时间:2023-11-29 06:18:56
关键词:水源热泵; 低温地板辐射供暖; 供暖效果; 节能研究
Abstract: this article through to a district heating heating in winter indoor temperature of users visit the measurement, heating effect, at the same time, according to the relevant parameters for energy conservation research theory, system analysis and research, and concludes that the water source &heat pump low-temperature radiant floor heating system of energy conservation.
Keywords: water source heat pump; Low-temperature radiant floor heating; Heating effect; Energy research
中图分类号:TU991.11 文献标识码:A文章编号:
1 本研究的背景
我国建筑采暖能源基本都是以煤炭为主,占采暖能源总量的百分比超过70%以上,采暖期城市大气污染指标普遍超标,造成严重大气环境污染。二氧化碳造成的地球大气外层的“温室效应”,严重危害人类生存环境;烟尘、二氧化硫和氮氧化物也是呼吸道疾病、肺癌等许多疾病的根源,环境酸化、酸雨也是破坏森林、损坏建筑物的罪魁祸首。显然,运用节能系统,利用可再生能源,提高能源应用效率,降低建筑能耗,提高建筑节能效果是改善大气环境的重要途径。
通过本课题研究,推动水源热泵低温地板辐射供暖系统这一类节能技术的普及应用。它不仅可以减少住户后期建筑运行能耗费用,还能有效地减少常规化石燃料的消耗,缓解当前大气污染,更能为建筑使用者提供一个更为舒适和健康的空间。
2 水源热泵低温地板辐射供暖系统
水源热泵是一种能从自然界地下水中获取低品位热能,经过电力做功,提供可被人们所用的高品位热能的装置。热泵工作时消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,通过传热工质循环系统提高温度进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分,这样就以小部分的能源(电能)获得了更多的热量。
低温地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。它以低于60℃的低温热水为热媒,通过埋设在地板内的塑料管把地板加热,以整个地面作为散热面,均匀的向室内辐射热量,是一种对房间微气候进行调节的节能采暖系统,具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修、方便管理等特点,是一种极为理想的采暖方式。
水源热泵系统结合低温地板辐射采暖系统为小区住户提供冬季供暖,将更加的节约冬季供暖耗能。本课题将对小区水源热泵低温地板辐射供暖系统节能效果进行分析研究。
3 工程技术方案
3.1项目介绍
本工程位于河北省邢台市东部地区某县城,此县城区域内无城市集中供暖系统,且地下水资源较为丰富,故采用水源热泵低温地板辐射供暖系统。本项目总建筑面积为4.5万m2,其中住宅建筑面积为3.20万m2、首层车库及储藏室建筑面积为1.53万m2、地下储藏室建筑面积为0.53万m2、配套公建建筑面积为0.26万m2、沿街商业建筑面积为0.4万m2,此次采暖设计为住宅、配套公建及沿街商业,采暖总面积约为3.86万m2。
3.2热泵负荷计算
地下水温度常年保持在16~18℃,水源热泵系统利用地下水作热源,冬季供暖,节约大量运行费用,经济效益显著。水源热泵系统提供的供暖水温在50℃左右,回水温度在40℃左右,结合室内末端低温地板辐射供热系统,可最大限度地利用电能提取的地下水的热量为住户供暖,同时50℃左右的供暖水温可最大限度地提升地暖管的全寿命周期。根据国家相关规范和标准以及节能要求,本项目采暖热负荷取45W/m2。因此,项目总热负荷约为1737kW。
4 供暖效果研究
国家相关规范标准规定,冬季供暖室内气温应达到18℃±2℃。首先需要通过采集采暖用户室内气温,用来确定本项目水源热泵低温地板辐射供暖系统是否满足冬季供暖要求。
4.1小区供暖最不利用户冬季室内气温采集
选取了小区离水源热泵机房远端的1#楼三单元102、502,2#楼四单元102、502,3#楼四单元102、502,6#楼一单元101、501,7#一单元101、501为冬季室内气温数据采集点。在每一个采集点的最不利采暖房间装设一个温湿度记录仪,将温湿度记录仪调为每半小时自动记录一次温湿度,从而得到课题所需数据。
如最不利地区均能满足室温要求,则小区内其他地区均能满足要求。
4.2随机走访及随机抽测采暖用户供暖效果情况
为了更加清楚、全面地了解小区内整体供暖效果,除采集最不利地区采暖室内气温外,还利用随机走访和随机抽测其他采暖用户冬季室内气温的方式,了解其他用户供暖效果。如走访住户反映温度偏低,将通过实测来认真其反映情况。使本项目供暖效果这一结论更加科学、全面。
5 系统节能研究
根据《河北省居住建筑节能设计标准》DB13(J)63-2007规定,邢台市4-6层居住建筑耗热量指标为14.2W/㎡。此标准是第三阶段节能指标。[注:我国第一阶段居住建筑节能设计标准,于1986年开始实施。第一阶段节能指标是在1980~1981年通用住宅设计的建筑物耗热指标的基础上节能30%;第二阶段节能的目标是在第一阶段节能的基础上,节约30%(即所说的节能50%标准);现在执行第三阶段节能目标,是在第二阶段节能的基础上,再节约30%(即所说的节能65%标准)。] 那水源热泵低温地板辐射供暖系统节约多少能源呢?
本项目采暖面积约为3.86万㎡。项目水源热泵机组总输入功率为365.4kW,2台循环水泵运行配电功率为30kW,潜水泵运行配电功率约为110kW,其他设备约为13.5 kW,则冬季总配电功率为518.9kW,取520 kW。 则项目平均耗热量为520000W ÷38600㎡=13.5W/㎡
6 环境影响效益分析
与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。水源热泵与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比有明显的优势。锅炉供热只能将90%~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用。因此水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。水源热泵系统无任何污染,由于该机组在制热过程中无任何燃烧化学反应,不排放任何废弃物,无需设烟囱,1万平方米的建筑物一个采暖期即可节煤350吨。可推算出,本项目水源热泵低温地板辐射供暖系统每年可节煤1300多吨,环境效益显著。
7 结语
(1)与其他普通空调器相比,水源热泵低温地板辐射供暖系统与传统锅炉采暖初投资相差不大, 但运行费用低,在满足相同的热负荷条件下,水源热泵低温地板辐射供暖系统可节省运行费用。
(2)由于水源热泵低温地板辐射供暖系统无需直接消耗燃煤、天然气,使用便捷;可以有效减少温室气体的排放,对环境保护有积极的促进作用。
参考文献:
[1] 洪雯.建筑节能:绿色建筑对亚洲未来发展的重要性[M].北京:中国大百科全书出版社, 2008:1~8.
[2] 王臻. 华北地区绿色住宅建筑储能及其经济性分析研究 [D].邯郸:河北工程大学.2009:1~50.
[3] 孙凤明,尹宝泉,李娟.仿生与建筑中太阳能利用的解析[J].华中建筑,2008.3 :60-62.
