设计思考[J]. 工程技术研究, 2018(6):214-214.
        [3]姜欢. 暖通空调系统在节能设计方面存在的问题及对策研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(011):1026.
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