论文题目暖通空调节能及新技术分析.doc
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1、 论文题目:暖通空调节能及新技术分析年级:08级供热通风与空调工程技术专业院系:机电工程与自动化学院学生姓名:高兰指导老师:陈磊 2011 年6月 暖通空调节能及新技术的分析目录第一章 暖通空调节能的重要意义1第二章 暖通空调节能方面存在的问题12.1暖通空调系统的设计及施工管理12.2暖通空调系统的节能设计方案22.3暖通空调系统运行管理2第三章 解决暖通空调系统节能的有效途径与措施23.1设计暖通空调系统,使其在高效经济的状况下运行23.2改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失43.3提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗43.4采用新型节能舒适健康的空调方式53
2、.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统53.6开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用 53.7强化系统的运行管理并提高系统控制水平5第四章 暖通空调节能新技术及应用54.1直流变频节能技术 54.2大温差水蓄冷技术 64.3地源热泵技术 6第五章 暖通空调节能前景展望 7第六章 结束语7内容摘要:随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势,而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。本文分析暖通空调节能及新技术并针对当前在节能方面面临的问题,提出解决途径与方法。关键字:暖通空调节能 技术 发展 设计Abstract: with the ac
3、celeration of urbanization and the improvement of peoples living quality, the amount of building energy consumption in China, and there is an upward trend in building energy consumption for hvac system occupies an important proportion. This paper analysis the hvac energy-saving and new technology an
4、d in view of the current problems facing in energy saving aspects and puts forward the solution ways and methods.Key word: hvac energy-saving technology development design一、暖通空调节能的重要意义 我国幅员辽阔,地域宽广。从北到南分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。我国严寒地区、寒冷地区以及夏热冬冷地区的部分城镇都需要采暖,采暖燃煤对大气造成严重污染。与此同时,我国大部分地区夏季炎热,空调又日益普及
5、,建筑空调能耗正在迅速增加。据统计,空调能耗占建筑能耗的55%左右,约占社会总能耗的20%。因此空调系统的节能不容忽视,降低空调系统的能耗对减少建筑系统总能耗的意义重大,同时对缓解用电紧张局面,优化能源结构和提高能源利用率也具有十分重要的意义。制造暖通空调,是为了向人们提供舒适高品质的生活以及室内生活产热环境。主要包括对空气温度、湿度、气流速度以及人体本身与周围建筑环境如墙面等之问的辐射热交换的改善一般家用空调能够保持人体热平衡以满足人体感官舒适需求,而大型企业用空调系统则提供生产作业所需的恒温恒湿环境,满足生产工艺要求。 二、暖通空调节能方面存在的问题 (一)暖通空调系统的设计及施工管理 暖
6、通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响,然而,在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,加之工程设计周期普遍较短,设计收费与设计产生的经济效益不挂钩,以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因,一些设计单位只求数量,忽视质量,使得设计施工完的系统不仅投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准,甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。比如通风设计中一般存在以下问题a变配电机房 电梯机房 浴室 更衣室为设计机械通风系统。b地下多层机械停车库,应视建筑功能按每辆300-500立方米每小时指标计算风量。有的设计往往只按6次换气次数计排风量,未进行比较分析。c风管串钩
7、防火分区出及重要或火灾危险性大的房间隔墙处未设防火阀。d公共建筑厨房间排油烟管道在与垂直排风管连接处未设150摄氏度防火阀。e柴油发电机房的储油间没有设排风系统。f对工业厂房,没有了解工艺布置格局,对一些散热或有害物质的工艺点,没有考虑局部排风与事故排风装置。g化学实验楼排毒系统风管没有选用耐腐蚀材料。 另外,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,采用惯用方案或甲方指定的方案,由此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
8、无法挽回的不良后果,给系统的运行、管理留下隐患,在实际工作中,由此造成的经济损失也是相当严重的。 (二)暖通空调系统的节能设计方案 暖通空调设计的特点是“条条大道通罗马”,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,是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。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。 (三)暖通空调系统运行管理 除设
9、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、解决暖通空调节能的有效措施与途径(一)设计暖通空调系统,使其在高效经济的状况下运行1、可行性和可靠性问题 能够满足使用要求,这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求,包括有关环境保护的要求;设计方案应能满足有关方面的要求(如供电、供气、供水、供热等),并应特别顾及这些条件的长期、
10、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热(冷)蓄积效应等问题。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目,应对设计方案进行全年工况分析,以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况,对非标准设备应提出详细的参数要求,并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题,尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所,如航天发射场,应考虑系统中设备的
11、工作可靠性和备份问题,进行系统工作可靠性分析。在这种情况下,室外气象参数和安全系数的确定也应特殊考虑。2、经济性比较问题经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较,这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较,显然是不合理的;如果不考虑舒适性的区别,对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较,显然不可能做出正确的选择;如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较,对集中式空调方案显然是不公平的。一次投资是投
12、资方最为关注的一个参数,在计算投资时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备、管道、材料的投资,而且应包括各种相关收费(如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等),相应的安装、调试费用,相关的工程管理等各种收费,相关水处理和配电与控制投资,机房土建投资与相应室外管线的费用,而这些在实际设计工作中容易被遗漏。由于同一种设备的生产厂家较多,价格各异,因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。以上都是直接费用,在一些情况下间接效益也应综合考虑。如宾馆、饭店、写字楼的空调机房节省的面积,作为商业用房可产生的效益。如果采用贷款进行建设,全面的经济性比较还应
