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暖通空调软件可以按用途分为辅助绘图(CAD)软件、设计计算软件和模拟分析软件,按其与Internet的关系可以分为离线应用软件和Internet在线应用软件,这些软件共同构成了暖通空调领域一个重要的发展方向,本文就这些软件本身及其发展作一个简要的回顾。
自1946年第一台电子计算机诞生以来,科学技术发生了一场深刻的革命,计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度,还具有记忆、判断等功能,同时计算机软件技术也在的不断发展和完善,计算机及其软件的可靠性和应用性越来越高,它们已成为人们工作和生活中不可或缺的工具。暖通空调软件在暖通空调系统设计、暖通空调设备生产等方面得到了广泛的应用。
暖通空调软件最早应用于暖通空调设计和制造领域的计算机辅助设计,目前,暖通空调CAD和设计计算软件已经取得了很大的成就,暖通空调设计专家系统软件已经用于暖通空调系统的设计和决策,能耗分析软件、气流模拟CFD(计算流体力学)软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对暖通空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟,从而据此选择最优的设计方案。
不难发现,暖通空调软件经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精细、从面向过程无友好程序界面到面向对象界面友好、从离线到网络的发展过程,随着计算机软件技术和网络技术的不断发展,暖通空调的软件也更加完善,更好地为暖通空调工程师服务。我们应该跟上时代的步伐,及时地充分利用计算机软件技术,使暖通空调技术的发展不断推向前进。
2、暖通空调软件技术
2.1暖通空调辅助设计软件
暖通空调辅助设计软件包括辅助绘图(CAD)软件和设计计算软件,就我国的情况来说,暖通空调辅助设计软件的发展大致经历了三个阶段:起步、发展、成熟。
1)起步阶段(20世纪70年代左右)
各大学和研究单位研制开发一些符合国情的暖通空调程序软件库,但多为局部性的,覆盖面不宽,水平也有限。
2)发展阶段(20世纪80年代左右)
国家出资研制开发《建筑工程设计软件包》(BDP),作为国家“六五”科技攻关项目,该软件于1986年5月通过国家(部级)鉴定,被誉为当时具有国际水平的优秀软件,并在此后的数年里,在国内得到了较为广泛的应用。与此同时,也有一些CAD软件出现。
3)成熟阶段(20世纪90年代)
Windows的出现,以及AutoCAD的推广应用,各种空调CAD软件涌现,并得到日益广泛的应用。1995年3月,我国第一个在Windows环境下开发的暖通空调设计计算软件EasyHVAC(同济大学)投放市场,它一出现即受到设计人员的青睐,1998年,该软件又推出了辅助绘图版本EasyHVACCAD.我国的空调辅助设计软件正日益走向成熟和完善,2001年7月,上海华电源信息技术有限公司和上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件将暖通空调设计计算软件推向了新的,该软件通过了上海市建设和管理委员会的鉴定,专家一致认为该软件部分功能填补了国内同类计算软件的空白,总体设计达到国内领先水平,该软件具有如下区别于其它软件的新的功能和特点:
1)内嵌215个城市和地区的气象资料,并具有城市扩充功能,能够计算各个城市和地区的全年逐时室外干球和湿球温度、太阳辐射强度。
2)在不同的设计阶段,由粗到细提供6种不同的空调负荷计算方法,用户可根据需要自由选择。
3)能够对冬季空调热负荷进行逐时计算,并且可以将冬季的人员、照明和设备得热产生的负荷从空调热负荷中扣除。
4)强大的楼层组管理功能,支持多个标准层。
5)独特的工作时间表设定和指派功能,支持不同日期具有不同的上班模式,以及不同时间的不同上班模式,无缝处理间歇运行空调系统。
6)应用动态焓湿图(HDY湿空气分析大师)能自动对一次回风系统自动进行冬季和夏季工况,HDY湿空气分析大师能够分析和计算各种空调系统和工况。
7)利用东方空调网的暖通空调设备数据中心,得到各个厂家的最新空调设备资料,用于空调设备的选择。
8)可以输出14种文件类型:封面、建筑概况、室外气象资料、室内设计参数、围护结构参数、空调负荷计算方法及公式、空调负荷详细计算参数、空调负荷统计数据、空调负荷逐时数据、空调工况分析结果、楼层组管理文件、回风系统划分文件、新风系统划分文件、设备选择结果。
暖通空调辅助设计软件的应用范围不限于暖通空调工程的设计,它还用于暖通空调新产品的开发。暖通空调设计专家系统也取得了较大的成果,它能给出特定建筑物的暖通空调系统和暖通空调设备的各种可能的设计方案,并评判它们的优劣,从而可以得到最好的设计方案。