[4] 清华大学建筑节能研究中心著.中国建筑节能年度发展研究报告·2007[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.1~61.
[5] 郁文红.建筑节能的理论分析与应用研究[D].天津:天津大学.2004.6:5~23.
[6] 柳孝图.建筑物理环境与设计.北京:中国建筑工业出版社,2007:24~35.
作者简介:王臻,(1985.6--),男,助理工程师,邢台矿业工程有限责任公司.
郭燕,(1986.7--),女,邢矿集团生活后勤服务分公司.
一、暖通空调系统课程的理论教学
暖通空调系统课程采用多媒体教学,多媒体技术具有图、文、声、动画并茂的特点,在课件的制作过程,我们先用文字把基本概念、基本原理表述清楚,然后配上图片,再把设备运行的动画加上,在知识中所涉及的现行的而不是过时的规范也应及时补充说明,也要把典型的电脑制作的CAD的施工图介绍给同学讨论。利用多媒体教学的条件,尽可能采用表格、图片、动画等手段,使教学内容生动、形象、通俗易懂,使抽象概念具体化,复杂问题简单化。同时多结合当前的规范《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012,使同学扩展知识面,理论联系实际。例如:当学习风机盘管时,我们先表述一下风机盘管的定义,然后把风机盘管的实物构造的照片、各种分类的实物照片、设计安装调节的原理图以及在旅馆客房的使用照片在多媒体课件上展示给同学,再用文字和CAD图说明风机盘管的两种接法,i-d分析图,控制选用计算等,结合具体工程来说明:空调区较多,建筑层高较低且各区温度要求独立控制时,宜采用风机盘管加新风空调系统;空调区的空气质量、温湿度波动范围要求严格或空气中含有较多油烟时,不宜采用风机盘管加新风空调系统。而且还要说明风机盘管加新风空调系统设计,应符合新风宜直接送入人员活动区、宜选用出口余压低的风机盘管机组,空气质量标准要求较高时,新风宜负担空调区的全部散湿量。这样同学容易理解记忆风机盘管的适应和不适应场合、应符合的规定。通过讲解空调设备,我们有意地把一些空调设备厂家选型样本介绍给同学们,例如:约克、开利、特灵、麦克维尔、冰山、台佳、天加等空调设备厂家,同学们通过不同的彩色样本,既感到新奇又容易由课堂走向市场。结合图片讲解空调设备的工作原理,学生很容易就理解风机盘管的工作原理、使用特点和分类,使学生有一个从感性认识上升到理性认识的认识飞跃过程。这种学习方法不但使学生学得轻松、有兴趣,而且还加深了学生对知识的理解,学生学到的是具有实用价值的理论知识。这种学习方法能激发学生的兴趣,能发挥学生的主观能动性,使学生学习变被动为主动,主动思考、主动提问、主动查阅课外书,学习气氛非常活跃。暖通空调系统课程的题量大、题型多,为了达到事半功倍的效果,教师从社会上大量的各种考试复习题中精选了一些有代表性的题,引导同学们分清哪些是必做的,哪些是拔高选择做的。当前我们发现虽然书店里各种考试复习题(包括历届硕士考试题和暖通设备注册师考试题)很多,但大多数没有标准答案。同学们不知道自己做的对不对,我们和同学们一起通过作业的形式做标准答案,然后在QQ群中共享标准答案。我们发现批改作业可以发现同学们毛病在什么地方,同时经常是一题多解后和同学讨论。例如,已知某房间全热冷负荷为Q=66KW,室内空气的焓值i1=48Kj/kg,室外空气的焓值i2=86Kj/kg,送风状态空气的焓值i3=33Kj/kg,新风比为M=18%,当采用最大温差送风时,则处理空气所需的冷量为多少?这道题我们用了三种不同的方法来解答,充分让同学们体会利用不同知识点来解答这道题的方法,同学觉得知识理解得比较透彻、印象比较深刻。
二、暖通空调系统课程的专业能力培养教学法
暖通空调系统课程目的是使学生学到的理论知识上升为实际能力,我们要求同学们不但要会做计算题、选择题、简述题,而且还要和同学一起利用所学专业知识来分析解决工程中的实际问题。例如:某饭店的客房内,用卧式暗装风机盘管,靠门的一侧很冷,而房间温度高达27度,把这一问题提给同学分析解决,激发了同学们主动学习的热情,通过同学们积极分析讨论,找到了解决实际工程问题的方法后也提高了同学们分析问题解决问题的能力。我们告诉同学们暖通专业有许多的规范和标准要执行,有强制性规范和一般规范,有些一定不能违反,有些尽可能去遵守。而且规范随着科技的发展也要修改和产生新的规范,我们一定要遵守最新的版本,例如:我们有《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012、《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T229-2010、《民用建筑节能设计标准》JGJ26.95,还有国务院颁布的《民用建筑节能条例》、施工验收规范《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002、《暖通空调制图标准》(GB/T500114-2001)。我们在课堂上选几套典型的比较好的实际设计施工图给同学们学习讨论,借此让同学们熟悉规范和标准,同时也让同学们了解暖通图的画图技巧和方法,例如:图层怎么设置,图块怎么插入,线宽怎么定义等等,使同学们了解一下应该出哪些图纸和图号的排序方法。我们把这些不同类型的几套施工图在同学们的QQ群中共享给大家,供同学们分析讨论用,发现同学们逐渐地由理论知识转入到实际工程中来。课程结束后我们和同学们一起用2周时间专门做了一个暖通空调系统的课程设计。我们把每班同学分成5组,然后把5套不同的建筑施工图转给相应的组,每组内部的设计参数和设计要求不同,这样就达到每个同学的课程设计都不同,要求同学按绿色建筑标准做一套完整的施工图,要求达到施工的要求,学校给提供教室和每人一台计算机,老师每天都到教室检查同学们的进度和完成情况,讲解普遍存在的问题,这样同学们按照真实的施工图做设计、计算,查设计手册、规范,CAD画图,当同学们出图时,我们让同学们先打出一张硫酸图纸看看和电脑效果有什么不同,同学们发现线宽不对了、字大小也不对了、原来不遮挡的地方也重叠了、线型也不对了,总之需要修改的地方很多,修改完再出图就没有那么多问题了,最后要每人进行答辩,2周下来同学们很忙但也收获不小,这种仿真的课程设计锻炼了同学们的读建筑图的能力,培养了运用设计规范和设计手册的能力,训练了CAD电脑制图能力,也加强了同学的互助友谊,同学们表现得都很积极。由于从头到尾老师和同学们一直在一起,情况比较了解,所以再经过答辩,成绩给的都比较合理,同学们通过课程设计学会了接到一个工程项目如何开始做设计的方法。由于专业限制同学们这次不足之处是没有真正和其他专业配合,例如没有给电气专业和结构专业提条件,没有和建筑专业配合等,没有完全按民用建筑绿色设计规范做。为了使我们培养出来的建环专业的学生符合当前暖通行业的需要,使我们的建环专业的毕业生在竞争中处于不败之地,我们进行了暖通空调系统课程教改和实践,老师们通过毕业设计和就业单位反馈情况,感觉同学们较往届学生专业水平提高了,但我们师生还要继续努力提高。我们认为专业老师需要不断加强专业学习,向其他高校老师学习,向设计院同行学习,向暖通空调设备厂家的专家学习,同时也要经常到工地现场向师傅学习,跟上暖通空调行业发展的步伐,只有老师水平提高上去了,才能不断探索提高教学效果的方法,使我们的学生通过这门课的学习,系统地掌握本专业各方面的技能,更好地服务于地方经济建设和社会发展。
