建筑暖通空调系统节能优化设计

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　　摘要：随着我国人民生活水平的日益提高，空调的应用越来越广泛。建筑能耗中以空调和采暖为主，其能耗占建筑能耗总量的55％。与气候条件相近的发达国家相比，建筑采暖能耗尽管约为发达国家的3倍左右，但热舒适程度远不如人。作为节能建筑发展中的重要环节，建筑暖通空调系统的设计与施工直接关系到节能建筑的能耗指标与入住舒适度，所以，我们有必要进一步优化暖通工程的设计与施工策略，本文主要就设计方面做了分析和阐述。
　　关键词：建筑工程；暖通空调系统；节能
　　
　　1 建筑暖通空调系统节能设计现状分析
　　空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响。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，加上目前工程设计周期普遍较短，设计收费与设计产生的经济效益不挂钩以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，有的设计单位只求数量，忽略质量，使得设计的系统不仅初投资大，运行能耗也高，大大超过了国家标准。
　　建筑施工监理行业中暖通空调专业的从业人员水平参差不齐，非本专业院校毕业或对口专业的人员占很大一部分，甚至一部分人员根本未经过任何培训，对本专业理论只是似懂非懂，设计或施工中遇到的一些设计方案性的调整问题不能进行及时正确的处理和解决，最终导致工程出现无法挽回的不良后果，给系统的运行管理留下隐患。
　　许多设计人员对空调的运行特点及原理缺乏深入的了解，在进行空调系统设计时，往往照搬以往的空调系统的设计经验。有的设计人员不管节能效果如何，盲目追求采用新技术，认为只要是潮流技术就是节能的，实际上每种方案都有其使用条件和范围。
　　2 建筑暖通空调系统节能优化设计探讨
　　2.1 节能优化设计目标
　　优化住宅空调节能设计方案，就是选用最恰当系统方案，在满足使用要求的前提下，尽量做到一次性投资、系统运行经济、耗能低。总结以往设计经验，风系统、水系统及冷热源的不同选择导致不同的空调系统节能效果。
　　2.2 节能优化设计总则
　　设计单位应要求设计人员设计的每项暖通空调工程项目，都有较详细的冷热负荷计算书和采取了那些节能措施。施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。另外，系统在确定设计方案时，要按照“以人为本”的设计思路，做任何项目设计之前，都要深入现场，与业主进行有效沟通，结合工程的具体情况，根据负荷特性、建筑使用功能要求、当地的能源结构以及环境特点等多方面综合考虑，经过全面技术分析比较后确定出最佳的设计方案。要及时掌握各种节能新技术的原理，在设计中适当采用以获得巨大的经济效益和社会效益。我们建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的审查管理，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。
　　在设计期间，设计人员不仅要考虑空气的处理和分布，还要考虑设备管道的布置在空调系统施工的配合与协调问题，与土建、装饰、水电、消防、灯光等工种之间的配合和协调，这种协调是贯穿整个施工过程的。所以，对设计人员来讲，一个工程项目，都要自始至终跟踪其进展状况，时刻做到在线管理。
　　2.3 节能优化设计策略
　　针对空调系统减低能耗问题，在冷、热源设备的节能方面，对冷、热源设备进行优选及优化配置。所谓设备的优选和优化配置，是指相对于工程所在地区能源结构、系统负荷特性等具体条件下，最适合机组的选型和配置。设备选型及配置的优化主要依靠冷水机组或热泵机组的性能系数COP。在水系统输送节能方面，降低水系统输送能耗主要依靠，优选水泵：提高水泵的运行效率；加大供回水温差：无论是对冷水系统，或是对冷却水系统。一般都是取5℃。但如今为了减小系统流量，降低水泵能耗，有逐步加大供、回水温差，由5℃加大到8-10℃的趋向；降低水泵扬程，水流流速不宜太高，应采用经济流速，以控制系统的阻力，避免静压损失，水系统的设计应优先考虑采用闭式系统。
　　（1）空调风系统
　　水环热泵空气调节系统可以叫收建筑物内部余热，具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。对于我国北方地区办公、商业等建筑来说，建筑物内面积大，常年有稳定的大量余热，使用水环热泵空气调节系统十分有效。但对于南方地区采暖时间短或建筑物内余热很小的情况，水环热泵空气调节系统毫无节能优势。
　　针对房间空间较大、人员较多的空气调节区．如报告厅，需要新风量大，采用风机盘管系统不仅投入大，运行费用也相应增加。在这种情况下，单风管全空气的空气调节系统应为最佳选择。
　　对于各房间需要独立调节室温的建筑物，如宾馆采用风机盘管加新风系统的，可在满足客人对温度个体性要求的同时，随时开关机组，节约运行费用，节能效果良好。对没有设置集中新风、排风系统的房间，可在空调房间分别安装带热回收功能的双向换气装置，让新风与排风在该装置中进行显热或全热交换。
　　（2）空调水系统
　　由于开式系统循环水泵扬程大，需要耗费更多的能量，应采用闭式循环水系统。由于三管制水系统冷热水共用一根回水管，有冷热混合损失，宜慎用。系统管径的确定应当同时考虑到投资费用及运行费用。系统较大、阻力较高，各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时，应采用双级泵系统。在冷、热源侧与负荷侧分别设置循环水泵，可以降低电耗。二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；单级泵则更适用于系统较小或压力损失相差不大的系统。冷水机组的冷水供水和回水，其设计温差不应小于5℃。在技术可靠、经济合理的前提下宜尽量加大冷水的供水和回水的温差。空气调节水系统的定压和膨胀宜采用高位膨胀水箱方式。
　　（3）冷热源
　　空气调节系统的冷热源宜采用集中设置的冷(热)水机组或换热设备。当前各种机组、设备品种繁多，电制冷机组、溴化锂吸收武机组及蔷冷蓄热设备等各具特色，由于机组或设备的选择受占地面积、使用特征、当地能源种类、投资和运行费用、环保规定等多种因素的影响和制约，设计人员只有在充分做好上述因素的调研后，客观全面地对冷热源方案进行综合论证，才能真正达到节能、使用效果的双赢。
　　提高采暖通风与牵调系统的能量利用效率，通过减少能耗达到节能目的。采暖通风与空调系统的用能过程主要由转换，输送和使用三大部分组成。系统的能耗也丰要发生在转换、输送阶段和使用过程中，因此设计时应考虑：冷热源系统的节能；选择合适管材、管径，减少空气与水输送过程的能耗分析运行工况，合理地使系统在最小运行能耗下运行；适当加大系统自动凋节功能，减少使用过程中人为浪费。
　　（4）全系统优化
　　目前对于空调系统的节能优化研究都集中在各个设备节能的模型研究上，没有考虑系统中各个设备之间的相互影响。然而空调系统的运行是由各个设备组成的一个系统．某些设备的优化并不一定就会带来整个系统的优化，而只有整个系统优化了，才能保证系统的节能。所以在空调系统的节能研究中必须坚持系统化的观点，对整个系统进行优化。
　　结语
　　随着技术的发展，越来越多的技术将应用到空调节能中来。由于空调系统能耗的影响因素多，作用过程复杂，能源综合效率很低，因此，研究其合理的节能优化设计方法、管理方法及相应的控制系统和设备，是降低建筑能耗、提高建筑能源效率的必要手段。

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