2.2暖通空调能耗分析软件
暖通空调辅助计算软件解决了辅助绘图和设计计算等较简单、静态的问题,但是暖通空调系统是一个随建筑类型和室外气象条件动态变化的复杂系统,暖通空调工程在设计时要考虑节能和环保,在运行时也要考虑节能和环保,因为在暖通空调运行期中大部分时间中其负荷条件是不同于设计条件的。采取一定的技术和管理措施使暖通空调系统的运行适应负荷动态变化,尽量避免不必要的能耗,这是暖通空调节能的重要方面,要做到这一点,必须对暖通空调系统的全年动态能耗进行模拟分析,从而准确地制定相关的优化方案。因此暖通空调能耗分析软件也就应运而生了。
暖通空调能耗分析软件,能够对已经建成的和将要建造的大楼暖通空调系统的运行进行全年负荷动态分析、能量消耗模拟和技术经济分析,设计人员可以由此判断空调设计的优劣,并提出空调系统的最佳控制和管理办法。
美国和英国等发达国家在20世纪70年代就开发出了暖通空调能耗分析软件,例如美国能源部开发的DOE软件,英国的ESP-r软件,并在美国和欧洲得到了广泛的应用。2001年,作为DOE软件和BLAST软件的升级版本,美国能源部又开发了EnergyPlus软件,该软件集中了美国政府在建筑环境与设备领域的投资所产生的世界上最先进的科研成果,有10来个美国大学和公司参与了该项目的研究,最终由美国加州伯克利大学LawrenceBerkeley国家实验室(LBNL)发行。建筑能量模拟已经在美国和发达国家中普及,预计在未来2-5年内,将在中国推广和普及,相关的建筑节能标准正在加紧制定,从而为能量模拟软件的推广做好了政策上的准备。目前国内的能耗分析软件有清华同方股份有限公司开发的DEST软件(基于AutoCAD)和上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件(直接基于Windows,V2.0以上版本可进行能耗分析),后者具有以下的主要功能和特点:
1)采用谐波反应法计算墙体得热,采用热平衡法计算房间负荷,能够计算全年8760h的逐时负荷。
2)同时对建筑物和空调系统设备进行模拟分析,设备运行结果可反馈到空调系统中进行负荷的反馈计算。
3)对空调负荷的强大的统计和分析功能,弥补了国内同类软件的空白。
4)基于Internet的网上空调设备选择功能。
5)中英文两种输出方式。
2.3气流模拟计算流体力学(CFD)软件
空调系统设计的效果与室内气流组织密切相关。好的气流组织方式能够使空调房间的温度、湿度和速度很容易地符合设计要求,反之,差的气流组织方式可能根本就达不到设计要求。因此,在空调系统设计完成之后施工之前,预测空调系统的气流组织状况就很重要。在以往的研究中,只能用模型实验的方法研究几种典型送回风方式的气流组织状况,获得一些简化的计算公式,并将它们套用到类似的设计中去,但是,它们的精度和使用范围都不能令人满意,尤其当遇到一些特殊难题,如高大空间的气流组织、车间有害气体浓度场分布、室内不同障碍物情况下的气流流动规律等等便无法解决。正是在这种情况下,基于计算流体力学(ComputationalFluidDynamics)的空调系统气流模拟软件发展起来了。
气流模拟软件的发展经历了以下几个阶段:
1)从简单的单个送风口气流状态,到多风口相互影响下的室内气流组织;
2)从二维到三维;
3)从稳态到动态;
4)从层流到紊流;
5)从简单的边界条件和初始条件到复杂的边界条件和初始条件;
6)从单纯的数值计算,到图文并茂的计算和前后处理一体化软件。
比较著名的气流模拟软件有SIMPER、PHOENICS等等,另外很多商业计算机公司,如IBM,也开发了与建筑配套的空调系统气流模拟软件。由于气流模拟的计算复杂,以前大多在工作站或大型计算机上开发,随着微型计算机速度的提高,现在已经有了微机上的气流模拟软件。
气流模拟计算方法以计算机为运算工具,其最大优点是成本低,实践表明,计算机运算的成本要比相应的模型实验低许多倍,随着被研究的物理对象越来越大和越来越复杂,这个优点将更显著;其次是速度块,用计算机运算,设计人员可以在很短的时间内设计对比许多不同方案,从中优选出最佳设计,而相应的模型实验则需很长时间;第三是具有较强的模拟真实条件的能力,它的计算空间不受限制,无须缩小几何比例,而模型实验就难以办到。不过数值计算结果的可靠性主要依赖于数学模型和计算方法的正确程度,故不如实验方法那么直观可靠,因而必要时还须将两种方法结合使用。
2.4基于Internet的空调系统远程监控软件
随着Internet技术的飞速发展,人们通过Internet对世界各地的空调系统进行远程监控已经成为现实。杭州华电华源环境工程有限公司和上海华电源信息技术有限公司共同开发的冰蓄冷空调远程监测系统已经实现了对冰蓄冷空调工程现场的全自动监测,具有以下的功能:
1)管理人员通过Internet能够在任何地方通过密码登录后对各地的冰蓄冷现场控制系统实施远程监测;
2)各地的冰蓄冷现场控制系统能够及时地向管理人员发送运行数据;
