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暖通空调工程中换热器的运行节能分析李树林2

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：霍雨薇1 李树林2

[导读] 摘要：据相关统计调查数据显示，暖通空调能源消耗比例在整个建筑能耗总量中几乎占到了40%甚至更多，这就造成了能源的严重浪费，不断激化能源供求关系矛盾。

        1山东省城建设计院山东省济南市 250000
        2山东省方圆经纬设计集团有限公司山东省济南市 250000
        摘要：据相关统计调查数据显示，暖通空调能源消耗比例在整个建筑能耗总量中几乎占到了40%甚至更多，这就造成了能源的严重浪费，不断激化能源供求关系矛盾。随着时代的发展和人们生活质量的不断提高，大家对居住环境的要求越来越高，特别是近些年人们越来越意识到保护自然生态环境的重要性，所以对暖通空调节能降耗设计工作也引起了高度重视，随着我国人均居住面积的不断持续增加，各家各户基本上都会用到暖通空调，这就使能源消耗越加严重，能源供需不协调问题体现越来越明显。本文基于暖通空调工程中换热器的运行节能分析展开论述。
        关键词：暖通空调工程；换热器；运行节能分析
        引言
        我国建筑能耗占总能耗的30%以上，其中制冷和采暖能耗占建筑能耗的50%以上。现阶段我国家用空调的年销量大约为9000万台，其中冷暖空调占50%左右，如何提高空调的能效是降低建筑能耗的重要方向之一。根据实际负荷变化情况进行空调系统的容量调节技术，能够使空调的制冷或者制热能力实时匹配实际负荷变化，从而有效地提高空调能效。目前，采用的手段主要有变频压缩机、关键阀件联调变容、储液罐、多机并联压缩机组以及多种制冷方式组合调节等。虽然这些变容调节技术能够提高循环系统的适应性，但是由于空调系统忽略了定容积和工质状态变化导致不匹配的矛盾，无法合理地处理系统中多余的制冷剂，从而限制了空调系统能效的提升。
        1暖通空调的发展趋势
        暖通空调工程的主要作用在于为民用建筑、工业建筑、公用建筑及医疗、电子、航天等不同领域提供较为舒适、健康的工作、生活环境，其原理为采取通风、采暖及空气调节等功能相交融的方式，且以其独特的优势迅速在当今良好的空气环境需求市场中逐渐占据比较大的市场份额。当前，在建筑领域的实际施工过程中，已运用相对成熟的技术将其成功安装。现阶段，暖通空调已逐步成为我国城市设备设施的重要组成部分，其发展成为产业化的同时，也不断走向繁荣发展时期。
        2蒸汽节能方法
        蒸汽节能方法在暖通空调工程换热器运行中的合理应用可以大大减少暖通系统实际运行过程的能耗。在整个建筑工程中，暖通空调的主要作用就是提供生活热水和采暖，蒸汽节能在换热器中的运用可以对蒸汽资源实现重新利用，大大减轻了换热器在实际运行过程的能耗压力。我国目前常见的蒸汽节能措施主要包括蒸汽温控节能、汽水加热节能以及凝结水热能回收节能几种，主要是通过对蒸汽中的热量进行重新回收利用而达到节能目标。暖通空调供应商可以采用调节蒸汽的方式使换热器具备更好的节能条件，在换热器实际应用过程中对蒸汽进行二次回收利用，以达到节能效果。需要注意的是，针对工业建筑和民用建筑暖通空调，在应用换热器蒸汽节能方法的时候存在较大的差异，工业建筑暖通空调换热器蒸汽节能措施一般都是通过对尾气余热的回收再利用实现节能。实践证明通过对蒸汽节能方法的合理应用可以达到非常不错的节能效果。
        3实验案例分析
        首先是水质。在水质中含有很多的溶解成分，这些都会影响到换热器的腐蚀情况，还是需要进行人工处理，需要注意相关设备维护问题，对于换热系统来说，影响最大的还是管道中残存的空气，这些会对水循环产生相关的影响，氧气极容易使换热器受到相关的腐蚀，空气的溶解度、温度与压力会与设备运行安全相关联，水温升高会导致管道压力增大，气体溶解率降低，可出现气堵等现象，不利于水质的澄清。