作者:郭明单位:大连大学
关键词:室内采暖课程设计;底图;建筑物;供热工程
“供热工程”对于安全工程专业而言虽然是一门考查课,但对于该专业的学生而言这门课对其今后的工作有着重要的作用,有可能从事这方面的工作或相关的工作.在“供热工程”的理论课结束后有一个重要的环节就是课程设计,该课程设计为“室内采暖课程设计”.课程设计的主要目的是检验学生对“供热工程”这门课的学习成果,以及这门课在实际当中的应用.从课程设计中可以让学生学到基本的绘图知识以及一些相关专业知识,可以说该课程设计不管对安全工程专业还是建环专业的学生,对今后的工作都有着重要的现实意义.通过本课程设计,使学生掌握热负荷计算方法、设备选择计算方法和水力计算方法,培养学生做室内采暖工程设计的初步能力.该课程设计的准备工作之一是将一些基本数据给学生,这其中包括一项室外计算温度,不同地区的室外计算温度是不同的.为了在计算时能够让学生之间有所区别,也是为了避免抄袭现象,可将设计地点定为每个学生的家的所在位置.此外,不同类型门和窗的传热系数也不同,让学生选取适合的门窗,传热系数根据自己所选在课本的附表中查得即可.还有一些其他的基本数据,选取的基本原则就是在合理的前提下尽量能够做到有所区分,目的是让学生能够独立完成设计,并在设计中能有所收获.“室内采暖课程设计”的主要过程可分为以下几个部分:一是将课程设计底图给学生,依据底图进行课程设计.因为是课程设计,主要目的是让学生掌握对基本知识的了解,因此不宜过难,不应打消学生对新鲜事物的积极性.如可选取一个二层的建筑,结构可简单些,如图1所示;二是计算部分,分为热负荷计算、散热器计算和水力计算.这是该课程设计的基础,计算的准确性决定了整个设计的合理性,这部分内容在理论课授课时已讲解清楚;三是绘图设计部分,依据所要求的系统形式等进行绘图设计,这也是最重要的一部分,是与实际生活中联系最紧密的一部分.绘图设计部分建议采用AutoCAD软件进行绘制,可以锻炼学生对软件的应用能力,为今后的工作提前做好准备.那么如何让学生能够学好“室内采暖课程设计”呢?这是我们主要研究的内容,主要可以从上述的底图选取和绘图设计这两部分着手。
首先,在底图的选取上可以做些深刻的研究.由于学生一直在校上课,对于一些实际的东西掌握的并不好,对建筑图纸也不是很了解,甚至他们不能完全看懂底图.即便老师将底图讲解的再详细,他们还是不能深刻的理解,做不到一个整体的认识,就算死记硬背也不利于他们的学习效果.如图1中黑色的实心方框代表实际建筑物中的柱子,但如果只是说给学生听,他们不能有一个立体的认识.基于这一点,我们可以采取另一种方式来让学生对底图有个深刻的理解.在这方面首先需要老师来多做些工作,授课老师可以提前摘要:为了使“室内采暖课程设计”达到更好的教学效果,本研究从以下几方面着手:课程设计的底图选取,可以以实际建筑物为实例;绘图设计部分结合实验室演示实验以及实际建筑物来完成;最终成绩给定方式采用答辩成绩、平时成绩和设计成果质量成绩三部分组成.让学生更好的学习掌握“室内采暖课程设计”,可以为其今后的工作打下良好的基础,使他们掌握实际工作能力.关键词:室内采暖课程设计;底图;建筑物;供热工程“供热工程”对于安全工程专业而言虽然是一门考查课,但对于该专业的学生而言这门课对其今后的工作有着重要的作用,有可能从事这方面的工作或相关的工作.在“供热工程”的理论课结束后有一个重要的环节就是课程设计,该课程设计为“室内采暖课程设计”.课程设计的主要目的是检验学生对“供热工程”这门课的学习成果,以及这门课在实际当中的应用.从课程设计中可以让学生学到基本的绘图知识以及一些相关专业知识,可以说该课程设计不管对安全工程专业还是建环专业的学生,对今后的工作都有着重要的现实意义.通过本课程设计,使学生掌握热负荷计算方法、设备选择计算方法和水力计算方法,培养学生做室内采暖工程设计的初步能力.该课程设计的准备工作之一是将一些基本数据给学生,这其中包括一项室外计算温度,不同地区的室外计算温度是不同的.为了在计算时能够让学生之间有所区别,也是为了避免抄袭现象,可将设计地点定为每个学生的家的所在位置.此外,不同类型门和窗的传热系数也不同,让学生选取适合的门窗,传热系数根据自己所选在课本的附表中查得即可.还有一些其他的基本数据,选取的基本原则就是在合理的前提下尽量能够做到有所区分,目的是让学生能够独立完成设计,并在设计中能有所收获.“室内采暖课程设计”的主要过程可分为以下几个部分:一是将课程设计底图给学生,依据底图进行课程设计.因为是课程设计,主要目的是让学生掌握对基本知识的了解,因此不宜过难,不应打消学生对新鲜事物的积极性.如可选取一个二层的建筑,结构可简单些,如图1所示;二是计算部分,分为热负荷计算、散热器计算和水力计算.这是该课程设计的基础,计算的准确性决定了整个设计的合理性,这部分内容在理论课授课时已讲解清楚;三是绘图设计部分,依据所要求的系统形式等进行绘图设计,这也是最重要的一部分,是与实际生活中联系最紧密的一部分.绘图设计部分建议采用AutoCAD软件进行绘制,可以锻炼学生对软件的应用能力,为今后的工作提前做好准备.那么如何让学生能够学好“室内采暖课程设计”呢?这是我们主要研究的内容,主要可以从上述的底图选取和绘图设计这两部分着手.首先,在底图的选取上可以做些深刻的研究.由于学生一直在校上课,对于一些实际的东西掌握的并不好,对建筑图纸也不是很了解,甚至他们不能完全看懂底图.即便老师将底图讲解的再详细,他们还是不能深刻的理解,做不到一个整体的认识,就算死记硬背也不利于他们的学习效果.如图1中黑色的实心方框代表实际建筑物中的柱子,但如果只是说给学生听,他们不能有一个立体的认识.基于这一点,我们可以采取另一种方式来让学生对底图有个深刻的理解.在这方面首先需要老师来多做些工作,授课老师可以提前选取一栋合适的建筑物或其中的两层,再将这两层建筑绘制在图纸上形成底图,比例位置等要求跟实际建筑物相符,这样原本毫无立体感的底图就有了它实际的原型.