3)管理人员能够通过浏览器对各地工程的反馈信息,进行统计整理和比较,并进行故障诊断。
我们相信,在不久的将来,基于Internet的常规空调系统远程监控和故障诊断将成为必然的发展趋势。
2.5基于Internet的暖通空调电子设备手册
暖通空调专业是一个设备应用专业,设备的正确选用和布置是工程设计最关键的环节。由于目前设计人员主要是通过设备手册和设备样本来获取设备的信息,这样获取的数据难以及时更新,查阅起来也不太方便,因此,上海华电源信息技术有限公司提出了开发基于Internet暖通空调电子设备手册的设想。
基于Internet暖通空调电子设备手册,除具有常规设备手册的基本功能(具有设备的使用和安装说明,用户可以查阅)外,而且具有以下常规设备手册所不具有的功能和特点:
1)提供各类设备专门的选型程序,根据用户提交的设计参数,可以迅速从设备库中检索到符合条件的一组设备,显示各自的设计人员关心的数据,利于用户对这些设备进一步的比较和分析。对于某些设备,并提供一些必要的计算和分析功能,简化用户的选型。
2)能够直接根据用户选定的设备生成或调用相应的CAD图形(三视图)。
3)上述功能既能在常规的操作系统和CAD环境下实现,又能在Internet上实现。
4)制定了暖通空调所有设备的标准数据库格式,统一了各生产厂家提供给设计人员的样本的格式,利于设计人员进行分析和比较。
5)各生产厂家可以随时在网上对其产品数据和图形进行更新,从而保证设计人员所得到的产品资料永远是最新的。
目前,该暖通空调电子设备手册已经有Internet、Windows和AutoCAD三个版本的软件产品,Internet版本的产品可以在东方空调网上的数据中心运行。
2.6专业Internet网站的涌现
互联网已经成为暖通空调专业信息交流的一个重要渠道,因此至今已经涌现出了一大批的暖通空调专业和企业网站。目前,各大设备生产厂家均有自己的企业网站。国内比较著名的暖通空调专业网站有东方空调网、暖通空调信息网、中国空调制冷网等,其中东方空调网除提供信息服务外,还提供设计资询和各种暖通空调专业软件的开发和外包服务,及附加技术服务。可以预见,随着人们对互联网络认识的深入,暖通空调专业网站将成为人们日常生活中不可缺少的一部分,暖通空调专业也将随着Internet的发展而进入一个崭新的发展阶段。
暖通空调软件可以按用途分为辅助绘图(CAD)软件、设计计算软件和模拟分析软件,按其与Internet的关系可以分为离线应用软件和Internet在线应用软件,这些软件共同构成了暖通空调领域一个重要的发展方向,本文就这些软件本身及其发展作一个简要的回顾。
自1946年第一台电子计算机诞生以来,科学技术发生了一场深刻的革命,计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度,还具有记忆、判断等功能,同时计算机软件技术也在的不断发展和完善,计算机及其软件的可靠性和应用性越来越高,它们已成为人们工作和生活中不可或缺的工具。暖通空调软件在暖通空调系统设计、暖通空调设备生产等方面得到了广泛的应用。
暖通空调软件最早应用于暖通空调设计和制造领域的计算机辅助设计,目前,暖通空调CAD和设计计算软件已经取得了很大的成就,暖通空调设计专家系统软件已经用于暖通空调系统的设计和决策,能耗分析软件、气流模拟CFD(计算流体力学)软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对暖通空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟,从而据此选择最优的设计方案。
不难发现,暖通空调软件经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精细、从面向过程无友好程序界面到面向对象界面友好、从离线到网络的发展过程,随着计算机软件技术和网络技术的不断发展,暖通空调的软件也更加完善,更好地为暖通空调工程师服务。我们应该跟上时代的步伐,及时地充分利用计算机软件技术,使暖通空调技术的发展不断推向前进。
2、暖通空调软件技术
2.1暖通空调辅助设计软件
暖通空调辅助设计软件包括辅助绘图(CAD)软件和设计计算软件,就我国的情况来说,暖通空调辅助设计软件的发展大致经历了三个阶段:起步、发展、成熟。
1)起步阶段(20世纪70年代左右)
各大学和研究单位研制开发一些符合国情的暖通空调程序软件库,但多为局部性的,覆盖面不宽,水平也有限。
2)发展阶段(20世纪80年代左右)
国家出资研制开发《建筑工程设计软件包》(BDP),作为国家“六五”科技攻关项目,该软件于1986年5月通过国家(部级)鉴定,被誉为当时具有国际水平的优秀软件,并在此后的数年里,在国内得到了较为广泛的应用。与此同时,也有一些CAD软件出现。
3)成熟阶段(20世纪90年代)
