暖通空调论文发表期刊推荐北大核心级期刊《价值工程》,《价值工程》创刊于1982年,是经国家新闻出版总署批准公开发行的经济综合性专业学术期刊,具有国际国内双刊号,国际刊号ISSN1006-4311国内刊号cn13-1085/N),邮发代号:18—2,主管单位:河北省科学技术协会,主办单位:中国技术经济研究会价值工程专业委员会、河北省技术经济管理现代化研究会。
《价值工程》是中国科技核心期刊(2008年入选)、中国科技论文统计源期刊。
摘要:随着国民经济的持续快速增长,建筑业获得了高速发展,与此同时,建筑业也成为一个高耗能的行业。暖通空调是建筑的重要部分,而暖通空调技术是建筑工程发展的重要技术,在近些年中,暖通空调技术也获得了飞速发展。在如今能源紧张和节能减排的大背景下,如何提高暖通空调的节能技术,从而降低整个建筑物的能耗,是今后暖通空调技术发展的新方向。本文首先介绍了暖通空调系统能耗的组成及特点,然后重点介绍了暖通空调技术的发展,包括蓄能技术、热回收技术、热泵技术、变制冷剂流量空调系统技术,最后探讨了暖通空调技术的其他节能措施。
关键词:暖通空调,节能,能耗,蓄能技术,热泵技术
一、暖通空调系统能耗的组成及特点
(一)系统能耗的组成
暖通空调系统消耗的能源主要由供热、制冷负荷的确定以及空调系统的正确合理配置、空调系统正确的布置和空气调节设备的选择以及空气调节负荷为依据的。暖通空调节能的关键是空调外界负荷和内部负荷同时决定。
(二)系统能耗的特点
暖通空调的系统能耗还体现在以下几个特点:
1、暖通空调系统从选择型号、机型设计到运行的管理上或多或少都有一些毛病和缺陷,都会对能量的利用率产生不利的影响。
2、天然资源虽然可以满足人们的需求,但是不同的住户会有不同的要求。还有季节差异,人为差异等的因素影响,这对设计的要求也是极高的。因此,我们要要善于利用各种天然的资源不要局限在一点上。包括地热能、太阳能、风能等等。通过多种资源的利用来实现降低暖通空调的能耗的目的。
3、实行冷热回收的措施来降低能耗,暖通空调系统设计到冷热量的处理,通常以互相交换的形式进行,而此时采取回收的措施,可以减少系统的能耗,提高能量的利用率。
二、暖通空调技术的发展
(一)蓄能技术
所谓蓄能,就是利用某种工作物质的特性,将能量蓄存起来。传统的蓄能技术主要是利用工作物质的潜热或显热特性,实现冰蓄冷或水蓄冷,而利工作溶液化学势能储存和转换蓄能技术已成为新近研究的热点之一。
1、蓄冷空调
蓄冷空调就是利用蓄冷介质的显热或潜热将冷量贮存起来,在用电高峰期将其释放,以满足建筑物的空调或生产工艺的需要,从而达到“移峰填谷”的目的。显热储存是通过降低蓄冷介质的温度进行蓄冷,常用介质有水和盐水;潜热储存是利用介质的物态变化来蓄冷,常用的介质是冰、共晶盐水化合物等相变物质。空调蓄冷的应用技术中,多采用冰蓄冷和水蓄冷方式。
2、蓄冰空调
冰蓄冷系统可分为静态冰蓄冷系统和动态冰蓄冷系统两种。
静态制冰:冰的制备和融化在同一位置进行,蓄冰设备和制冰部件为一体机构。具体形式有冰盘管式(盘管外融冰)、完全冻结式(盘管内融冰)和封装式蓄冰。
动态制冰:冰的制备和储存不在同一位置,制冰机和蓄冰槽相对独立。如冰片滑落式系统、冰浆式系统等。
目前在工程中实际所采用的大部分制冰系统都是静态的。
3、水蓄冷空调
水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制冷设备,以保温槽作为蓄冷设备。空调主机在用电低谷时间将4~7℃的冷水蓄存起来,空调运行时将蓄存的冷水抽出使用。水蓄冷是利用水的显热来储存冷量的,系统组成是在常规供冷系统中加入一个或多个蓄水罐。为实现冷量的储存,满足冷负荷的需要,设计合理的水蓄冷罐应能通过维持一个尽可能大的蓄水温差并防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。
4、蓄热技术
关于蓄热技术,目前我国主要使用电锅炉蓄热式系统且以水作为蓄热介质。所谓电力蓄热系统,就是以电锅炉为热源,利用低谷廉价电力,对水加热,并将其储存在蓄热水箱中,在电网高峰时段关闭电锅炉,由储存在蓄热水箱中的热水供热。其优点是不排出有害气体,无污染,无噪声,比煤锅炉、油锅炉的热效率高,又能充分利用低谷电,运行费用低。
(二)热回收技术
1、排风余热回收
一般的空调系统都要设计新风系统来稀释室内的有害物,以保证室内空气品质畜为了保证室内的风量平衡,使新风顺利进入室内,同时还要设计排风系统。对于人员集中的建筑如商场、办公楼的会议室等,新风量较大,使得空调系统中的新风负荷也随之增大;同时排风将空调房间内的空气排出室外,也是一种能量的浪费。因此充分利用排风的能量,对其进行回收,从而对新风进行预冷或预热,减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。
排风余热回收可分为显热回收和全热回收。热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翅式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。
2、制冷机组的冷凝热回收
