暖通空调设计中的节能问题与对策研究

发表时间:2018/9/17   来源:《基层建设》2018年第22期   作者:喻乾金 吕丹 王晨
[导读] 摘要:目前,我国的经济正在高速发展,人民生活水平不断提高,城市化进程不断加快;伴随着人民生活质量的改善,能源的消耗也越来越多,暖通空调就是其中耗能比较多的领域,暖空空调设计及使用需要符合当前发展需求,从节能角度入手,这样才能保障我国经济增长,才能更好的提升我国综合国力。
        浙江新大新工程安装服务有限公司  浙江金华  321000
        摘要:目前,我国的经济正在高速发展,人民生活水平不断提高,城市化进程不断加快;伴随着人民生活质量的改善,能源的消耗也越来越多,暖通空调就是其中耗能比较多的领域,暖空空调设计及使用需要符合当前发展需求,从节能角度入手,这样才能保障我国经济增长,才能更好的提升我国综合国力。因此,在进行空调设计时,理应注意围护结构性能设计,理应从设备节能、系统节能保温等入手,这样才可以更好的节约能源,从而有效的提升能源利用率。
        关键词:暖通空调;节能;设计
        一、暖通空调系统能耗的构成及主要特点
        随着我国国民经济不断发展,我国城市化建设水平提升,在经济快速建设的同时,能源和环境化问题日益严重。城市化飞速发展过程中,人们的生活方式和生活水平都发生改变,能源消耗在其中占据重要的比例,随着的城市化进程加速,这个比例在快速提升。在一些发达国家,能耗消耗高达40%,建筑能耗的消耗主要有通风、采暖以及照明灯,这些消耗都是保障人们的生活水平,这些能耗消耗量在逐渐上升。从这个上升的比例上看,整个暖通空调的能耗占据建筑消耗的30%~50%,而且这个比例还逐渐上升。为了保障整个建筑物可以获得舒适的建设环境,为了保障环境建设水平,在当前建筑物设计中都会涉及暖通空调,因为暖通空调能够较好地满足人们生产生活所需。同时,暖通空调耗能即是指整个暖空空调系统的耗能。在这部分的能耗消费中,包括消除建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗及系统保温冷热耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在:第一,系统的设计、设备选型、运行管理的不合理都会降低能量使用效率。第二,维持室内空气环境所需的冷热能量品位及季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热蓄冷等。第三,暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以冷热交换的形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量。
        二、暖通空调系统节能的设计方向
        (一)负荷计算的合理性
        空调的基础数据很多,冷热负荷在其中占据着最为重要的作用,冷热负荷设计的是否合理,将直接影响着空调的空气处理设备能力,那么为了使得设计更为合理,目前上这一行业普遍都开始引进“设计指标”这一概念,这样就使得冷热负荷设计有了一个标准,使得我们估算的结果能更加的贴近于现实,这样就能使得我们的设计人员逐步开始提高对于冷热负荷计算的重视程度,从而在系统设计的时候不断地提高速度和提升准确性,以满足节能的要求。
        (二)空调设计的合理性
        取决于复杂变化的实际情况,空调的设计它会遵循一定的规律,我们的设计人员绝对不可以因为一些其它的因素,随意的减少空调系统设计的费用。我们在选择用哪种送风模式时,要依据当时的具体情况而定。比如在人员密度较大的空间内,空气流通相对来说比较差,我们就要采用新风需求控制,来达到调节空气的目的。在冬季供暖不足的时候,我们就不宜采用分层空调系统,因为这样的系统在冬季时是达不到节能的作用的,同时又达不到我们对于温度的要求,所以说我们要灵活运用设计系统,使每一个节能系统发挥出其独有与最大的特点。
        (三)设置合理的水利平衡装置