Windows的出现,以及AutoCAD的推广应用,各种空调CAD软件涌现,并得到日益广泛的应用。1995年3月,我国第一个在Windows环境下开发的暖通空调设计计算软件EasyHVAC(同济大学)投放市场,它一出现即受到设计人员的青睐,1998年,该软件又推出了辅助绘图版本EasyHVACCAD.我国的空调辅助设计软件正日益走向成熟和完善,2001年7月,上海华电源信息技术有限公司和上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件将暖通空调设计计算软件推向了新的,该软件通过了上海市建设和管理委员会的鉴定,专家一致认为该软件部分功能填补了国内同类计算软件的空白,总体设计达到国内领先水平,该软件具有如下区别于其它软件的新的功能和特点:
1)内嵌215个城市和地区的气象资料,并具有城市扩充功能,能够计算各个城市和地区的全年逐时室外干球和湿球温度、太阳辐射强度。
2)在不同的设计阶段,由粗到细提供6种不同的空调负荷计算方法,用户可根据需要自由选择。
3)能够对冬季空调热负荷进行逐时计算,并且可以将冬季的人员、照明和设备得热产生的负荷从空调热负荷中扣除。
4)强大的楼层组管理功能,支持多个标准层。
5)独特的工作时间表设定和指派功能,支持不同日期具有不同的上班模式,以及不同时间的不同上班模式,无缝处理间歇运行空调系统。
6)应用动态焓湿图(HDY湿空气分析大师)能自动对一次回风系统自动进行冬季和夏季工况,HDY湿空气分析大师能够分析和计算各种空调系统和工况。
7)利用东方空调网的暖通空调设备数据中心,得到各个厂家的最新空调设备资料,用于空调设备的选择。
8)可以输出14种文件类型:封面、建筑概况、室外气象资料、室内设计参数、围护结构参数、空调负荷计算方法及公式、空调负荷详细计算参数、空调负荷统计数据、空调负荷逐时数据、空调工况分析结果、楼层组管理文件、回风系统划分文件、新风系统划分文件、设备选择结果。
暖通空调辅助设计软件的应用范围不限于暖通空调工程的设计,它还用于暖通空调新产品的开发。暖通空调设计专家系统也取得了较大的成果,它能给出特定建筑物的暖通空调系统和暖通空调设备的各种可能的设计方案,并评判它们的优劣,从而可以得到最好的设计方案。
2.2暖通空调能耗分析软件
暖通空调辅助计算软件解决了辅助绘图和设计计算等较简单、静态的问题,但是暖通空调系统是一个随建筑类型和室外气象条件动态变化的复杂系统,暖通空调工程在设计时要考虑节能和环保,在运行时也要考虑节能和环保,因为在暖通空调运行期中大部分时间中其负荷条件是不同于设计条件的。采取一定的技术和管理措施使暖通空调系统的运行适应负荷动态变化,尽量避免不必要的能耗,这是暖通空调节能的重要方面,要做到这一点,必须对暖通空调系统的全年动态能耗进行模拟分析,从而准确地制定相关的优化方案。因此暖通空调能耗分析软件也就应运而生了。
暖通空调能耗分析软件,能够对已经建成的和将要建造的大楼暖通空调系统的运行进行全年负荷动态分析、能量消耗模拟和技术经济分析,设计人员可以由此判断空调设计的优劣,并提出空调系统的最佳控制和管理办法。
美国和英国等发达国家在20世纪70年代就开发出了暖通空调能耗分析软件,例如美国能源部开发的DOE软件,英国的ESP-r软件,并在美国和欧洲得到了广泛的应用。2001年,作为DOE软件和BLAST软件的升级版本,美国能源部又开发了EnergyPlus软件,该软件集中了美国政府在建筑环境与设备领域的投资所产生的世界上最先进的科研成果,有10来个美国大学和公司参与了该项目的研究,最终由美国加州伯克利大学LawrenceBerkeley国家实验室(LBNL)发行。建筑能量模拟已经在美国和发达国家中普及,预计在未来2-5年内,将在中国推广和普及,相关的建筑节能标准正在加紧制定,从而为能量模拟软件的推广做好了政策上的准备。目前国内的能耗分析软件有清华同方股份有限公司开发的DEST软件(基于AutoCAD)和上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件(直接基于Windows,V2.0以上版本可进行能耗分析),后者具有以下的主要功能和特点:
1)采用谐波反应法计算墙体得热,采用热平衡法计算房间负荷,能够计算全年8760h的逐时负荷。
2)同时对建筑物和空调系统设备进行模拟分析,设备运行结果可反馈到空调系统中进行负荷的反馈计算。
3)对空调负荷的强大的统计和分析功能,弥补了国内同类软件的空白。
4)基于Internet的网上空调设备选择功能。
5)中英文两种输出方式。
2.3气流模拟计算流体力学(CFD)软件