当在给学生布置课程设计时,先把绘制好的底图给学生,让学生自己思考一下,然后带领学生来到这个实际的建筑物里,让学生与图纸上的内容自己一一对应看一下,弄懂图纸上的每个部分究竟代表什么.所以关于该实际建筑的位置选取尽量选在校园内,这样方便学生随时去观察,如可以以教学楼或宿舍楼其中的两层为例.同时也可以考虑多选些不同类型建筑,让学生几个人形成一组,可以组内进行讨论,这样更有利于学生的学习.这样做的目的是让学生对底图有个更好的理解,即便哪个位置不清楚经过老师讲解后也会印象更加深刻.对底图的充分理解是做好这个课程设计的第一步,也会提高学生对这个设计的兴趣.关于第二部分的计算部分,在讲理论课的时候都已讲解的很清楚,在课程设计部分主要由学生自己来完成,只要求学生能够认真、细心即可,注意计算的合理性和准确性.第三部分的绘图设计部分是整个设计的核心,也是最难的部分.首先应对系统形式有个充分的理解,这部分在课本中已介绍过,系统形式包括上供上回式、下供下回式、中供式、下供上回式、混合式等.重点要理解不同系统形式的特点以及适用条件,见表1,用来确定该课程设计应该采用哪种形式.但书中只是用简单的图形来表示,如图2所示,并不能让学生有个整体的感受,很难与实际联系起来.再如该课程设计要求学生做的是机械循环热水采暖系统,如图3所示.所有这些内容教材中都是以这样简单的图形来描述的,而学生对整体性的概念是缺乏的,如干管的走向、散热器的布置位置、干管坡度坡向等的概念都不能完全理解.最好的方法就是能够让学生看到实物,这样才能加深理解和印象.在我校就给学生提供了一个便利的条件,在我校的实验室中就有这样的一个演示实验———采暖系统模拟演示实验.在这个实验中学生可以看到机械循环热水采暖系统是怎样运行的,这其中也包括了不同的系统形式.对基本概念有了更深刻的体会后,接下来就要开始实际的绘图工作,要把理解的内容绘制到图纸上,这部分内容还是要结合实际的建筑物来完成.以往课程设计时学生容易出现以下几个问题:找不到恰当的布置散热器的位置,散热器布置距墙过远或不在窗下;立管布置时位置考虑不周道,容易将立管布置在窗下或距离墙较远的位置;干管知道怎么布置,但对空间感的理解不强,干管易穿柱子.选取实际的建筑物可以让学生到现场去观察,那么这些问题就都很容易可以解决了.学生可以在实际的建筑物中进行观察,看散热器的摆放位置是否合理;立管如放在窗下会有什么不利影响;干管如何布置才更加合理.结合了实际的建筑物,相信有些问题不用老师讲学生也能有自己的理解和深刻的认识,并且印象会更加深刻.同时也能让学生对这门课有了更深的认识,清楚这门课学习的目的,也会对今后的工作有个初步的认识.
除了从底图选取和绘图设计这两部分着手之外,为了使学生能更加严肃认真对待这个课程设计,同时也为了体现公平性,关于课程设计成绩给定的方法,应采取答辩的方式.避免不了会有少数学生存在抄袭现象,采用答辩的方式可以将这部分学生挑选出来.答辩的问题主要有两个方面:一是针对图纸所画内容提出问题,如所画内容代表什么含义之类的;二是提问一些理论知识,考察学生对基本知识的掌握能力,如热负荷计算包括哪几个部分、水力计算大概过程等.对学生而言既可以知道该设计是否是他自己做的,又可以知道他对这个设计的收获有多少.而对授课老师而言这也是检验自己教学成果的好方法,看看自己还有哪些方面做的不足,可以进一步改正和提高.最后的总成绩可分为三个部分:答辩成绩、设计成果质量成绩和平时成绩.为了做出区分和有所侧重,各项比例应有所不同,如答辩成绩占30%,平时成绩占20%,设计成果质量成绩所占比例最大为50%.无论是关于底图的选取,还是关于绘图设计部分的考虑,以及成绩给定的方法的研究,所做的目的都是让学生能够对“室内采暖课程设计”产生兴趣并能够给予足够的重视.一旦对学习有了兴趣,在兴趣的带领下就可以主动去学习、主动去思考,让老师和学生在课程设计的过程中都能有所收获.尤其是对学生,学生早晚要走向社会、走向工作岗位,所掌握的技能都会成为今后工作中的重要工具,能够让他们对适应今后的工作更加有信心.
参考文献:
〔1〕陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
〔2〕贺平,孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
关键词:暖通 空调,节能 能耗
引言:能源消耗主要分三个方面:建筑能耗、工业生产和交通运输部门。在这三方面消耗中,建筑环境耗能量占国家能源消耗总量的比例较大。建筑能耗通常是指建筑物使用过程中消耗的能源,主要包括采暖、空调、降温、热水供应、炊事、家用电器和照明等能耗。其中以建筑采暖和空调能耗为主,占据了建筑总能耗的大部分。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,我国建筑能耗也日益增长。建筑能耗在社会总能耗中的比例主要决定于国家的经济情况,发达国家建筑用能一般占到全国总能耗的30%-40%;许多国家把建筑节能作为一项国策。中国作为一个发展中国家,暖通空调系统的能耗一直是建筑能耗中的大户,约占整个建筑能耗的35%以上。发展暖通空调系统节能技术是当今发展趋势,研究空调系统的节能技术与应用显得尤为重要。
一、 暖通空调节能的概念
空调:是一种用于给空间区域(一般为密闭)提供处理空气的机组。它的功能是对该房间(或封闭空间、区域)内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节,以满足人体舒适或工艺过程的要求。
节能:就是尽可能地减少能源消耗量,生产出与原来同样数量、同样质量的产品;或者是以原来同样数量的能源消耗量,生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。换言之,节能就是应用 技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法,有效地利用能源,提高用能设备或工艺的能量利用效率。
二、 暖通空调节能方面存在的主要问题:
1、暖通空调在设计以及施工管理方面存在的问题:?
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响。?目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业,甚至一部分人员根本未经过任何培训.对本专业理论知识似懂非懂,常凭经验工作,在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决。最终导致系统出现无法挽回的不良后果,给系统的运行、管理留下隐患。
2、?暖通空调的设计缺乏对节能方案的科学评价方法:?
暖通空调设计方案十分多元化。近年来,随着对节能和环保要求的不断提高.新的技术方案不断涌现,每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案,由于考虑问题的角度不同.各方面的评价结果也往往不相同,甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法,设计人员往往雾里看花,无所适从.如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案,是困扰暖通空调设计人员的重要课题。另一方面。不科学的评价方法则会起到误导的作用.造成严重损失。
3、暖通空调系统的运行管理?
