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【摘 要】本文根据对暖通节能的重要性,强调暖通节能建筑环境的影响,提出了暖通节能的改进方向。
【关键词】空调新风;热回收;建筑节能;暖通空调
0.前言
近年来,中国的GDP增长率约为10%,而只有3%到4%的能量增长率,这一趋势使我们不得不关注能源消耗问题。此外,建筑能耗(终端能源消费)占19.8%的总能源消费比例,而其中85%的为采暖能耗,采暖节能成为建筑节能的关键。可持续发展要求世界各国不仅着重于经济发展,也提出对生态的保护及资源合理的利用。绿色建筑成为现下建筑业及其他工业部门的追求目标,暖通空调作为能源和建筑环境结合最紧密的领域,对建筑节能有着至关重要的作用。
建筑节能包括建筑物理节能、暖通空调节能。合理的建筑设计,暖通空调系统的改进与创新及新能源在暖通空调中的利用,是降低空调负荷的出发点,对建筑节能有着重要的作用。
1.建筑能耗结构
建筑的能耗包括采暖,空调,通风,照明,水,能源消耗。其中以暖通空调节能以及建筑照明节能潜力最大,而空调占据了建筑耗能的绝大部分,因此建筑节能第一把握建筑空调节能。
暖通空调耗能。
空调系统能量在制冷剂系统,冷却剂系统及被冷却物质系统间传递,在达到设计送风状态点下,将冷热量由风系统输送至工作区,实现舒适或工艺要求。空调耗能分为三部分:空调系统设备耗能,输送系统耗能,空调冷热源耗能。
从暖通空调的能耗组成可以看出,送风状态(温度、湿度、洁净度等),送风量是确定空调冷、热负荷的重要因素;由空调负荷为依据对空调系统进行设计及配置, 由空调冷热负荷,不仅反映了空调系统的能耗,同时空调系统的布置和设备的选择以空调负荷为根据。是以确定空调内外负荷是研究空调节能的关键,根据负荷影响因素,利用有利环境因素,设定送风状态,强化建筑物理环境节能,改进设备,减少空调负荷。
2.建筑物理环境
空调为克服室外环境的影响,减轻室外对室内的热湿作用,保证室内设计参数,设计时充分利用有利的外环境因素,调整室内设计参数有利于暖通节能。
室外环境空气的温湿度,太阳辐射以及对建筑合理的规划设计都对暖通节能产生很大的影响。规划设计可以通过建筑布置、朝向、形状、主导风向等,优化微气候,从城市整体规划到强化建筑个体或建筑群达到节能目的。室内设计参数对节能的影响以室内温度选择为例,选择合适的室内温度,冬季供暖,在热舒适条件允许的情况下可适当减少冬季室内温度;夏季降温,气温增加均可起到节能效果。围护结构负荷比例较大的酒店或办公楼,如果夏季室内温度提高1℃,一般空调可以减少5%~10%的功率消耗。
3.暖通空调节能改进
对暖通空调节能关注点有:空调新风,热回收,再生能源应用;组合式空调机组,空调方式;系统全寿命周期成本,政府的宏观调控等。
3.1空调新风
空调新风设计应满足三个条件:保证人群对空气品质的要求;保证室内适当正压;新风量占送风量比例不可少于10%。大多情况下室内新风量根据CO2的浓度来确定,较高的新风量对室内空气品质更加有利,但会增加能量消耗,因此就需要在满足空气品质的前提下,尽可能减少设计新风量。
夏季制冷,冬季供暖,新风量大,系统的能量消耗较大,新风比例来满足室内环境质量的最低标准可适当降低。在过渡季节,空调室内通常不需冷却或供热,以100%的新风运行,则可进行有效的空调系统节能。在过度季节,在空调系统中利用自然风的天然冷量,节能和提高室内空气品质,由于自然空气冷却量具有间歇不稳定的特点,会有新鲜空气的冷却能力不能满足室内负荷的情况,因此还需要人工冷源制冷。由此可见,在冬夏季,控制新风量比例,室内外环境参数的关系是关键;过渡季保证对自然风冷量的充分利用,并由空调运作进行冷量补充,保证室内对冷量的需求,节省能耗并减少环境污染。
3.2空调系统热回收
大量余热的浪费是空调节能的重要突破点。大多数回风冷却或再热到送风状态,这部分的回风处理过程,需要消耗大量的能量;而其余的回风则排出室外,携带的冷(热)量白白浪费。若能有效进行热能回收,就能有效利用能源。在空调系统中安装能量回收装置,充分利用排气余热处理新鲜空气,且使排出气体状态接近室外状态,减少处理新风所需要的能量并减少对室外环境的影响;或将这部分能量通过热交换器提供给生活需热(冷)处;由于透光维护结构的热损失较大,可将排风通过双层玻璃,形成冬季隔冷,夏季隔热效果。