空调系统设计的效果与室内气流组织密切相关。好的气流组织方式能够使空调房间的温度、湿度和速度很容易地符合设计要求,反之,差的气流组织方式可能根本就达不到设计要求。因此,在空调系统设计完成之后施工之前,预测空调系统的气流组织状况就很重要。在以往的研究中,只能用模型实验的方法研究几种典型送回风方式的气流组织状况,获得一些简化的计算公式,并将它们套用到类似的设计中去,但是,它们的精度和使用范围都不能令人满意,尤其当遇到一些特殊难题,如高大空间的气流组织、车间有害气体浓度场分布、室内不同障碍物情况下的气流流动规律等等便无法解决。正是在这种情况下,基于计算流体力学(ComputationalFluidDynamics)的空调系统气流模拟软件发展起来了。
气流模拟软件的发展经历了以下几个阶段:
1)从简单的单个送风口气流状态,到多风口相互影响下的室内气流组织;
2)从二维到三维;
3)从稳态到动态;
4)从层流到紊流;
5)从简单的边界条件和初始条件到复杂的边界条件和初始条件;
6)从单纯的数值计算,到图文并茂的计算和前后处理一体化软件。
比较著名的气流模拟软件有SIMPER、PHOENICS等等,另外很多商业计算机公司,如IBM,也开发了与建筑配套的空调系统气流模拟软件。由于气流模拟的计算复杂,以前大多在工作站或大型计算机上开发,随着微型计算机速度的提高,现在已经有了微机上的气流模拟软件。
气流模拟计算方法以计算机为运算工具,其最大优点是成本低,实践表明,计算机运算的成本要比相应的模型实验低许多倍,随着被研究的物理对象越来越大和越来越复杂,这个优点将更显著;其次是速度块,用计算机运算,设计人员可以在很短的时间内设计对比许多不同方案,从中优选出最佳设计,而相应的模型实验则需很长时间;第三是具有较强的模拟真实条件的能力,它的计算空间不受限制,无须缩小几何比例,而模型实验就难以办到。不过数值计算结果的可靠性主要依赖于数学模型和计算方法的正确程度,故不如实验方法那么直观可靠,因而必要时还须将两种方法结合使用。
2.4基于Internet的空调系统远程监控软件
随着Internet技术的飞速发展,人们通过Internet对世界各地的空调系统进行远程监控已经成为现实。杭州华电华源环境工程有限公司和上海华电源信息技术有限公司共同开发的冰蓄冷空调远程监测系统已经实现了对冰蓄冷空调工程现场的全自动监测,具有以下的功能:
1)管理人员通过Internet能够在任何地方通过密码登录后对各地的冰蓄冷现场控制系统实施远程监测;
2)各地的冰蓄冷现场控制系统能够及时地向管理人员发送运行数据;
3)管理人员能够通过浏览器对各地工程的反馈信息,进行统计整理和比较,并进行故障诊断。
我们相信,在不久的将来,基于Internet的常规空调系统远程监控和故障诊断将成为必然的发展趋势。
2.5基于Internet的暖通空调电子设备手册
暖通空调专业是一个设备应用专业,设备的正确选用和布置是工程设计最关键的环节。由于目前设计人员主要是通过设备手册和设备样本来获取设备的信息,这样获取的数据难以及时更新,查阅起来也不太方便,因此,上海华电源信息技术有限公司提出了开发基于Internet暖通空调电子设备手册的设想。
基于Internet暖通空调电子设备手册,除具有常规设备手册的基本功能(具有设备的使用和安装说明,用户可以查阅)外,而且具有以下常规设备手册所不具有的功能和特点:
1)提供各类设备专门的选型程序,根据用户提交的设计参数,可以迅速从设备库中检索到符合条件的一组设备,显示各自的设计人员关心的数据,利于用户对这些设备进一步的比较和分析。对于某些设备,并提供一些必要的计算和分析功能,简化用户的选型。
2)能够直接根据用户选定的设备生成或调用相应的CAD图形(三视图)。
3)上述功能既能在常规的操作系统和CAD环境下实现,又能在Internet上实现。
4)制定了暖通空调所有设备的标准数据库格式,统一了各生产厂家提供给设计人员的样本的格式,利于设计人员进行分析和比较。
5)各生产厂家可以随时在网上对其产品数据和图形进行更新,从而保证设计人员所得到的产品资料永远是最新的。
目前,该暖通空调电子设备手册已经有Internet、Windows和AutoCAD三个版本的软件产品,Internet版本的产品可以在东方空调网上的数据中心运行。
2.6专业Internet网站的涌现
互联网已经成为暖通空调专业信息交流的一个重要渠道,因此至今已经涌现出了一大批的暖通空调专业和企业网站。目前,各大设备生产厂家均有自己的企业网站。国内比较著名的暖通空调专业网站有东方空调网暖通空调信息网中国空调制冷网等,其中东方空调网除提供信息服务外,还提供设计资询和各种暖通空调专业软件的开发和外包服务,及附加技术服务。可以预见,随着人们对互联网络认识的深入,暖通空调专业网站将成为人们日常生活中不可缺少的一部分,暖通空调专业也将随着Internet的发展而进入一个崭新的发展阶段。
1.1工程概况
某生产调度中心为一座合办公、会议、活动、餐饮的多功能办公大楼,其建筑面积约为44000m2,其中地上建筑面积约35000m2,地下面积约9000m2。
1.2空调方案