13、考虑贷款利率和还贷期限等动态因素。运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机(锅炉和制冷机等)的能耗外,还应计算其他辅助设备(如风机和水泵等)的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下,建筑物实际负荷的变化,同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼、教学楼、写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行,其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多,如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能
14、耗和运行费用,目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费、燃油费、燃煤费、燃气费外,还应包括消耗的水费、人工费等。在经济性比较时,切忌图省事可直接采用有关厂家给出的比较数据和结果。笔者曾发现,对电供暖的运行费用,3个不同设备(电锅炉、水源热泵和户式燃气供暖炉)厂家提供的计算结果大相径庭。通过对其计算过程的详细核对,发现不同设备生产厂家由于考虑问题的角度不同,计算中存在一些有利于自己产品、不利于他人产品的失误或假设。对此设计人员应给予足够重视,对厂家提供的数据应认真分析和核对。在设计方案经济性比较时应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命,以相同的使用周期为基准,进行综合
15、经济性的计算比较,而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目,应考虑冬季和夏季设备综合利用问题,进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程,应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。3、调节性和可操作性问题暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的,因此系统应有较好的调节性能,以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案,如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案,其一次投资通常较高,但运行能耗较小,在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼,设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。 设计方案的管理操作方便性是
16、用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高,可以减少管理人员的数量和劳动强度,从而使人工费减少,但使一次投资增加,对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制,应根据实际情况和要求,经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程,宜采用自动控制,以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化,以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑,系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。4、安全性问题设计方案的安全性是以往考虑较少的问题,随着美国“9
17、11”等恐怖袭击事件的发生以及SARS的出现和迅速蔓延,暖通空调系统的安全性问题已经成为公众关注的焦点,在SARS严重流行时期,人们甚至对空调系统产生恐惧而不敢使用,这将对暖通空调行业的发展产生深远的影响。经过对这些事件的认真分析、研究和反思,将会在工程设计、设备研制、运行管理、规范和技术措施等诸多方面进行改进,使暖通空调系统的安全性得以提高。在大中型建筑方案设计阶段,对其暖通空调系统进行安全性评估将是十分必要的。5、环境影响问题随着工业生产的迅速发展和人们生活水平的日益提高,环境保护问题越来越受到人们的重视,而燃煤锅炉的排烟又是北方城市大气的主要污染源,因此北京等大城市对燃煤锅炉进行了严格的
18、限制,而且限制的区域不断扩大。在这些区域内,环境影响成为了关系到设计方案可行性的一个重要因素。在设计方案选择时应特别注意环境保护要求不断提高的趋势,避免建筑物建成不久就进行改造。在空调设备选型时,要特别注意各种氟利昂制冷剂替代的进程要求,不能选用以已经或即将禁用的制冷剂为冷媒的空调产品。在这方面暖通空调设计人员既要有环境保护的责任感,同时也要考虑建设方和用户的经济承受能力,不要盲目冒进,以免给建设方和用户增加不必要的经济负担。在对设计方案进行经济性比较分析时,还应综合考虑暖通空调设备的废气、废水、废渣和噪声等污染治理的费用。如何对设计方案污染物排放的危害、对臭氧层的破坏和产生的温室效应的危害、
19、系统和设备全过程(包括设备制造、使用和淘汰处理的全过程)的能源和资源消耗等进行全面、科学、定量的经济性评估比较,是一个需要深入研究的问题。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统,系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的,而实际运行基本上是在部分负荷下运行,如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计,系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量,以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。(二)改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失我们知道对于暖通空调系统而言,通过维护结
20、构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。(三)提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度,甚至仅空气温度。显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控
21、方式不节能。热湿环境研究成果的应用,为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数,如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控,不仅可以解决传统控制方法存在的弊病,而且可以实现大幅度的节能,据我们的初步研究表明,采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。(四)采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述,影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相的。 例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需
22、要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度降显著下降,一般可达到1214度,而传统方式一般在1820度,显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。(五)推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统随着空调系统的广泛应用,空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升,同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同
23、等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。(六)开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。(七)强化系统的运行管理并提高系统控制水平 对暖通空调专业的操作人员进行培训,提高管理人员的专业水平和业务技能,使其具备必须的暖通空调基本理论常识,实行空调操作人员操作证制度,对没有达到考核要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗,同时提高管理人员的素质,增强其责任心,这样管理人员才有能力根
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