李志强
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摘要：随着经济水平的提高，使用暖通空调调节室内温度的家庭越来越多，从而使得民用住宅的能耗逐年增高，使环境的调节能力面临着巨大的压力。因此本文对于夏热冬冷地区的民用住宅暖通空调节能设计是非常具有现实意义的。本文对能耗巨大的暖通空调作出了节能规划，并设计实验验证了本文的设计能够在维持暖通空调原本功能的前提下，使民用建筑内的能耗减少，既保证了建筑行业内部对于住宅舒适度的要求，也满足了国家对于可持续发展路线的规划，具有良好的设计效果，值得被大范围推广。
关键词：暖通空调；夏热冬冷；民用建筑；超低能耗
引言
在夏热冬冷地区，暖通空调在家庭中的主要作用是在夏天时降低室内温度，在冬天时升高室内温度，然而无论是升高还是降低温度都需要大量能源的支持，因此在暖通空调出现以后，建筑能耗又在原来已经很高的能耗比例上再次增加。基于此，本文对于夏热冬冷地区民用建筑暖通空调的超低能耗做出相应的设计，以降低暖通空调在夏热冬冷地区的能耗，从而满足我国可持续发展的路线要求。设计实验，将本文研究的超低能耗暖通空调所消耗的能源与传统的暖通空调所消耗的能源进行对比，通过计算冬天和夏天两种暖通空调所需能耗，判断在耗能方面两种方法的优劣。
1民用住宅超低能耗暖通空调设计
1.1暖通空调的系统自控变频功能设计
系统自控变频功能可通过选用最先进的智能化设备来降低暖通空调的耗能，减少暖通空调在运行过程中发生余热浪费现象，从而降低能源的消耗，达到节能环保的目的。在以往的暖通空调系统结构中，暖通空调的额定功率是很难进行自动调整的，这样会使得低负荷时暖通空调不能自动降低功率，高负荷时暖通空调也不能提高功率。而系统自控变频功能的设计使得暖通空调能够人性化地根据室内温度自行控制自身功率，最大程度地避免能源浪费现象。如果不满意系统提供的温度，居民还可以通过遥控器自行调整暖通空调的温度。在系统自控变频系统中，最核心的设备是暖通空调的热回收系统。热回收系统能够通过换热器或余热交换器利用回风回收室内的热能余量，减少暖通空调的能量损耗。
1.2风机排管设计
风机排管系统分为水系统和风系统两个子系统，通过对暖通空调内部的水和风来控制整个空调体系的功能实施和能耗 情况。在整个暖通空调的系统能耗中，除了暖通空调内部系统 外，向外传递热能的水系统和节能风系统是耗能最大的系统， 因此设计人员可以通过优化这两个系统来降低空调操作这两 个系统时的能耗需求，以达到节能的目的。在整个超低能耗 的风机排管系统设计中，应时刻注意 3 个方面: ①在一定范围内提高水流回路对应温差，以人体感官为标准，使整个水流回 路中的水温平均值相应地升高或降低，以此达到降低能耗的目的。②降低水流流速，将低流速作为给水系统的最佳运行模式，并与系统自控变频系统相结合，降低水泵的热量传输耗电量，在保证暖通空调稳定运行的前提下，确保暖通空调以超低能耗工作。③还需要做好室内的CO平衡，保障室内空气质量，建设能够保证不与外界进行热量交换的通风系统。
1.3冷热源选配设计
在设计超低能耗的暖通空调时，需要加强对于冷热源的选配，以保证暖通空调能够以最低能耗运行。在夏热冬冷地区，夏天一般较为炎热，冬天非常寒冷，因此暖通空调制冷和制热系统的负荷在夏冬两季较大，且运行时间很长，这使得夏热冬冷地区的冷热源选配在节能设计领域非常重要。在暖通空调内部结构中，冷源一般为来自于离心机冷水机组或者螺旋杆制冷机，热源一般来自于热水锅炉。可以通过实际情况的不同对暖通空调的冷热源选配进行相应的调整，在保证安全稳定的前提下，实现节能的目的。
2仿真实验
通过仿真实验的形式设计对比实验，将本文中设计的超低能耗暖通空调设计方案所需要的建筑能耗与传统的暖通空调所需能耗进行对比分析，以验证设计是否能够降低能耗。
2.1实验准备工作
本实验使用DeST软件作为系统平台，DeST是一款用于计算建筑环境的空调供暖系统模拟软件平台，拥有较为完善的计算分析功能，是十分出色的能耗模拟软件。首先在软件内部构建一个民用建筑的设计图，并建立一个夏热冬冷地区的暖通空调能耗公式:
其中，y表示整体能耗值；φij表示各个节点的热能影响系数；λ2表示各个节点的建筑材料在热能传导上的物理特性；qj表示各个变量对于建筑能耗的影响系数；τ、η均为热平衡参数。通过这个公式能够清楚地计算出在使用暖通空调后建筑内部各组分的温度值，以及其能耗总量。该建筑在使用暖通空调时的具体数据如下:在夏季，供暖面积为120m2时，室内初始温度为35℃，目标温度为25℃，空调运行时间为18h；在冬季，供暖面积为120m2时，室内初始温度为-15℃，目标温度为20℃，空调运行时间为24h。
在民用建筑设计图的基础上根据本文设计的方案对建筑进行修改，使之成为能够以超低能耗使用暖通空调的建筑，并套用公式(1)，求出此建筑在夏天和冬天时使用暖通空调的能耗。
2.2实验结果分析
将实验得到的数据以Matlab软件进行分析，得到最终的结果数据如下:本设计方案中，夏季每天能耗总量为9．42万kW·h，冬季每天能耗总量为5．29万kW·h；传统设计方案中，夏季每天能耗总量为23．90万kW·h，冬季每天能耗总量为11．41万kW·h。
使用本文的超低能耗暖通空调设计方法之后，夏天的空调能耗能够降为传统设计的1/3，冬天供暖能耗能够降为传统设计的1/2。因此可以判断本试验的超低能耗暖通空调设计方法能够在不影响暖通空调功能的前提下，大幅度降低暖通空调使用过程中的能量损耗，既满足了国家的可持续发展政策，又能够保证室内居住环境的舒适，具备现实意义，可以被推广。
结语
由于民用住宅内的暖通空调对于能源消耗量过大，因此对于夏热冬冷地区民用建筑进行超低能耗暖通空调设计。在设计超低能耗的暖通空调时，首先需要设计暖通空调的系统自控变频功能，使暖通空调本身在运行时能够消耗更少的能量，然后通过设计风机排管系统降低热能输送系统的耗能，最后利用可再生的地源热泵或太阳能替换不可再生的化石能源，以实现暖通空调的超低能耗设计。通过设计仿真实验，将使用研究设计的超低耗能暖通空调所需能量与使用传统的暖通空调所需能耗进行对比，验证设计是否能够达到节能目的。
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