本生产调度中心拟采用水冷集中空调系统,绿色节能、环保及系统设计的稳定性、智能化以及满足绿色建筑要求是本设计者着重考虑的方向。其覆盖范围除地下停车库、高压与油机房等配套用房之外的所有生产调度用房内。为了克服传统中央空调系统在部分负荷时的能耗高、综合能效比低、运行费用高的缺陷,本次设计方案采用温湿度独立控制空调系统,由处理显然的系统与处理湿度的系统独立调节,分别控制温度与湿度。由热泵式溶液调湿新风机组调节控制室内湿度以及负担新风负荷,由干式风机盘管、冷梁或吊顶毛细管辐射板负担室内的显热负荷,其冷源采用离心式冷水机组+水蓄冷联合的制冷方式,制冷机房设置在地下室二层,消防水池兼做蓄冷水池,开式冷却塔布置于大楼屋面。水系统竖向分高低区,低区冷水由制冷机房所制取的冷冻水供给,高区由设备层的水泵房提供二次冷冻水。空调冷冻水、冷却水系统采用变频控制,依据末端空调负荷调节水泵频率,可以最大限度的节省水泵运行能耗,同时变频器具有调频调压功能,使水泵电机启动为软启动,变频器无级调速,电机平滑启动,能延长水泵的使用寿命。冷冻水泵及冷却水泵均设置备用泵。变配电室、电梯机房、机房等散热量大的房间采用自带冷源的空调机组降温以满足房间内的温度要求。室外机就近布置于外墙。
1.3空调绿色节能设计
(1)本项目的中央空调系统采用温湿度独立控制系统,从而避免常规空调系统中温、湿度联合处理带来的能量损失,并且能充分的利用和发挥高温冷水供冷等节能优势;(2)使用热泵式溶液调湿新风机组处理,充分利用热泵系统产生的冷量和热量,能源利用效率高,COP在5.5以上。室内空调末端冷源则采用高效冷水机组,其能效比(COP)大于5.1,综合部分负荷性能系数(IPLV)大于5.42,并与水蓄冷系统联合使用(其中水蓄冷冷量可提供30%的空调负荷),在非办公时期,根据所在地区的峰谷电价,采取蓄冷措施减少电力增容费和供配电设施费,减少冷却塔的装机容量和功率,使设备满负荷运行比例增大(因为制冷主机满载运行时的COP是最高的),充分提高设备利用率和效率,系统冷量调节灵活,过渡季节不开或少开制冷主机,节能效果明显;(3)对中央空调水系统采用水泵变频调速控制,通过定压差方式控制水泵转速,根据末端空调负荷的变化调节水流量。使用变频冷却塔风机,根据主机空调负荷的变化调节风量;(4)空调末端采用吊顶毛细管辐射板、主动式冷梁或干式风机盘管,由于其内部所流动的是高温冷水,所以没有了传统风机盘管所带来的冷凝水,提高了舒适性,减少了滋生霉菌的源头,大大改善了室内的工作环境。其中吊顶毛细管辐射板和主动式冷梁无需风机驱动,可大大减少风机能耗、降低室内噪音和风感,达到了更好的节能效果和工作环境;(5)室内排风采用溶液全热回收单元进行热能回收,与热泵式溶液调湿机组一体化联合使用,部分房间使用全热回收新风换气系统,高效回收排风能量,其热回收率在名义工况下不低于60%;(6)合理优化空调通风系统,在过渡季节和冬季可以采用全新风系统,利用新风的自然冷量来节省空调系统的制冷量,达到节能目的。
2相关节能技术的介绍
2.1蓄冷技术
蓄冷技术是我国南部地区应对夏季电能缺失的重要技术措施。蓄冷技术的广泛应用有利于保护好生态环境,可创造出显著的经济效益及社会效益。事实上,蓄冷技术的原理并不复杂。蓄冷主体在夜间用电低峰的时候进行制冷,然后将冷量基于水或者冰模式位于蓄冷装置中进行储存。当遇到用电高峰时,则可将在低峰存储的冷量予以释放并作为空调系统的能量应用,进而实现电能的均衡使用、降低能源消耗,节约电费、环保高效的目标。尽管我国蓄冷技术的有着迅速的发展,但是实际上在我国的使用范围还是很小的,并没有实现全范围的推广普及,也造成了对社会资源的整体优化应用贡献有限。事实上,我国主要的电能生产还是依靠火力发电。由于火力发电的电机调配水平不高,常常很难对其发出来的总电量进行自由随意的管控与变更。因此,如果广泛的应用蓄冷技术,就可以使得电厂发电设备机组利用夜间低峰时段进行高效服务运行,进而节约单位煤量消耗,提升电厂发电机整体工作效率。另外,冰蓄冷以及区域供冷应用技术规避高峰用电,其占用电力资源总体范围有所下降,进而全面释放社会资源,可基于相同电力资源水平条件,供给服务更丰富项目,并缓解我国电力建设发展投入的相对紧张状况。
2.2独立温湿度控制空调系统
温湿度独立调节空调系统是一种新型的空气处理方式,改变了传统空调系统一只手做两件事的理念,即冷冻水系统同时负责降温和除湿两个功能,热湿联合处理;改为两只手做两件事,即高温冷水系统只负责降温,除湿由溶液除湿系统来处理,温度、湿度分别控制。温湿度独立调节空调系统具有高效节能、室内舒适度高和提高室内空气质量等优点。高效节能:热泵式溶液调湿机组内的热泵循环经过热力学优化,溶液调湿单元COP(性能系数)可达5.0以上,明显高于传统空调系统中冷源的制冷效率。高温冷水机组仅承担室内显热负荷,冷水温度可由常规的7/12℃提高到12/17℃,故其COP值也随之由常规机组的4~5提高到7~11.5范围。室内舒适度高:温湿度独立调节空调系统将温度和湿度分开处理,能够更好的适应室内温湿度的变化,从而提高室内的舒适性。良好的室内空气品质:溶液调湿机组采用的盐溶液,而盐溶液有去除细菌和可吸入颗粒物的效果,净化空气。而且除湿过程不产生结露,杜绝霉菌滋生,从而保证室内空气的洁净度。