除设计施工外,运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了,因此不注意对暖通空调操作人员的培训,很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识,不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。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。
三、 解决暧通空调节能问题的措施:
1合理规范设计暖通空调系统?
空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。整个暖通空调系统是一个庞大复杂的系统工程,系统的设计合理与否直接关系和影响到系统的使用性能和使用效率。因此,选取合理的设计参数。从节能的角度来确定室内温度、湿度的标准是节能的重要因素。
?2选择合适的空调方式?
最近几年来,变频空调是空调发展的一个趋势。变频空调由于具有节能和提供舒适内环境的显著特点,使空调尽可能达到节能。在冷负荷相当的情况下使用变频空调器消耗的功率仅为定频空调器的66%,在中央空调系统中,我们应采用变频技术,尤其是大型公共建筑节能的主要途径。
?3推广可再生能源的空调系统应用
普通空调发展很快,但耗电大、温室效应严重,可再生能源或低品位能源的空调系统,以节约能源、污染少、工作寿命长等优点引起世界学者的重视。比如充分利用太阳能资源,太阳能空调的应用,其实现方式主要有2?种:(?1)?先实现光-电转换,再用电力驱动常规电力制冷机进行制冷;(?2)?利用太阳的热能驱动进行制冷。
4改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失?
影响暖通空调系统的最大因素在于建筑维护结构的保温性,其决定着维护结构综合传热系数的大小。因此,只有严格规范建筑维护结构的保温隔热性能系数,使其达到国家规定的标准,才能更好地实现暖通空调系统的正常运行。?
5加强对冷热回收利用的深入研究?
近年来,我国对暖通空调系统的冷热回收利用的研究正蓬勃开展,如对暖通空调系统的全热回收器,卫生热水供应问题的深入探讨,都涉及到暖通空调系统的冷热回收问题,这种主流的环保方式既提高了空调系统的能源利用率,也实现了能源最大限度的利用。?
6规范暖通空调系统运行的管理?
暖通空调系统要实现规范化管理和可持续发展,必须加强对暖通空调工作人员的培训和管理,要严格执行空调操作规范和完善制度,提高管理人员的专业技术水平和道德素质。杜绝无证上岗和无经验施工,对未达到考核要求和规定的人员应二次回炉,重新培训,直到考核合格方可上岗。只有将责任落实到每个工作人员,管理人员才能根据实际情况做出调整,从而达到规定的节能效果,实现系统控制的高水平。此外,政府的相关职能部门应对此工作给予重视和支持,以实现环境效益和社会效益的双丰收。
结语:目前整个世界都即将面临能源危机的问题,我们应当努力节约不可再生能源,积极开发新能源,?积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源的应用。新能源的开发和利用日益引起世界各国的重视,它将是解决世界能源危机的根本措施。我国已有这方面的研究应用,如地源热泵系统、太阳能、水源热泵系统及太阳能、?空气能热泵系统等。这些系统高效节能、无污染,不失为一种有效利用自然能的好途径。?
关键词: 热负荷 程序 计算流程
1、引言
最近几年,由于受节能问题的推动,计算机技术应用于暖通空调工程领域中的首要问题是建筑物冷热负荷计算和建筑物能量分析。社会需求的驱使,要求把粗糙的稳态或准稳态计算方法向精确的动态计算方法过渡。在这个新兴的领域里,算法理论研究主要是对建筑热过程电算方法的研究,包括经典的稳定传热计算方法,有限差分法,谐波分析法,以及新出现的传递函数法等。其中古老的经典方法由于有了计算机做为工具,又产生了新的研究和应用动力。
在暖通空调专业所从事的设计工作中,要进行大量的重复的,繁杂的计算工作。特别是在最基本的冷热负荷计算中,需要查看大量的参数,处理大量的数据,而在不同的计算单元中又存在大量的重复性计算内容,这样就大大的降低了工作效率,同时由于计算工作的枯燥乏味,因而许多设计人员不愿详细进行计算,而采用了估算或简化计算的方法,这样就造成了负荷计算数据的不精确与不合理性。
2、开发工具的选择
随着计算机技术的普及,在各大高校计算机语言已成为我们暖通空调专业学生的必修课程,这样就为我们专业的电算化提供了契机。在这里,我以如今比较流行的计算机开发语言,微软公司的Visual Basic6.0为例(目前已成为大多数院校暖通空调专业的必修课程),来讲一下暖通专业中,有关计算程序设计的问题。Microsoft Visual Basic 开发语言是以BASIC语言为基础,可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言,是一套完全独立的开发系统,它提供了开发Microsoft Windows®应用程序的最迅速、最简捷的方法。Visual Basic最引入注目的特点就是它访问数据库的强大功能,而在我们的专业计算中这一点显得很重要,因为我们在计算中要进行大量的数据处理,并且在完整的系统计算中,数据结果能否充分共享是程序自动化程度、功能是否完善的重要因素。Visual Basic6.0不仅引入了功能强大的ADO作为存取数据的新标准,还提供了新的数据环境设计器,使得数据库编程更为灵活、简便。数据库表的索引是比表搜索更快的排序列表。每个索引输入项指向其相关的数据库行。
3、程序的实现流程
3.1 控制中心设计
在进行程序设计之前,首先我们先要明确一下,我们要求程序能给我们提供什么样的功能,这样我们才能通过开发工具来实现我们的目的。我们知道程序的关键是计算的准确性问题,但同时也要保证她的易用性,在进行专业的计算之前,我们需要对整个程序作一个整体设计,如下图所示,我们对控制中心作以下功能设计:
能够进入各计算模块,并方便返回控制中心; 完成对用户参数的设置修改; 提供各计算模块的输出
这样设计的目的在于各计算模块之间是相互独立的,设计是通过控制中心对各模块起到协调组织的作用,而同时,各个模块又是独立的,这样方便我们对各个模块分开设计。完成了计算中心的设计我们就可以分开进入各个计算模块的设计过程了,由于篇幅的限制,在这里我谨以供暖热负荷计算模块为例,向大家介绍一下程序的实现过程,希望能给同仁们共享。
