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节能详情

暖通空调系统节能

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暖通空调系统包括采暖和制冷工程,均由冷热源系统、输配系统、末端系统组成,每类系统由若干子系统组成,对于暖通空调系统节能可变影响因素多,节能工作就变得复杂。

在节能设计中,三种系统需要相互融合,相互渗透,整合优化,才能使建筑低能耗、高能效运行。目前,此类节能研究内容主要是冷热源选取、输送系统的节能改造、温湿度独立控制、暖通系统中能源的再生、再利用、地道通风、耗能设备的优化运行、人员行为、自动控制优化等。

空调形式是决定设备系统能耗高低的根本因素。清华大学周欣等通过实际案例分析集中式和分散式空调系统对于居住建筑能耗的影响,由于居民空调负荷较为分散,空调使用时间不同步,造成分散式空调系统优势明显,而集中式空调系统运行管理方便,能耗可控性好,若能解决对负荷变化的可调性问题,那么居民建筑空调能耗就能达到高效率、低能耗的效果。就冷热源系统而言,空气作为热源是非常容易得到的,对南方住宅采用空气源热泵可实现小温差末端供暖、供冷、供热水功能。上海交通大学王如竹等提出空气源热泵在民用住宅设计中使用的可行性问题,制定空气源热泵冷热水系统一机多能的系统方案,并对高效低耗的优化系统设计提出了相应的思考。热泵热源种类还有水、土壤等,而在传统的热泵形式上,结合太阳能的新型热泵形式应运而生,太阳能是清洁可再生能源,作为一般热泵的辅助热源,可实现热泵热源的稳定性,长期运行的经济节能性。

能源是智能建筑的“生命源泉”,建筑设备的自动化控制系统是智能建筑的“生命动脉”,建筑设备的能耗控制成为建筑节能研究的必要项目。对于建筑设备的控制主要有空调冷水机组的水温、循环水流量、温差、冷热负荷感应控制机组启用台数,泵的启停切换,新风系统控制,风机盘管内流体温度和风速监测控制,末端其他设备的监测等,从源头、输配、末端各处智能管控,能有效避免能源浪费四。另一方面,据实例分析,通过确定新风和送风两个 耦合参数来控制室内湿平衡,进而控制热平衡,使得温湿度独立控制系统在民用建筑中有较大的适应性和节能潜力,也给自动化多项控制技能提出新要求四。结合温湿度独立控制的概念,目前利用毛细管网的空调系统来实现恒温恒湿恒氧环境的研究取得重大进步,该系统采用如蒸发冷却结合热泵形式的冷热源,以及毛细管辐射末端系统来控制温度,采用溶液除湿、蒸发冷却等形式的新风独立系统来控制湿度,最后耦合运行达到温湿度的独立控制效果,与传统空调相比,可节能约20%-60%

可再生能源的利用是节能建筑可持续生存的“呼吸器”,它的研究案例大量涌现。太阳能集热墙和集热屋顶、太阳能热水、卵石蓄热、太阳能炕、生物质能发电、燃池供暖、沼气池供燃气技术等综合利用可减少住宅能耗,这些系统在部分农村地区已有实例应用。未来,各种再生能源综合利用的耦合设计不仅可以解决建筑能耗问题,还可为社会带来良性生态循环效益。

为使节能建筑建设的可靠性、可行性增大,软件模拟成为研究的必备工具。自2010年,国家发布了建筑信息化的相关制度后,国内掀起BIM技术应用高潮,但BIM概念早在80年代就引入国内了,但很少应用到工程,而近年,又掀起第二波热潮,开始实施建筑信息模型的大量实际应用,并在2017年5月出合了《建筑信息模型施工应用标准》,于2018年1月1日起实施,可见BIM技术的发展优势愈加显赫。BlIM技术可使建筑空调和采暖系统的设计、施工和运行达到最优化,提高建设效率、降低建设成本,是目前及未来建设可行性节能建筑的重要模拟软件。同时,利用BIM数据整合管理平台开发下一代交互式建筑节能设计软件,可更便利地为节能建筑的设计提供技术支持。

建筑能耗中暖通空调能耗占到约50%左右,但空调节能往往却达不到50%,故而做好暖通系统的节能优化研究工作尤为重要。