3结束语
关键词:地源热泵,建筑空调系统,设计
随着我国经济和社会的发展,人们对室内环境和环保的要求也日益提高。如何寻求一种低排放的清洁能源也摆在我们建筑从业者的面前,但地源热泵技术的出现让我们看到了希望。地源热泵空调系统通过吸收大地的冷热量, 利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,将地下土壤中热量或者冷量转移到所需要的地方。
一、地源热泵在我国的发展
地源热泵在我国,虽然是一项新兴的技术,但是从90年代起,就已经在很多的项目例如建筑中兴起了地热直接利用的,尤其在高纬度寒冷的东北、华北、西北地区,逐步加大了以地热供暖为主的开发力度。地源热泵应用于建筑空调系统设计工作的开展不仅减少了大量有害物质的排放,利于环保,而且还能取得明显的经济效益。毕业论文,设计。除此之外,在北京、天津、西安等地正在利用热泵技术等多种形式进行示范工程并逐渐推广。东南沿海地区在发展旅游业的同时利用地热进行制冷和烘干。需要特别加以指出的是随着热泵技术的发展和采用,中低温热水在全国正以强劲势头向规模化、产业化方向健康发展。
地源热泵系统采取了与传统的供暖系统不同的的换热方式,使其具有乐传统空调系统无法比拟的高效节能优点。地源热泵系统彻底解决了大众常用的室外空调机的排放对大气坏境的污染,可以完全取代锅炉和其他传统供暖方式和空调系统,而且土壤中的热量来源于太阳能,它是一种可再生能源,像太阳能一样永无枯竭。因此,从建筑节能和绿色环保的角度来讲,地源热泵在我国有着非常广阔的发展前景。
二、地源热泵特点
在建筑空调系统设计中,地源热泵有着非常环保经济的特点,也更易于为大众所接受。在建筑空调系统的设计中有着非常突出的优势。地源热泵的这些优势突出体现在资源的可循环利用、经济节能、环保、使用费用低等方面。
(一)地源热泵技术具有可再生能源利用优势
一般的自然资源具有不可再生性,而地源热泵技术和太阳能一样,是一种可再生资源。地源热泵以地表浅层资源作为冷热源进行能量转换与供给。一般来说,利用地表资源比如土壤、水吸收太阳能、地热能量进而蕴藏的热能。可以想象,这种地表资源不受空间、环境的限制,在量上可以说达到了不受限的程度,利用这种资源进行能量转换进而应用到人们的生活中,是一种非常环保的可再生资源的合理应用。这样,利用地源热泵技术就使地能成为一种可再生、可持续发展的新型能源的一种形式。
(二)地源热泵具有经济节能优势
从节能方面来讲,地源热泵具有突出的优势。土壤、湖泊、河流等地表资源的温度相对来说要比较稳定,一般要高于或低于冬季或夏季的环境空气温度,对于地源热泵系统和空调系统进行能量转换有着良好的客观条件。据调查,应用地源热泵技术进行建筑空调系统的设计要比传统的空调运行费用节省40%左右。而且,土壤、水等地表资源相对稳定的温度为地源热泵的稳定运行提供了高效、经济的条件。经过调查,技术成熟的地源热泵系统在用户供热制冷空调的运行费用上可以节约30-40%,大大降低了人们平常使用传统空调的运行费用,具有不可比拟的经济节能优势。
(三)地源热泵污染物排放更少
与其他的供热制冷方式相比,地源热泵的污染物排放更低,从环保、低碳的角度来讲是一种更加绿色的节能方式。在污染物的排放上,据调查结果显示,地源热泵的污染物排放比电供暖减少70%以上,比空气热源泵减少40%以上。而且地源热泵空调系统可自主调节温度,为人们带来更为自主、环保的生活状态。
(四)地源热泵维护费用更低
在相同的使用条件下,采用地源热泵系统的建筑物早维护费用上能做到更低。与锅炉供热系统相比, 地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; 其运行费用为普通中央空调的50~60%。因为地表资源的温度相对稳定,使得地源热泵系统的运行也较为稳定,这样维护起来更为简便。而且地源热泵的运行部件一般都在地下或室内,几乎不受受恶劣气候影响,大大节省了维护费用。
三、地源热泵在建筑空调系统设计中的应用推广
地源热泵在国内也被称为地热泵。毕业论文,设计。根据地热源的种类和方式不同可分为土壤源热泵、地下水热泵系统、地表水热泵系统。目前建筑空调设计最常用的是地埋管地源热泵系统。
而今,世界范围内的能源环保压力越来越大,中国在能源环保方面也同样面临着严重的挑战。毕业论文,设计。在经济保持高速增长的同时,国家也在严肃考虑环保、资源的可持续发展问题。这就要求从各个行业、各个方面提高能源利用率,要求能源结构的调整和有效利用。例如在北京,已经提出使用清洁能源改造取暖方式。而随着人们生活水平的提高,空调的使用率也在逐年提高,空调拥有率上海居民已超过60%,北京占34%,城镇居民拥有率20%,空调成为冰箱、彩电后普及的又一种主要家电。毕业论文,设计。毕业论文,设计。能源的消耗加大,污染加重。在满足人们生活环境改善的同时,国家要考虑采用优势更多的技术满足经济环境和谐发展的各种需求,因此,地源热泵技术在建筑空调系统中的设计与应用就将成为最具竞争的建筑空调方式,而且在未来的发展中有着广阔的前景。