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在使用冷却液的时候也需要关注水质，对离子浓度进行检测，需要注重水中杂质的含量，加入适量的抗腐物质。最后是进出口的温度，在温度方面，温度进一步升高也会导致腐蚀速度增快，在使用过程中还需要对供水温度进行严格控制。在对换热器的相关试验中，通过对传热系数、阻力等进行分析，试验结果如下：水流流量影响换热器传热。在实验中，我们得到的是水流量不断增大，导致换热器的传热系数也在不断上升，上升趋势较为明显，核心因素是水流量的增大导致流体雷诺数增加，进而流体内部生成相关的漩涡，流体不断增强，底层产生破裂，使得传热速度提高，在列管式、板式以及套管这三种换热器上面，结构存在着相关的差异，冷水与热水发生换热的位置主要是位于列管与外观之间，导致流动空间比较大，要想提高列管式的传热效果是远远不够的。水流流量影响换热器阻力。在试验分析之中，如果提高水流流速，能够使换热器效果产生一定的影响，导致换热器阻力不断增大，从试验效果来看，还有很多套管式和板式换热器，在水流速度方面，流速变化和流动阻力变化是正相关的，对于列管式而言，需要注重换热器的流动控制，很多流动阻力比较大。
        4系统运行管理方面
        空调系统的运行基本都是在部分负荷下进行，室外气象参数也与设计不同，那么系统的运行工况和设计就是不同的。所以在设计时我们应注意，系统部分负荷运行时，系统和设备应可调，并能使系统和设备在部分负荷工况时在高效状态下进行，避免“大马拉小车”。当室外空气的温度或者焓值低于室内空气时，要考虑尽量使用室外新风，这样可以减少空调主机开启的时间，因为一台主机能耗一般是一台新风机组能耗的几倍甚至几十倍，而此时新风的使用即降低了能耗，又对室内空气品质得到保证，这也是所谓的过程设计的重要性了。同时，空调房间一般设有排风系统，排风的空气参数与空调房间的室内空气参数相仿，如果新风在送入之前可以与部分排风混合，吸收排风的冷量或者热量，这样就可做到部分能量的回收。间歇工作的空调通风系统，尽可能在预冷时采用循环风，不引入新风。人员数量变化大的系统，最热月和最冷月的新风量应该根据人员需要自动控制新风入口阀门，调节新风量。过渡季节应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。根据室外气候的变化，合理设置被控制房间的温度，避免夏季室内过冷，冬季室内过热的现象。在绿色建筑中节地、节材的任务在建筑建成之后就完成了，但节能、节水却必须在建筑的全寿命期内的运行中体现，尤其是用能系统（包括采暖、空调、通风、照明、生活热水、电梯等），建筑本身的寿命超过50年，而其中的用能设备系统往往只有15～20年的寿命，因此在寿命期内用能系统不仅要精心维护，而且要经历数次更新、改造、升级。如果不能很好的运行维护，哪怕设计的再好，也不能达到节能的目的。
        结束语
        在暖通工程中，最为核心的一项技术就是暖通空调的节能效率，节能效率的高低一方面会对空调设备的使用产生直接影响，另一方面也是衡量暖通工程技术质量的重要标注。在实际的暖通工程技术应用过程中，一定要采用多种手段提高暖通工程的节能效率。当前，部分单位施工单位都会选择一些大型的中央空调设备。虽然大型的中央空调设备可以保持建筑物的温度不变，但是由于中央空调设备的耗能率过高，只有少数施工企业才会使用。
        参考文献：
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