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    • 暖通空調系統節能環保問題的探討
    • 2016-06-29

      1 引言

      隨著現代人們的生活理念和方式的多樣化細節化,對于建筑物內的環境要求也日益增加。暖通空調在給人們帶來舒適和高品質的居住環境的同時,亦成為建筑能耗中的大戶。據統計在發達國家中暖通空調能耗占建筑能耗的65%。以建筑能耗占總能耗的35%計算,暖通空調能耗占總能耗的比例竟高達22.75%,為此我們應該積極開發和推廣應用暖通空調節能環保的新技術、新材料和新方法。

      2 暖通空調節能環保的幾種有效措施

      2.1 提高建筑中的能源利用率

      暖通空調的節能是與建筑結構、環境分不開的,減少建筑物室內熱量向室外耗散,充分利用自然條件,對創造適宜的室內熱環境和節約能源有重要作用。建筑保溫主要從建筑外圍護結構上采取措施,同時還要從房間朝向、單體建筑的平面和體型設計,以及建筑群的總體布置等方面加以綜合考慮。

      從圍護結構上考慮,一般增大圍護結構的費用僅為總投資的3%~6%,而節能卻可達20%~40%。通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,在夏季可減少室外熱量傳入室內,在冬季可減少室內熱量的流失,使建筑熱環境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。墻體是建筑外圍護結構的主體,主要作承重用的單一墻體材料,往往達不到較高的保溫、隔熱特性,而復合墻體越來越成為墻體的主流。復合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結構,與保溫隔熱材料復合,或在框架結構中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前,新型墻體材料品種較多,主要包括磚、塊、板,如粘土空心磚、建筑砌塊、加氣混凝土、輕質板材、復合板材等。

      從規劃布局上考慮,可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風時也能形成通風,在建筑體型設計上形成風洞,使自然風在其中回旋,得到良好的通風效果,從而達到節能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。

      2.2 熱泵技術的推廣

      熱泵技術是近年來迅速發展并在建筑冷熱源中廣泛采用的技術。熱泵能夠利用少量的高品位熱能提升低品位能量(如空氣、土壤、水中所含的熱能、太陽能、工業廢熱等)的品質,從而達到節約部分高品質能量的目的,是一種高效的制熱裝置。按照使用低溫熱能的不同來劃分,熱泵一般可以分為空氣源、水源、土壤源和太陽能熱泵。

      空氣源熱泵系統簡單、安裝方便,在我國長江中下游地區,已得到相當廣泛的應用。但空氣源熱泵的缺點是熱力學性能受室外空氣溫度和濕度變化的影響較大,夏季高溫時熱泵冷凝器散熱效率回因環境溫度升高而降低;當冬季天氣冷、濕度比較大時熱泵制熱效率會大大降低,甚至室外蒸發器結霜,導致熱泵無法工作。針對夏季的問題,可以通過串并聯一個冷凝熱回收裝置,回收冷凝熱來制備衛生熱水。對于冬季蒸發器結霜的問題,通??刹捎秒娸o助加熱除霜的辦法加以解決。

      水源熱泵和土壤源熱泵統稱為地源熱泵系統,冬季從大地吸取熱量,夏季從大地吸取冷量,再由熱泵機組向建筑物供熱供冷而實現節能。由于近年來地下水短缺、地下水回灌困難,水源熱泵在工程中的應用越來越少。而土壤源熱泵是在地下埋設聚乙烯塑料管,通過其與土壤換熱,達到提取低品位熱量的目的。土壤源熱泵在應用中也存在一個關鍵問題,就是冬夏兩季向大地取熱量和排熱量應大致平衡,否則會影響熱泵機組的效率和運行的經濟性。當不平衡率大于20%時,就需要采取輔助供熱和輔助冷卻的方式,來維持土壤源的熱平衡。常見的方案有:a當建筑物冷負荷大于熱負荷時,附加冷卻塔或冷凝熱回收裝置;b當建筑物熱負荷大于冷負荷時,附加鍋爐供熱、城市熱網供熱或太陽能集熱器輔助加熱。

