暖通工程中空调系统的节能工程设计
摘要：暖通空调系统是暖通工程的重要组成部分，在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。本文作者结合自己的实际经验，首先分析了暖通空调节能的重要性和可行性，接着剖析了其设计中存在的问题，在此基础上重点提出了一些改善的措施。
关键词：暖通空调;节能工程;设计措施
Abstract: the hvac system is an important part of the hvac project, in building energy saving occupy the important position, plays an important role, energy saving technology research and development and use of the hvac system, construction is the foundation of system energy saving. This paper based on their actual experience, first analysis of the hvac energy saving of necessity and feasibility, then analyzes the problems existing in the design, and based on this, this paper suggests some improvement measures.
Keywords: hvac; Energy conservation project; Measures designed
引言
我国是世界能源消费大国，能源消费量约占到目前世界消费量的20%，但是我国的人均能源消耗水平仍然很低，大约只有世界平均水平的一半。特别是暖通空调系统能耗的急剧增长，势必要求建设更多的燃煤火力发电厂，而过度地使用煤炭也必然会带来效率低、环境污染的后果，这也是我国很多城市中空气污染、品质差和大面积危害的主要原因。可见，采暖与空调能耗问题已逐步成为影响我国建筑发展和环境质量的突出重要问题。
一、暖通空调领域节能的重要性和可行性分析
随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用。用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果.现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然.如果对空调系统和建筑系统采用节能措施，那么即使到了炎热天气，也不会超过
现有电力系统峰值而停电了。
二、目前暖通空调节系统能设计中存在的问题
1、暖通空调系统的设计需要重视
空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响，然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此，我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。
2、暖通空调系统的管理人员素质待提高
运行管理在暖通空调设计中起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。为此要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。
3、政府应扶持新型空调的政策
采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。新型空调方式和控制方法的研究已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门加以扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我国的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。
三、改善暖通空调系统的节能设计的措施
1、使用可再生能源或低品位能源的空调系统
随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
2、采暖与空调水系统的补水及定压设计
(1)采暖和空调冷(热)水系统小时泄漏量是确定系统补水量、补水管管径、补水泵流量、水处理设备和补水箱容量的依据，应根据空调系统的规模和不同系统形式按系统水容量进行计算，而不应根据系统循环水量进行计算，二者相差很大。如依后者为计算依据，必然会造成补水量计算偏大，进而带来了补水管、补水泵、软水设备、补水箱的选型偏大，结果造成设备的一次投资高且运行不节能。
(2)采暖与空调冷冻(热)水系统的小时泄漏量，宜按系统水容量的10k计算;系统小时补水量取系统水容量的2%，即系统小时泄漏量的2倍;补水泵流量宜取系统小时补水量的2.5—5倍，即系统水容量的5%一10%。
(3)闭式采暖与空调冷冻(热)水系统的补水定压点宜设在循环水泵的吸人口处。采暖系统定压点的最低压力应使系统最高点的压力大于大气压力10KPa，空调冷冻(热)定压点的最低压力应使系统最高点的压力大于大气压力5KPa。补水泵的扬程应保证补水压力比系统补水定压点的压力高30～50KPa。空调水系统宜采用高位膨胀水箱定压，该方式具有安全、可靠、消耗电力相对较少、初投资低等优点。
3、采暖与空调冷冻水系统的设计
(1)采暖系统的设计
采暖系统设计得合理，采暖系统才能具备节能运行的功能。无论是住宅还是公建，合理设计节能采暖系统的主要原则有：一是采暖系统应能保证对各个房问(楼梯间除外)的室内温度能进行独立调控;二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能;三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。因此，对所有民用建筑室内热水集中采暖系统的设计都要满足上述三个原则的要求。
(2)空调冷冻水系统的设计
根据规定，除设计1台冷水机组和循环水泵的空调水系统外，空调冷冻水系统应能随着空调负荷的变化改变系统等流量，以降低空调水系统运行的能耗。目前，常用的空调冷冻水系统有以下两种形式：
一是一次泵定流量系统。系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，
宜采用负荷侧变流量、冷源侧定流量的一次泵定流量系统。
二是一次泵变流量系统。具有较大空调水泵节能潜力的大型系统，在确保设备
的适应性、控制方案和运行管理的可靠性的前提下，可采用冷源侧和负荷侧均变流量的一次泵变流量系统，且一次泵为变频调速泵。
4、保温与保冷的设计
(1)冷冻(热)水管道、空调系统风管及有关设备等，应采用高效保温材料如闭孔橡塑保温材料或带铝箔的离心玻璃棉管壳等进行保温或保冷，并应注意隔汽层的密封。冷冻水管道和空调风管不应采用开孔性材料(如岩棉材料)保冷。保温与保冷材料的厚度应按经济厚度方法计算，保冷材料的厚度还需再按防结露方法计算核算，对比后取其较大值。
(2)空调风系统设计中，不应采用土建风道作为空调系统的送风道和已经进行过冷、热处理的新风送风道。不得已而使用土建风道时，必须采取严格的防漏风和保冷措施。
5、空调冷却水系统的设计
(1)冷却塔应布置在环境清洁、气流通畅、通风良好、远离高温的地方，以确保其冷却效率。
(2)多台冷却塔并联使用时，冷却塔之间应设连通管或共用连通水槽，以避免各台冷却塔补水和溢水不均匀，造成浪费。连通管的管径宜比总回水管的管径放大一号，且与各塔出水管的连接应为管顶平接。
(3)冷却塔的总供、回水管之间，宜设旁通管并装电动两通调节阀或采三通调节阀调节控制，保证冷却水混合温度满足冷水机组对冷却水低温保护要求;并宜采用出水温度控制风机启停或变频调速控制，达到节电目的。
6、水力平衡装置的设置
在采暖与空调水系统中合理地设置水力平衡装置，是一个解决系统水力失调、降低系统能耗、创造舒适人工环境的全新解决方案和有效的技术措施，其设置原则如下：
(1)对于定流量系统，设计人员应首先通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡，即“设计平衡”;当由于管径、流速等原因的确无法做到“设计平衡”时，应考虑采用静态(手动)水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡的方式;当设计认为系统可能出现由于运行管理原因(例如水泵运行台数的变化等等)有可能导致水量较大波动时，宜采用阀权度要求较高、阻力较大的动态流量平衡阀(也称自力式流量控制阀)。
(2)对于变流量系统来说，除了某些需要特定定流量的场所(例如为了保护特
定设备的正常运行或特殊要求)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(也称自力式压差控制阀和压差调节器)。
结束语
民用建筑的采暖、通风与空气调节系统工程量大面广，其能耗在建筑总能耗中占有相当大的比例，对其设计应积极采用有关的节能措施，以达到合理有效地使用能源，促进能源、经济与环境的协调、可持续性发展。
参考文献
【1】晓明，李向东，冯晓梅.新建集中供暖住宅分户热计量系统设计与施工技术要点【J】，暖通空调，2002
【2】建设部工程质量安全监督与行业发展司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇暖通空调.动力，2007
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