3.2 热负荷计算模块
供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。与控制中心的设计思路相同,我们首先需要明确我们想要达到的目的,考虑热负荷计算的特点及程序使用的方便,我们对程序作以下功能设计:
为每一工程设置独立的存储空间; 能够对将要进行的工程计算项目进行管理,如新建、删除等; 能够重复进入已建立但未完成工程项目地继续计算过程; 计算用气象参数的自动调入; 各种规范规定的修正系数的自动选择或输入; 能够根据不同的已知条件选择正确的计算公式; 能够完成所有工程所需项目的计算; 能够对计算数据进行保存,修改,删除等操作; 完成计算最终数据的输出,打印等。
以上问题的解决,需要对软件进行整体的规划,才能满足各部分协调一致地为系统设计热负荷的计算顺利工作。采用如下计算流程,如图示:
因为本系统可以进行工程的断点计算,所以需要对工程计算过程中的数据进行存储,故采用数据库系统来完成此项工作,首先在系统控制中心建立热负荷计算用数据库系统,而后以工程名称建立不同的数据表,每一个数据表代表一个独立计算单位,从而达到对数据随时保存的目的。
本过程为系统设计热负荷计算的核心部分,它需要完成房间9个部分的耗热量的计算过程,同时能随时存储每一部分的计算数据,对这一部分的计算程序需完成以下工作:
为每一房间建立独立的存储空间; 完成房间公用变量的存储过程; 计算包括所有可能引起房间耗热量的部分,每一部分互不影响,并能相应的存储到该房间的存储空间里; 能对各部分的计算数据进行汇总,最终得到该房间的设计热负荷; 能够对计算数据进行处理,如修改、删除、查找、打印等。 对本计算部分的程序设计如下面的流程所示:
以上各部分的计算原理大同小异,现以外墙耗热量计算为例,对软件的计算原理作一阐述:
a. 点击外墙耗热量计算选项卡,进入外墙耗热量计算过程;
b. 作为一个房间,可能不止有一面外墙,而对各面外墙来说,所使用的计算过程是相同的,这样就需要软件能重复地调用这一计算过程;
c. 在计算的过程中需要对计算数据进行存储,并查看其范围是否合适,所以软件需要提供计算数据的查看功能;
d. 计算过程中在调用外部计算工具时,需能提供传值功能,并对外门参数进行选择处理。
其计算原理流程图如下:
软件需作如下处理:
外墙传热面积的自动计算; 外墙传热系数的计算或选择; 外墙朝向的选择; 计算数据的对应处理; 与计算模块的调用接口; 计算的连续性进行处理。
对于以上问题进行如下解决,输入外墙尺寸,软件自动计算其面积;传热系数通过选择窗口进行选择输入,对于不同的朝向分别进行计算;每一方向的外墙计算调用同一计算模块,最后对各方向计算结果进行叠加处理,得到外墙部分的总耗热量;将外墙部分耗热量添加到数据库中进行存储。其软件流程如下:
其余各部分的计算原理与外墙耗热量计算原理基本相同,这里就不一一说明了,至此,供暖系统设计热负荷软件的计算流程已经全部完成。
关键词:太阳能 水环热泵 供热
1 概述
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,我国正面临着越来越大的能源压力,特别是用于采暖、空调建筑能耗的增加,已成为我国不少城市缺电的诱因。地球上的化石燃料——煤、石油、天然气等将逐渐开采枯竭,开发包括太阳能、风能在内的可再生能源利用的任务已十分迫切。所以,在提高太阳能热利用应用技术水平的同时,应积极创造条件,将现有成熟技术在实际工程中推广应用,以积累经验,通过实践进行技术的改善、提高,起到样板和示范作用。
净雅集团娱乐中心是集餐饮、洗浴、演艺综合的娱乐中心,其特点是热水用量大,对全年室内环境的舒适度要求高,用于采暖、空调和热水供应的耗能量大。为尽可能降低运行费用,减轻业主负担,我们提出了太阳能水环热泵的供热方案,利用太阳能进行冬季采暖,春、夏、秋三季供应生活热水,作到全年综合利用,并提高太阳能集热系统在冬季的热效率,得到了业主的认可和采纳,现已完成了初步设计。
2 太阳能集热系统的设计 2.1 太阳能集热器总面积的确定
太阳能集热系统能够获取的有效得热量主要受两个因素的影响,一是太阳能集热器本身的热性能质量,二是安装的太阳能集热器总面积。在相同的太阳能资源和气候条件下,为得到要求的得热量,热性能好的太阳能集热器需要安装的面积小,必须选择高效集热器,才能降低初投资,获取最大的投资收益比。为适应冬季采暖和三季供热水的要求,太阳能集热系统应是闭式循环系统,这就要求太阳能集热器应有较高的承压能力。
因此,为保证太阳能集热系统运行的高效、安全和可靠,我们采用了清华阳光集团生产的全玻璃真空管U型管式太阳能集热器。其特点是在全玻璃真空管内置入铜制U型管作为集热介质的通道,使集热器的承压能力提高至1.0Mpa。该太阳能集热器在国际权威机构瑞士Rapperswil太阳能检测中心进行的热性能测试结果,为确定太阳能集热器的面积提供了依据。
全玻璃真空管U型管式太阳能集热器的瞬时集热效率方程为:
η= 0.5608- 0.92 ( Tm-Ta ) / G ?0.010 ( Tm-Ta )2 / G
G——太阳辐照度
Tm——太阳集热器平均水温
Ta——环境温度
用该瞬时集热效率方程和北京地区20年的气象统计资料,我们分别按冬季运行和夏季运行的两个工况,逐时计算了冬夏两季在极端条件(1月、7月逐时最大总辐照度情况)和一般条件(1月、7月逐时平均总辐照度情况)下太阳能集热器的集热效率,以及单位面积的累计日得热量,即单位面积太阳能集热器的日产热水量。对所得结果进行综合分析,并参照太阳热水器企业过去的工程经验,按照最大小时热水用水量,确定基本符合用水量要求的太阳能集热器总面积。
确定太阳能集热器面积更为准确的方法,应在对太阳能热水系统进行热性能检测,得出了日热性能检测结果的基础上,再使用标准年的逐日太阳辐照量和平均环境温度,计算得出全年的单位面积逐日太阳能得热量,即年逐日单位面积太阳能产热水量。空调所负责的 “十五” 国家科技攻关课题将开发可进行太阳能热水系统全年热性能预测的计算软件,课题于2004年底完成后,将为太阳能集热系统的设计提供方便的计算工具。
2.2 太阳能集热系统设计
本工程太阳能集热系统所产生的太阳热水,在冬季作为水环热泵的热源用于采暖,在春、夏、秋三季则用于生活热水供应。这样既可达到全年综合利用太阳能的目的,又可因为水环热泵所需的一次水温度较低,而提高太阳能集热系统在冬季运行时的热效率。