        空调水系统中水力平衡系统的设置的合理性,将直接影响着水力是否平衡、系统能耗是否降低等诸多方面, 那么这就要求我们,在进行水力系统平衡设计的时候,要尽量遵循科学的方法来设计。
        (1)对于定流量系统,我们要做到“设计平衡”,即在设计的时候要做到各个环路的水力平衡,当由于某些不可避免的外力因素造成确实无法做到“设计平衡”的时候,我们应当采用手动出调的方式来使得水力尽可能的平衡,在设计系统中考虑可能会出现由于运行管理原因导致水量波动较大时,我们应当采用动态流量平衡阀来对其进行有效的控制。
        (2)对于定流量系统我们采用上述的方法,但是对于变流量系统来说,我们在设计上要格外注意一点的是,除了某些需要特定流量的场所或特殊要求外。不应在系统中设置动态流量平衡阀,而应设置动态压差控制阀。
        (3)目前,供热系统的室外供热管线普遍存在着线路比较长的情况,这种情况就使得水力平衡的难度非常大。为了避免设计不当造成水力不平衡,一般供热系统均应在建筑物的热力入口处设置静态水力平衡阀,并应根据水力计算和建筑物内供暖系统所采用的调节方式,决定是否还要设置动态流量平衡阀(对定流量水系统而言)或动态压差控制阀(对变流量水系统而言),否则,出现不平衡问题时将无法调节。经过水力计算需要设置时,对于室内垂直单管跨越式供暖系统,其热力入口处应设置动态流量平衡阀,对于室内双管供暖系统,其热力入口应设置动态压差控制阀。
        (4)在组合式空调器、新风机组的供回水管路上宜设置动态平衡电动调节阀,该阀比采用普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
        三、当前暖通空调系统在节能方面面临的问题
        (一)暖通空调系统的设计及施工管理
        暖空空调系统的设计以及对整体空调系统的运行调节中,能够产生重大影响。然而,在实际工作过程中,如果设计不到位或者相关的设计人员不重视该设计需求,这样会在系统运行时,能耗会逐渐上升。如果有的工程设计周期比较短,那么就会容易出现设计收费以及经济效益不挂钩问题出现,设计人员为了赶时间,思考不周,一些技术型问题得不到解决,问题积累越多,越产生更大的能耗。有的设计单位为了获得更大的经济利益,他们在进行设计工作时,时常不注意实际质量,他们在乎的是设计数量,因此常常导致设计的系统不符合需求。一些设计标准甚至都已经超出了我国的规定,有的公共建筑使用的空调系统,占据整个建筑能量消耗的百分之六十。

当前,建筑行业从业的暖通空调设计人员,这些人员设计质量高低不一,人员素质素质水平不一致。很大一部分的人员还是非专业院校毕业,有些人员还是专业不对口。甚至的有的人员没有经过任何的培训就进入工作岗位,他们自身素质低,直接影响设计质量。在进行设计或施工过程中,对一些本专业出现的问题,他们的解决能力比较差,一般都会沿用传统的解决方法,问题得不到针对性解决处理,这样为暖通工程安装埋下了安全隐患。还有些设计方案就出现了问题,这些人员虽然知道问题所在,但是无法找到科学的解决方案。所有的问题最终叠加导致系统能耗放大,甚至导致系统运行得不到保障,为今后系统运行埋下严重的隐患,从而也可以清析的看出能耗增加必然导致运行费用的上升。
        (二)暖通空调系统的节能设计方案
        暖通空调设计最大的特点是“条条大道通罗马”,随着社会不断发展,当前我国出现的环保问题以及节能问题更加突出,我国一直强调建筑要进行节能设计以及环保设计。于是建筑设计开始呈现出多样的设计方案,每种技术都存在各自优缺点。面对这些设计方案,每种设计方案针对的侧重点不同,因此,最终技术的评价结果也不尽相同,如有的设计方案为节约投资或怕麻烦,对于大量的回风余热没有有组织的加以利用,设计方案缺乏较全面的比较论证。设计师也没有给甲方说明短期投资较大和长期运行节能的关系,再有,即便设计考虑了这些因素,甲方因为节约投资方面的原因而不安装,使得方案最终的问题虽是角度比较广,但没有形成统一规范要求,方案可操作性得不到保障。如何在众多的设计方案中,选择出一套科学、有效、合理的设计方案,这是当前严重困扰空调设计人员的课题。另一个问题是,缺乏科学的评价标准,在执行工作时,往往会因为设计不符合需求,而无法开展,最终的设计质量也得不到保障。