3.3再生能源
太阳能,地热能,原子能的应用,建筑自然风能等新能源的应用,减少对环境污染,降低能耗,是暖通空调系统的发展目标,也是解决能源危机的关键。
对可再生能源的应用应该注意,第一,因地制宜地利用可再生能源,发展暖通空调新技术。第二,完善可再生能源暖通空调技术和设备本身。可再生能源虽在节能环保方面有着很大的优势,但在应用时仍需注意一些问题,例如:地源热泵技术回灌地下水耗功大;太阳能,自然风能间断不稳定性,能量密度较低的特点。在研究和实际使用过程中注意和克服这些不利因素,可有效地促进绿色建筑中新能源的应用。第三,降低成本。目前对可再生能源在暖通空调中投资较高,怎样降低成本减少运行费用,真正实现可再生能源制冷技术的广泛应用也成为未来发展的关注点。
3.4暖通空调系统全寿命周期成本
目前全寿命周期成本主要针对设计阶段成本影响因素的研究,从可持续发展角度,考虑暖通空调应用的经济性与可持续性,周期成本应对空调系统从设计到长期运行的社会成本、能耗成本、环境成本、能源成本等进行综合评估(包括:系统投资,设计,安装等前期成本;使用,维护及更新改造等后期成本;环境成本;社会成本);发展为可持续发展、环境保护、能源利用、绿色建筑的评价中一项不可缺少的标准。
4.结论
随着社会发展,科技进步,对可持续发展的要求,人们在希望能有一个舒适的环境的同时,节能成为建筑领域乃至社会共同的关注点,建筑环境的合理设计及暖通空调技术的发展,是节能的重要组成部分。我们要充分重视能源环境的建筑,建筑环境与暖通空调设计协调,共同完成的节能设计,以促进现代建筑的可持续发展。
【参考文献】
[1]龙惟定.试论建筑节能的新观念[A].全国暖通空调制冷1998年学术文集[C].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[2]刘东,陈沛霖,张云坤.建筑环境与暖通空调节能,2001.
[3] 劉晓影.对暖通空调系统节能措施的分析,2007.
[4]刘映.暖通空调系统全寿命周期成本研究,2004.
[5]吴元炜.我们专业面临的发展问题.暖通空调,1998,28(1).
【关键词】空调新风;热回收;建筑节能;暖通空调
0.前言
近年来,中国的GDP增长率约为10%,而只有3%到4%的能量增长率,这一趋势使我们不得不关注能源消耗问题。此外,建筑能耗(终端能源消费)占19.8%的总能源消费比例,而其中85%的为采暖能耗,采暖节能成为建筑节能的关键。可持续发展要求世界各国不仅着重于经济发展,也提出对生态的保护及资源合理的利用。绿色建筑成为现下建筑业及其他工业部门的追求目标,暖通空调作为能源和建筑环境结合最紧密的领域,对建筑节能有着至关重要的作用。
建筑节能包括建筑物理节能、暖通空调节能。合理的建筑设计,暖通空调系统的改进与创新及新能源在暖通空调中的利用,是降低空调负荷的出发点,对建筑节能有着重要的作用。
1.建筑能耗结构
建筑的能耗包括采暖,空调,通风,照明,水,能源消耗。其中以暖通空调节能以及建筑照明节能潜力最大,而空调占据了建筑耗能的绝大部分,因此建筑节能第一把握建筑空调节能。
暖通空调耗能。
空调系统能量在制冷剂系统,冷却剂系统及被冷却物质系统间传递,在达到设计送风状态点下,将冷热量由风系统输送至工作区,实现舒适或工艺要求。空调耗能分为三部分:空调系统设备耗能,输送系统耗能,空调冷热源耗能。
从暖通空调的能耗组成可以看出,送风状态(温度、湿度、洁净度等),送风量是确定空调冷、热负荷的重要因素;由空调负荷为依据对空调系统进行设计及配置, 由空调冷热负荷,不仅反映了空调系统的能耗,同时空调系统的布置和设备的选择以空调负荷为根据。是以确定空调内外负荷是研究空调节能的关键,根据负荷影响因素,利用有利环境因素,设定送风状态,强化建筑物理环境节能,改进设备,减少空调负荷。
2.建筑物理环境
空调为克服室外环境的影响,减轻室外对室内的热湿作用,保证室内设计参数,设计时充分利用有利的外环境因素,调整室内设计参数有利于暖通节能。