根据建筑物条件,太阳能集热系统由两个分系统组成,太阳能集热器面积分别为160m2和260 m2,总面积420 m2。一般为全年热水供应使用的太阳集热器倾角应等于当地纬度,北京纬度是40度,但本工程为更加有利于冬季集热,将安装倾角加大至45度;冬季的太阳高度角低,集热器安装倾角加大,则集热器表面太阳直射辐射的入射角减小,对应的太阳辐照量增加。按夏季工况确定太阳贮热水箱的容积,每一分系统的贮热水箱容积为15m3,总容积30m3。
太阳能集热器的运行介质为防冻液,以解决冬季的防冻问题。因此,采用间接加热闭式系统,集热介质通过板式换热器加热贮热水箱中的用水,系统回水管路上循环泵前设定压膨胀罐。系统原理示意图见图1。
关键词:建筑工程 暖通方式 暖通设计
随着我国现阶段的科学技术水平和居民生活水平不断的提高,居民对住房舒适度的要求呈现出越来越高的趋势,所以建筑工程中的暖通设备也一定要跟上城市发展的步伐,满足人们的需求。然而,科技的发展带来的环境问题日益严重,比如说突显出的能源消耗以及环境污染这类问题。据统计,国家总能耗中,建筑工程的能耗所占的比重在不断的上升,而在建筑总能耗中,暖通设备所消耗的能源占据着非常大的比重。由此可见对暖通的设计方案进行科学、合理的设计,抓住绿色环保的主题,尽量减少暖通设备的能耗,能够在很大的程度上达到节约能源和保护环境的目的。
1、我国采暖的主要方式
1.1、主要方式
1.1.1集中供热:这是比较传统的供暖方式,主要又分两种:市政热力管网或小区内锅炉集中供热(现在正逐步被市政热力管网所取代)。
1.1.2分散式采暖方式:即每户独立成一个供暖体系。
常见的有3种形式:即小型户式燃油、燃气或电锅炉;电热膜及电热导体采暖方式;电暖气
1.1.3变频冷暖空调:冬季供热、夏季制冷
1.1.4水源中央空调系统:又称地源热泵,利用地下20-30米处12℃~35℃左右的地下水资源或各类水源,夏季提供5℃~7℃的冷水给房间供冷;冬季提供45℃左右的热水给房间供暖
1.1.5地热采暖:近几年一些地下有热水资源的楼盘采用了这种采暖方式
1.1.6户式热泵型中央空调系统:此系统主机为风冷式小型机组,房间内采用送风道或风机盘管
1.2、各方式优缺点
1.2.1集中供热:市热力集团把市政热力通过管线输送到住户家中是最清洁最有保证的一种供暖方式,但是在热能表未推广的阶段,能耗浪费严重,管网维护成本高,浪费水资源
1.2.2分散式采暖方式:使用灵活,但是热效率较低。
1.2.3变频冷暖空调:好处是每个房间都可以灵活控制。
1.2.4水源中央空调系统:又称地源热泵,节能环保是优点,但受地下水限制。
1.2.5地热采暖:受地热条件限制,但节能环保。
1.2.6户式热泵型中央空调系统好处是每个房间可以控制。
2、设计方案的优化
2.1 设计方案的安全性对比
设计师在设计方案时,首要考虑的问题就是暖通设备系统的安全性。其中在建筑安全要求中也包括了暖通设备系统的安全,防火、防爆、人员及重要设备、暖通设备运行等几个方面的安全。设备安全运行上主要是注意寒冷地区空调系统冬季的防冻、制冷系统的安全保护、风机联锁与电加热保护等方面。
2.2 设计方案可操作性及可调节性对比
在设计计算暖通设备系统的负荷时,设计师通常是按照全年最不利的气象条件所设计的,因此设备系统在理论上具有较高的调节性,来适应四季的气候变化情况。应根据建筑物的功用和自然环境的影响选取合理的暖通方式,并充分考虑该设备在日常运行过程中的调节和操控性能,来降低暖通设备日常运行能耗。人性化、智能化的空调设备不断推陈出新的同时,节约了劳动力,方便了人们的日常使用,然而,对于这种设备的选择往往会使一次性投资费用明显提高,与此同时对于操作和管理方面,技术含量也有所提高了。因此在设计的时候,设计师需要依照项目的详细情况,制定科学的方案。充分考虑暖通设备日常运行费用和一次性投资比较。
2.3 设计方案的可行性及可靠性对比
在资源匮乏的背景下,资源利用的问题显得尤为重要,我们应该对各种因素进行综合的考虑,尽量使资源利用最大化。在对设计方案进行选择的时候,需要依照针对相关问题的法规。设计的方案应需要满足各种变化,并符合环境保护的基本要求。例如集中供热采用低温供暖地板辐射或天花板辐射技术方案、地下水丰富的地理地段采用水源热泵方案,有地下热源条件的采用地热供暖的方案等。暖通方案的确定需要考虑的因素要非常多,比如气候的条件和现象,相关资源的供给情况的各项参数。如果建设的情况相对是比较特殊的,无法取用一定的标准,那么在参数的设计方面,要尽量保证其可行性和真实性。
2.4 设计方案的经济性对比
在方案选择中,经济性和可靠性是重要的要求,特别是在暖通设备方案中,合乎经济性才可以保证工作能够正常进行。很多工作最终的目的往往是做好节能节约。然而,就经济性而言,要保持其基本性能及设备的可靠性能,尤其是在工程的质量方面,使用的情况和档次以及设计的要求等都有必要做好把握,只有依照合适的标准才能完成好合适的项目。较低的一次投资是所有的项目都在争取的,这也是工程建筑中最重要的组成部分,只有将综合的参数做好,才能确保设计师在设计的时候能够保证投资额度的低廉和准确。
2.5 设计方案环保性对比
环境的不断恶化,使更多人意识到环保的重要性,对于政府部门更是采取了对一些建设活动进行环保评估的措施,建设各方对建筑设计的环境污染问题极大的重视。对于北方地区来说,燃煤锅炉的排烟是城市大气的一大主要污染源,这给设计师又带来了新的课题。设计方案的选择应该具有前瞻性,对未来长时间的环保问题进行充分的考虑,尽量避免建成不久的建筑物就进行改造的情况。在空调设备选型方面,尽量选择氟利昂的替代品来作为制冷剂。设计人员深刻意识到环境保护的责任感,也要注意避免给用户和建设方增加不必要的经济负担,慎重考虑设备运行时的废渣、废水、废气和噪声等污染的治理费用。
3、行业展望
城市的大型化导致土地资源越发紧张、地下和地表水资源的污染和枯竭、空气污染的强制治理、黑色能源(石油、煤炭、天然气)的枯竭、绿色清洁能源(风电、水电、核电、太阳能)的大力推广,电气设备技术的发展等各项因素的影响,可以大胆的预测在若干年后以电力驱动的暖通设备将会逐步成为建筑工程的设计主流,以取代现行集中供暖管网,这样在提高建筑舒适度的同时,减少了水资源的浪费、钢材的使用量、大量的运行维护成本和资源的浪费。
4、结束语
随着人们生活水平的不断提高,新型节能、健康、舒适的空调运行方式被越来越多的人认同。对于暖通系统,不仅给人们创造舒适环境,还应该尽量降低能源的消耗,这是暖通设计人员的持续奋斗的目标。因此建筑工程中暖通设备设计人员需要不断地总结经验,积极学习并引进先进的科学理论,优化环境,减少消耗,做到“环境友好”、“低碳环保,节能减排”的要求,促进节能型和舒适性的暖通设备长足发展。
