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摘要:暖通空调系统的功能就是创造舒适、健康的室内环境。暖通空调系统参数中,除温度、湿度参数外,另外一个主要的参数就是室内空气品质,一般情况下,通过合适的措施增加室内新风量是改善暖通空调室内空调品质最有效的方法,新风量越大,室内空气品质越好。但是,新风量的增加会增加处理新风的耗能。在符合基本要求的设计条件下,用于处理新风的能耗一般要占整个空调运行费用的30%~40%。虽然人们已意识到能源紧张带来的危机,但人们追求舒适健康的环境要求是不会停步的,满足人们的这种要求与能源紧张的矛盾将会更加突出。因而空调系统中增加新风量的同时如何能做到节约能源消耗的问题是最近几年暖通空调节能研究的一个重要新课题。
关键词:现代建筑;能源消耗;建筑节能
随着社会的快速发展,中央空调已经广泛应用在商业和民用建筑,成为现代建筑中不可或缺的能耗运行系统。目前我国的能源消费很大部分依靠矿物质能源。因此,降低建筑能耗,可以很好地减少有害物质的排放,但是以损害室内环境为基础的建筑节能是不允许的。特别是对于采用集中通风和空调系统的建筑,若是为了降低建筑能耗而减少了室外新风量,则很难起到为室内空气换气并带走室内有害物质的作用。建筑节能应当确保室内环境良好的情况下,给建筑提供能减少能量消耗的设备,从而降低矿物质的能耗。
1暖通空调系统
建筑工程中的暖通空调主要包括采暖系统、通风系统以及空气调节系统,其中采暖系统主要负责为建筑内部提供所需热量,是建筑工程中不可或缺的基础功能之一。通风系统主要实现建筑物外部环境和内部环境之间的空气交换,进而实现建筑室内空气质量优化的目的。空调系统能够根据建筑用户的使用需求对室温进行有效调节,提升室内空间的舒适度。由此可见,上述几个功能系统之间属于相互依存的紧密关系。
2建筑暖通空调常见类型
建筑工程中,最为常见的暖通空调类型主要可归纳为三种:第一种为全水系统,这种类型是指在运行过程中将冷却水作为主要介质,进而实现对于建筑室温的有效调节,这种综合系统的运行稳定,结构相对来说比较灵活,因此应用频率也比较高。第二种为全空气系统,这种类型是指借助组合式的空调机组设备,实现对于建筑室内空气湿度与温度的有效控制,进而完善室内的整体环境。这种系统便于调节,因此在建筑中颇受青睐。第三种为空气-水系统,这种类型是指将空气和冷却水作为主要介质,以此实现热质交换,热质交换能够使得室内多余的热量消失,在室温过高的时候能够实现降温除湿的目的,该系统的主要特点就是降温效果显著快速,因此比较适用于温度较高地区的建筑工程中。
3建筑暖通空调设计原则
3.1节能性原则
暖通空调运行过程中产生的能耗总量较高,在建筑工程中,如何在确保暖通空调使用功能的基础上实现节能设计,一直是工程技术人员为之努力的目标。暖通设计人员进行暖通空调设计的时候也要注意节能问题,严格控制系统线路敷设长度,避免造成材料浪费,设计期间尽量应用可再生能源,合理应用地源热泵节能技术、自动温控技术、变频技术等当下被广泛应用的新型绿色技术。
3.2经济性原则
暖通空调设计作为建筑工程中的核心内容之一,设计过程中一方面要注重系统功能性和质量的控制,与此同时对于技术工艺的选择以及后续各施工环节的成本控制也是非常关键的内容,工程设计人员对于暖通空调施工期间所需材料和设备的选择也要严格控制,确保其符合建筑实际需求和成本控制标准,尽量选择环保且性价比高的设备材料,满足经济性设计原则。
3.3规范性原则
在进行暖通空调设计之前,设计人员首先需要依照工程设计规范流程对建筑工程的性质进行判断,通过对建筑楼层、高度和结构类型进行分析进而明确其为建筑之后,还要对建筑物内部用户总量、废气排放量以及空调使用时长等重要内容进行调查核实,随后按照设计标准编制设计方案。