室外环境空气的温湿度,太阳辐射以及对建筑合理的规划设计都对暖通节能产生很大的影响。规划设计可以通过建筑布置、朝向、形状、主导风向等,优化微气候,从城市整体规划到强化建筑个体或建筑群达到节能目的。室内设计参数对节能的影响以室内温度选择为例,选择合适的室内温度,冬季供暖,在热舒适条件允许的情况下可适当减少冬季室内温度;夏季降温,气温增加均可起到节能效果。围护结构负荷比例较大的酒店或办公楼,如果夏季室内温度提高1℃,一般空调可以减少5%~10%的功率消耗。
3.暖通空调节能改进
对暖通空调节能关注点有:空调新风,热回收,再生能源应用;组合式空调机组,空调方式;系统全寿命周期成本,政府的宏观调控等。
3.1空调新风
空调新风设计应满足三个条件:保证人群对空气品质的要求;保证室内适当正压;新风量占送风量比例不可少于10%。大多情况下室内新风量根据CO2的浓度来确定,较高的新风量对室内空气品质更加有利,但会增加能量消耗,因此就需要在满足空气品质的前提下,尽可能减少设计新风量。
夏季制冷,冬季供暖,新风量大,系统的能量消耗较大,新风比例来满足室内环境质量的最低标准可适当降低。在过渡季节,空调室内通常不需冷却或供热,以100%的新风运行,则可进行有效的空调系统节能。在过度季节,在空调系统中利用自然风的天然冷量,节能和提高室内空气品质,由于自然空气冷却量具有间歇不稳定的特点,会有新鲜空气的冷却能力不能满足室内负荷的情况,因此还需要人工冷源制冷。由此可见,在冬夏季,控制新风量比例,室内外环境参数的关系是关键;过渡季保证对自然风冷量的充分利用,并由空调运作进行冷量补充,保证室内对冷量的需求,节省能耗并减少环境污染。
3.2空调系统热回收
大量余热的浪费是空调节能的重要突破点。大多数回风冷却或再热到送风状态,这部分的回风处理过程,需要消耗大量的能量;而其余的回风则排出室外,携带的冷(热)量白白浪费。若能有效进行热能回收,就能有效利用能源。在空调系统中安装能量回收装置,充分利用排气余热处理新鲜空气,且使排出气体状态接近室外状态,减少处理新风所需要的能量并减少对室外环境的影响;或将这部分能量通过热交换器提供给生活需热(冷)处;由于透光维护结构的热损失较大,可将排风通过双层玻璃,形成冬季隔冷,夏季隔热效果。
3.3再生能源
太阳能,地热能,原子能的应用,建筑自然风能等新能源的应用,减少对环境污染,降低能耗,是暖通空调系统的发展目标,也是解决能源危机的关键。
对可再生能源的应用应该注意,第一,因地制宜地利用可再生能源,发展暖通空调新技术。第二,完善可再生能源暖通空调技术和设备本身。可再生能源虽在节能环保方面有着很大的优势,但在应用时仍需注意一些问题,例如:地源热泵技术回灌地下水耗功大;太阳能,自然风能间断不稳定性,能量密度较低的特点。在研究和实际使用过程中注意和克服这些不利因素,可有效地促进绿色建筑中新能源的应用。第三,降低成本。目前对可再生能源在暖通空调中投资较高,怎样降低成本减少运行费用,真正实现可再生能源制冷技术的广泛应用也成为未来发展的关注点。
3.4暖通空调系统全寿命周期成本
目前全寿命周期成本主要针对设计阶段成本影响因素的研究,从可持续发展角度,考虑暖通空调应用的经济性与可持续性,周期成本应对空调系统从设计到长期运行的社会成本、能耗成本、环境成本、能源成本等进行综合评估(包括:系统投资,设计,安装等前期成本;使用,维护及更新改造等后期成本;环境成本;社会成本);发展为可持续发展、环境保护、能源利用、绿色建筑的评价中一项不可缺少的标准。
4.结论
随着社会发展,科技进步,对可持续发展的要求,人们在希望能有一个舒适的环境的同时,节能成为建筑领域乃至社会共同的关注点,建筑环境的合理设计及暖通空调技术的发展,是节能的重要组成部分。我们要充分重视能源环境的建筑,建筑环境与暖通空调设计协调,共同完成的节能设计,以促进现代建筑的可持续发展。
【参考文献】
[1]龙惟定.试论建筑节能的新观念[A].全国暖通空调制冷1998年学术文集[C].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[2]刘东,陈沛霖,张云坤.建筑环境与暖通空调节能,2001.
[3] 劉晓影.对暖通空调系统节能措施的分析,2007.
[4]刘映.暖通空调系统全寿命周期成本研究,2004.
[5]吴元炜.我们专业面临的发展问题.暖通空调,1998,28(1).