制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合,使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器,生活用热水通过热交换器的另一侧,由于被压缩后的制冷剂温度较高,只要设计合理,它能够提供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度,可以储存在保温水箱中,满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时,亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。
(三)热泵技术
热泵可以把不能直接利用的热能(如空气、土壤、水的热能以及太阳能、工业废热等)转换为可以利用的高位热能,从而达到节约部分高位能(煤、石油、天然气、电能等)的目的。因此利用低位能的热泵技术是一条极重要的节能途径。
热泵主要分为空气源热泵和地源热泵,其中地源热泵根据地下换热介质的不同地源热泵可分为三类:一是与岩土换热的地下耦合热泵系统(也叫土壤源热泵);二是与地下水换热的地下水源热泵系统;三是与地表水换热的地表水热泵系统。新近研究中有地埋管插入建筑桩基的地源热泵系统。另外从广义上讲,还包括利用城市工业废水或民用污水做冷热源的污水源热泵,以及利用海岸近海海水作冷热源的海水源热泵等。
(四)变制冷剂流量空调系统
变制冷剂流量空调系统是一种制冷剂式空调系统,它以制冷剂作为输送介质。由于可以一台室外机带多台室内机,又称为多联机系统。变制冷剂流量空调系统采用先进的变频技术,在l5%~100%的容量范围内进行控制,并与无负荷控制相结合,根据负荷变化进行稳定的运转控制,满足不同季节负荷的调节要求。
与传统的集中空调系统相比,变制冷剂流量空调系统具有以下优点:设备少,管道简单,节省空间,布置灵活,系统采用变频技术后,室内机可单独控制,故各房间温度可独立控制,满足舒适水平,同时不需空调房间可以关闭,避免了集中控制造成的无效能源消耗。变制冷剂空调系统还可以采用全热交换器等热回收设备,提高系统的节能水平。
三、暖通空调的其他节能措施
(一)精心设计暖通空调系统如果要想实现节约能源这一目标,第一是要改善空调的设计,使其可以满足在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个极其庞大复杂的系统,系统设计是否优秀这直接会对系统的使用性能造成巨大的影响。因此,对于空调的设计方面要起到足够的重视,这直接关系到是否可以做到节约能源。
(二)进行合理的建筑规划与设计
合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计;合理设计建筑形体,以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计。
(三)降低围护结构的能耗
建筑维护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有分本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。通过改善建筑围护结构的热工性能,在夏季可减少建筑冷、热消耗。首先,提高围护结构组成部件的热工性能,一般通过改善其组成材料的热工性能实现,然后,根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,选择围护结构组合优化设计方案。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可能性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
(四)提高系统控制水平降低空调系统能耗
空调的节能措施还可以通过调整室内热湿环境参数来实现,人们的生活水平在不断提高,对居住环境的舒适性要求逐步提高,所谓舒适性是指采用空调后,人们在居住环境内感觉空气的温度、湿度、风速、环境等,都处在一个感觉舒服的状态。只有这些因素都处在符合人体舒服需求的情况下,人体的感觉才会舒服。因此在房间内综合调节这些因素,提高人体的舒适感觉。以这些参数为依据,调整空调控制参数,通过改变传统的控制指数,提高空调房间的舒适感觉,从而实现节能的目标。
结语
综上,我国的建筑业造成的能源消耗所占比例很重,而这其中所占比例最高的当属暖通空调的施工所产生的建筑能耗,节能问题已成为全球性的一个重大问题,我们应该意识到,对建筑领域的节能的必要性,还有能源的不可再生性。暖通空调新技术的发展势在必行且不可或缺,我国应继续加强在这一领域的研究和开发,大力应用暖通空调节能新技术,将节能的思想贯穿于建筑领域的各个方面,实现社会的可持续发展。
参考文献
[1]张筱虹.空调节能研究与探索[J].中国高新技术企业,2010.2.
[2]郭成斌.浅谈暖通空调的节能[J].黑龙江科技信息,2009.18.
[3]何金刚,王磊,吴杨.节能环保技术在暖通空词系统中的应用[J].建筑节能,2008.7.
[4]李树江,吕梁年,王向东.暖通空调制冷系统建模与控制现状及发展趋势[J].沈阳工业大学学报,2007.6.