        (三)暖通空调系统运行管理
        在项目的全生命周期中,运行管理也起到十分重要的作用,在实际运行中有些单位一直错误的认为,只要设计符合需求,只要设计达标就可以。因此,常常出现管理人员培训不到位,操作人员操作水平低下等问题出现。一般这些人员需要具备一定的暖通空调管理知识,需要掌握必要的设备安装、运营理论知识。这些问题解决的唯一途径是加强人员自身素质建设,人员素质提高可以是由企业组织进行统一培训,也可以是的人员自身进行学习培训。一年四个季节中,如果只是熟悉开机、关机以及简单的冬夏季操作,过渡季节或平时不对系统进行维护、检修、保养。这样的暖通空调系统是不能满足经济发展需求的。
        四、暖通空调系统节能设计措施
        (一)精心设计
        暖通空调系统特别是一个非常复杂的系统,由各个分系统通过一定的组合成为一个完整的系统, 其中中央空调系统设计的好坏将直接影响着系统的效率与使用性能。例如暖通空调系统往往都是按最大负荷设计的,而实际运行基本上是在部分负荷下运行,如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。设计部门和设计人员在设计过程中要精心设计,采用最佳的设计方案,确保系统在高效、经济的状况下运行。
        (二)改善围护结构性能
        空调系统能耗的决定因素有很多,其中维护结构造成的热量损失不容小视,想要尽可能的减少这种热损失, 就需要尽可能的选用传热系数小的物质来作为围护结构的主要构成部分。
        (三)增强运行管理意识、水平
        空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。
        早期的我们对于空调系统控制方式认识很不到位,认为控制方式只是对于温度的控制,后期经过发展我们在控制方式上加入了对于湿度的控制,虽然在不断进步,但是这种控制方式显然也是不全面的,同时也会带来很多问题。对于这种情况,我们就要增强运行管理的意识,使得我们的设计人员不断的增加系统的控制方式,来满足人们的需要。
        (四)通过实际情况不断地调节空调方式
        随着社会的进步与发展,影响人类居住舒适性的因素运来越多,受环境制约的因素也是越来越多,不同的热湿环境参数组合在一起会形成不同的空调系统的能耗。例如在冬季,由于室内温度普遍较低,我们多采用传统的空调方式,单纯加大空调温度,就会使得热量在维护结构中的损耗加大,使得我们对于能源的利用率大大降低,如果这个时候我们不采用传统的空调模式,而是采用加大辐射热,这样就会使得热损耗显着下降,从而达到节能的目的。
        (五)推广使用可再生能源
        随着人们生活水平的提高,对于空调系统的应用越来越广泛,对于不可再生能源的消耗也在逐步增加,由于这种情况的发生,将会导致对于生态环境的破坏也随之加大。那么这就要求我们在生活中要积极研究可再生能源和能耗消耗较少的能源,来逐步取代不可再生能源的应用,希望通过我们的努力,逐步减少对于不可再生能源的使用。
        五、结束语
        随着经济社会的不断发展,人们越来越意识到节能减排对于社会发展的重要性了,我们的暖通空调设计企业与人员身上的担子也随之加重,面对这种挑战,我们在发展中势必会遇到这样那样的问题,这就需要我们的系统设计人员要不断的增强理论知识与专业技能,只有不断的学习,才能使得我国在暖通节能系统设计领域中处于领先的地位。
        参考文献
        [1]覃珠婵.暖通空调设计中的节能问题及措施探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2012(17):202-203.
        [2]杨春梅.暖通空调与节能设计的相关问题探讨[J].内江科技,2009,30(1):39-39.
                       
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