参考文献:
[1]贾宗朴.浅析暖通空调设计安装中存在的问题[J].中小企业管理与科技(上旬刊)2011(4)
[2]李铁民.浅谈建筑工程中的暖通设计[J].中小企业管理与科技,2011(2)
关键词:智能楼宇建筑 暖通空调系统 节能降耗
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
随着国民经济的进一步发展,智能楼宇建筑面积和规模也在不断扩大。楼宇建筑作为人们日常生活学习的重要场所,其在使用过程中是一个典型的能源消耗大户,在社会能源消耗总量中占据很大比例。据大量统计文献资料和实际工作经验可知,楼宇建筑运行能耗约占全国发电总量的25%左右。因此,在能源供应紧张的今天,建筑节能已成为我国节能降耗和环境保护研究的一个重点。楼宇建筑能耗往往是使用过程产生的能耗,尤其对智能楼宇建筑而言,其内部暖通空调系统在运行过程中产生的能耗占据整个楼宇建筑能耗的60%以上,同时随着智能楼宇综合自动化水平的不断提高,暖通空调系统运行能耗在建筑能耗中所占比例还呈现上升趋势。我国城乡建设步伐的不断加快,新建建筑面积也在逐年增多(目前年增长率已超过15%),但由于受建筑行业传统建设理念、建设技术等方面因素的影响,我国智能楼宇建筑暖通空调系统标准较国外一些发达国家还存在很大差距,在运行能耗方面依然呈现增长趋势。建筑节能是我国各种节能技术方案中潜力最大、最为经济有效的节能措施,可以有效缓解我国能源紧张局面,解决社会经济快速发展与能源供应紧张间最有效节能技术措施之一。暖通空调节能是建筑节能的重要环节,在智能楼宇建筑节能中具有非常重要的战略意义,是建筑暖通空调工作人员研究的一个重要课题。
1 暖通空调系统负荷优化策略研究
智能楼宇建筑暖通空调系统负荷主要包括冷负荷和热负荷两大类,空调系统负荷统计计算的准确性、可靠性直接决定着整个暖通空调系统设计方案和运行管理过程中能否具有安全稳定、节能经济高效技术水平。在智能楼宇建筑暖通空调系统设计时,空调负荷统计计算量是确定空调系统设计方案和选择空调设备型号、容量、以及控制方案策略的最重要数据信息,而在暖通空调系统后期投运过程中,空调系统负荷量的大小、波动变化趋势等直接关乎到整个建筑暖通空调系统的综合运行管理费用。合理准确的空调系统负荷数据信息不仅可以保证整个设计方案满足智能楼宇建筑室内温度、湿度等具备良好舒适度,同时还可以采取合理的优化控制跳读方案,设计出科学合理的空调系统优化控制方案,降低建筑物内部暖通空调系统综合能耗,提高暖通空调系统能源综合利用效率,达到节能降耗的目的。长期以来,在楼宇建筑空调系统设计过程中,通常采用估算法进行暖通空调系统负荷量估计,这样在设计过程中往往采用最大负荷量来进行暖通空调控制方案设计和设备容量选型,从而造成所设计出的暖通空调系统与实际运行工况间出现较大偏差,整个空调系统经常运行在“大马拉小车”的低效运行工况中,从而造成整个楼宇建筑暖通空调系统实际运行过程中冷热负荷均较实际偏高,形成大量的电能资源浪费。也就是说,无论在设计阶段还是后期运行维护过程中,暖通空调系统的负荷优化分析统计均是系统节能降耗的关键。
任意一种智能楼宇建筑暖通空调系统负荷优化节能措施的综合性能水平,均需从技术和经济两个方面进行全面的分析研究。负荷优化节能措施在技术因素不仅要满足整个楼宇建筑暖通空调系统的基本功能需求,同时还要符合国家或行业颁发的相关技术标准,以期形成一个科学合理的高效节能暖通空调系统方案;在经济因素方面,对于楼宇建筑空调系统前期投资过程中,设计人员要充分考虑系统综合投资的经济性能,并从后期运行维护方便性、可靠性、经济性等方案评估智能楼宇建筑暖通空调系统负荷优化节能方案的实施效果,从而利用较小投资获得较佳的节能降耗经济效益。
2 暖通空调系统节能降耗技术措施
2.1 冰蓄冷空调节能技术。
冰蓄冷空调节能技术是智能楼宇建筑暖通空调系统节能研究的一个重要研究课题,利用楼宇建筑夜间用电低谷的电能资源转换成冰冷量储存起来,在白天建筑用电高峰将其通过冷量释放出来,给整个楼宇建筑空调系统提供全部或部分冷量,从而降低白天空调系统负荷量,提高整个楼宇建筑电能综合利用效率,达到节能降耗的目的。冰蓄冷空调节能系统可以将夜间低谷电能资源向白天用电高峰转移,实现对整个智能楼宇建筑供配电系统移峰填谷的节能降耗作用,同时利用电力公司分时段电价刺激机制,有效降低整个楼宇建筑空调系统运行费用,节省了整个楼宇建筑电费开支。冰蓄冷空调节能系统是智能楼宇建筑转移高峰电能、开发低谷廉价电能资源、优化空调系统能源负荷、保护生态环境的一项重要节能降耗技术措施,在建筑行业中存在很大应用前景。虽然冰蓄冷节能空调系统的后期运行费用比常规中央空调系统要低,但是其一次性投资较大,系统综合自动化水平要求较高,在很多技术功能实际应用方面还有很多不成熟因素存在,因此,在进行冰蓄冷空调节能系统设计过程中,要充分结合工程的实际情况,制定完善合理、高效经济的节能降耗方案,以满足智能楼宇建筑暖通空调系统节能降耗高效经济优化设计要求。
2.2 变风量节能技术。
智能楼宇建筑暖通空调系统变风量节能技术,是通过合理自动控制策略改变送入建筑物内部各房间(或进入末端风机盘管)的风量和温湿度参数特性,来满足建筑物房间内工作、学习、起居人员对房间不同舒适度要求,同时根据建筑物室外环境条件自动调节整个空调系统控制策略,从而实现整个暖通空调系统按需自动调节控制,达到节能降耗的目的。据一些理论分析和实际运行统计数据信息可知,将一个定风量暖通空调系统改造成自调节变风量空调系统后,在一年运行过程中所产生的能耗会减少35%以上,其节能降耗效果十分明显,在智能楼宇建筑暖通空调节能改造建设过程具有非常强大的应用前景。
2.3 变频调速节能技术。
变频调速节能技术通过改变风机电机电源频率,实现整个暖通空调系统的节能降耗自动变频调节控制。变频调速节能技术、变频空调等在智能楼宇建筑暖通空调系统中的使用,可以利用内部自动控制策略当空调系统达到设定温度后,就会自动进入低频运转阶段,从而有效提高了空调系统的能效比,达到暖通空调系统节能降耗运行控制的目的。楼宇建筑暖通空调系统增加变频调速节能技术后,其可以实现超过30%的节能效果。
此外,智能楼宇暖通空调系统还可以通过热回收技术和系统自动调节控制系统改造等节能降耗技术方案,提高暖通空调系统电能综合利用效率,达到节能降耗的目的。
参考文献
[1]涂逢祥.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2008