      太陽能熱泵的研究起步較晚,太陽輻射能量的不穩定性、周期性,使得太陽能的利用一直無法達到規?;?、單一化。目前,隨著太陽能集熱技術的發展,太陽能在制備生活熱水和在熱泵系統作附加熱源等方面,得到了很好的應用,并且其發展潛力十分巨大。

      2.3 蓄能、熱回收技術的應用

      近年來,我國城市化進程加快,城市規模越來越大,工業用電的比重相對減小。尤其是在夏季,空調用電使城市商業生活用電的峰谷差異進一步拉大,而電網本身的調峰能力不足,這造成能源利用率較低,不利于國民經濟的發展。蓄能系統的應用在一定程度上緩解了這一矛盾。蓄冷系統就是在空調系統不需要冷量或需要冷量較少的時間(夜間).利用制冷設備將冷量儲存在蓄冷介質中,并在用冷高峰時將此冷量轉移到空調系統中,減少制冷設備的運行負荷。這樣既可以利用夜間的廉價電.又可以減少白天的峰值用電負荷,達到電網“削峰填谷”的目的。

      大型綜合建筑的新風需求量很大,使得新風負荷也隨之增大。通過空調機組中的熱回收裝置,把排風中的能量轉移到新風中,對新風進行預冷或預熱,達到空調節能的目的??照{中常見的熱回收裝置有:轉輪全熱交換器、板式顯然交換器和板翅式全熱交換器。它們通常安裝在大型空調機組中,根據用戶對潔凈度和回收效率的要求,來選擇不同熱回收方式。

      2.4 空調智能控制系統的應用

      傳統的控制技術(主要是pid控制)對于工況及環境變化的適應性差,控制慣性較大,不能實現冷凍水流量跟隨末端負荷的變化而動態調節,節能效果不理想。而智能控制系統中反饋量的引入,解決了空調系統動態變化及時響應這一難題。智能控制系統主要包括模糊控制系統、神經網絡控制系統和專家控制系統等,近年來在暖通空調領域應用較多地主要是模糊控制系統。

      中央空調系統設備是按照設計負荷選定的,在日常運行中的實際負荷達不到設計容量,為了舒適和節能,通過模糊控制系統對空調設備的實際運行進行控制,使其時間輸出量和實際負荷相適應。目前對中央空調系統節能運行的控制技術主要有以下幾個方面:a采集空氣溫度、相對濕度、壓力及壓差,以及空調機組的工作狀態等參數,通過與設定的工作參數相比較,來控制水系統、風系統閥門開度,調節新風回風的比例和空調機組對應設備的啟停,以保證空調區域空氣的溫度與濕度既能在設定的范圍內滿足舒適性要求,同時空調機組也以較低的能量消耗方式運行。b測量、控制冷熱水溫度和供回水干管的壓力差,以保證機組供給的冷凍水溫度及壓力達到運行要求,從而實現室內的舒適性和系統的節能性。c對空調系統內的水泵進行變頻調速控制,以達到有效地控制水量,從而在保證供回水溫度的同時實現運行節能。

      作為制冷劑的代表r22和r134a,目前被空調領域所廣泛使用。它們同屬于溫室氣體,卻各有各的優缺點。r134a之所以被稱為環保冷媒,就是因為其odp為0,但是r134a與r22相比,其蒸發潛熱小、熱傳導率低、吸水性強、對橡膠類物質的膨潤作用較強等特性,決定了r134a在的冷凍性能、性價比和適用性上較r22要差一些。所以,在短期內理想的制冷劑并不存在。r22制冷劑與r134a類環保制冷劑,將依然在工業與民用的細分領域發揮各自作用。

      3 結語

      隨著新能源、新產品的開發,以及現有節能技術的充分利用,暖通空調已由原來的高能耗向著低碳環保轉變。在全球能源日益緊缺的今天,暖通空調系統 的節能環保性能對實現我國可持續發展有著重要意義。所以,積極推廣節能環保技術,不斷地完善節能環保設施的建設,是每一個暖通工作者的責任。

     
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