3.4安全性原则
建筑与常规建筑类型存在一定差异,其由于层高较高,一旦发生火灾等安全事故,后果将非常严重,因此此类型建筑对于安全性有着更为严格的要求。在进行暖通空调设计的过程中,设计人员需遵守以下几个安全性设计要点。首先是暖通空调的线路安全设计。暖通空调系统借助线路能够实现设备之间的串并联连接,为防止设备运行期间出现短路等问题,线路不得存在干涉交叉等规划设计。其次是系统运行设计,设计人员不但要注重系统的功能性优化设计,还要对系统的安全运行实施有效控制,在设计过程中要对系统进行安全性参数分析,确保其稳定运行状态,并提前针对系统可能出现的运行问题制定风险应对方案。第三是暖通空调的运行环境控制。为确保系统处于安全的运行环境当中,设计人员需要排除系统运行过程中的潜在危险因素,并按照规定设置消防设备。
4全热交换器的含义
(1)全热交换器,顾名思义它不仅湿空气在其中可以进行温差势引起的显热交换,也可以进行(温差势)的潜热交换,即全热交换。全热交换器作为一种节能设备,为解决建筑物的舒适性环境的要求与能源紧缺矛盾提供有效的装置,全热交换器正是在这种矛盾日益突出的背景下受到人们的重视。全热交换器的种类很多,按芯体运动状态可分为静止式和转轮式两种全热交换器。一般情况下,静止式全热交换器芯是由平隔板与褶皱板交替排列,相邻两块褶皱板的叠放是互相垂直的,各自的两侧框条起刚性加强和密封作用,从而使两股空气按交叉流方式通过换热芯起到热、湿交换作用。(2)空调系统中增加排风量的同时也增加了新风量,夏季时的降温调节以及冬季时的供暖调节中,新风与排风之间存在比较大的热湿差,如果能对新风与排风进行全热交换,是可以用于降低新风能耗[1]。例如夏季的空调系统中,一般室内空气的温度为25±2℃、相对湿度为55±10℃,以全热交换效率65%计算,则可以节省中央空调新风处理能耗的65%,即可节省整个中央空调运行费的20%~26%,从而实现高效节能的目的。因此,在空调系统中采用全热交换器是实现既改善空调室内空气品质,又能节能的有效方法。另外,由于空气与水直接接触时也发生与上述全热交换器相似的热质交换现象,而且在制冷空调系统中起着重要的调温、控湿作用,在环境保护以及建筑节能方面也起着越来越重要的作用。
5全热交换器在暖通空调设计实际案例中的使用
以某学校实训楼为例,人均新风量按24m3/(h·人),两间100人和150人的课室共用一部全热交换器,全热交换器吊装在课室走道,在走道外墙取新风,排风百叶设于厕所排风百叶旁边;课室内的新风百叶均匀布置在多联室内机的周围,排风百叶尽量远离新风百叶,达到合理的气流组织设计的目的,如图1所示;全热交换器吊装在室内如某观礼区,人均新风量按20m3/(h·人),室外进排风百叶分别设于房间的南北面,室内进排风百叶尽量拉开距离,如图2所示。
6结语
中央空调为人们营造舒适生活和工作环境的同时,也消耗了大量的能源,随着设备额定功率的增大,以及使用数量的增加,其对能源的消耗也不断增大。据统计,我国建筑物的能耗大约占了能源总消耗量的30%。特别是采用了中央空调的建筑,其能耗约占建筑总能耗的70%,而且还呈现逐年增长的趋势。空调节能的前景很大,节能技术的开发势在必行。而全热交换器在中央空调系统中的普及使用,极大地降低了建筑能耗,达到节能减排的目的,为绿色建筑的发展添砖加瓦。
参考文献:
[1]姚培,潘文群.全热交换器在暖通空调领域的应用及研究现状[J].制冷与空调(四川),2008,22(6):130-133.
[2]于汶涛.论分析改善室内空气环境的综合措施[J].应用能源技术,2006(1):11-14.