四、地源热泵系统发展的前景
虽然存在各种困难,地源热泵技术作为一项有效的暖通空调节能技术,因其自身的清洁、节能等特点,存在一定的推广价值。在国外,由于起步较早,此技术已经基本成熟,并开始逐步应用于各种建筑中,并且针对不断出现的问题进行调整。我国的地源热泵系统的应用研究工作相对较晚,但随着技术的引进与需求的提高,在一些建筑工程中已逐步采用了地源热泵技术进行空调系统的设计与应用。随着技术障碍的不断被克服,在地源热泵的应用上,一些制约因素将会逐步被克服,为地源热泵的应用于发展提供便利条件。我国幅员辽阔,地域的气候和土壤条件各不相同,但大部分地区都是冬冷夏热,都符合地源热泵的使用条件。因此,地源热泵系统在建筑空调系统的设计与应用中有着广阔的天地。利用其经济、节能、维护费用低的优势,相信地源热泵技术越来越多、越快的为广大群众所认可和接受。在实际使用的过程中,只要发挥其突出的优势,规范其弊端,正确定位,地源热泵系统有着相当大的发展空间。
总之,地源热泵系统的能量来源与地下能源。它不向外界排放废气、废水、废渣,是一种理想的“绿色空调”,被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用,可广泛应用于办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。再结合高性能的外墙措施,对于我国当前的建筑节能要求来讲,是一种很值得推广的系统方案。毕业论文,设计。相信在不久的将来,地源热泵技术在建筑空调系统的设计中将被广泛应用,成为一种主流的方式。
参考文献:
[1]焦文君.地源热泵在暖通空调设计中的应用.今日科苑[J].2010,(14).23-25
[2]齐水艳.论奥林匹克森林公园建筑物地源热泵的施工技术.科技传播[J].2010,(15).12-13
[3]李新国.地源热泵―供暖空调节能环保技术.节能与环保[J].2001,(2).45-46
[4]杨飚.地源热泵技术在我国的发展前景浅析.城市建设下旬刊[J].2010,(4).56-57
[5]梁晓华.地源热泵空调的应用设计.企业导报上半月[J].2010,(8).34-36
关键词:节能,冷热源选择,采暖空调系统
0.引言
随着我国经济持续快速发展,能源紧张、环境恶化的问题日益突出,节约能源,改善环境质量已成为我国可持续发展亟待解决的问题。采暖空调系统能耗约占建筑总能耗的40~60%[1],合理选择冷热源可以达到节能效果。
?1. 供热采暖系统的热源选择形式[3]
目前所存在的众多采暖方式中,集中供暖占据着主要地位,大部分地区都采用这种取暖方式。集中供暖不仅能够保持室内温度的均匀与稳定,而且不需要用户进行任何操作,非常适合有老人和小孩的家庭。但集中供暖受住房条件限制,且具有使用费用较高等弊端,用户还不能根据自身情况控制温度高低,控制使用时间,同时还越来越多地受到节约资源、保护环境等方面的限制但是有不少家庭仍然面临着这样一种尴尬:不管家里有没有人,不管所有的房间是否都需要供暖,但只要你选择了集中供暖方式,就必须按照住房面积支付费用,这对于每天在外奔波的上班族来说,是很不经济的一种取暖方式。建筑采暖系统的选择是建筑节能的重要措施之一。论文格式。
就建筑物而言,严格执行建筑墙体保温、门窗的热工性能、屋顶保温、分户热计量是彻底减少建筑用能的关键方法。我国国情是,在建筑节能方面超标准投入只有少数地区和项目才能做到的,因此,我们更应提倡在建筑上推广使用投资低、节能效果好的采暖系统。
1.1建筑供暖分户热计量
建筑供暖分户热计量是建筑节能的最终结果。分户热计量的首要目的,是为了使供暖运行节能,是要为热用户提供调节控制手段,使他们可以根据热舒适度的需要,调节控制采暖量。论文格式。为此,供热就必须是高质量的。只有供热的高质量,使热用户有热可调,也才有节能运行的可能,否则,分户热计量将成为一种摆设。所以,供热的高质量是集中供暖系统分户热计量的前提条。
供暖采暖系统节能是实现建筑节能50%目标的主要途径,供热采暖系统节能主要措施有:水力平衡,管道保温,提高锅炉热效率,提高供热采暖系统运行维护管理水平,室温控制调节和热量按户计费。
我国长期以来实行福利制供暖,耗能多少与用户利益无关。根据国家的节能法,生活用能必须计量向用户收费。发达国家的经验告诉我们:实行供热采暖计量收费,可节能20~30%。
1.2地面辐射供暖系统
地面辐射供暖系统以其节能、舒适性高等突出特点,公认为最理想、最舒适、最先进的采暖方式之一。在相同的室内设定温度下,采用地面辐射供暖系统的房间墙壁内表面温度明显高于其它采暖形式的房间,室内各表面温度的提高也使得平均辐射温度升高,提高了人体的热舒适感,同时在保证同样的实感温度前提下可以略降低室内空气温度,达到节能的目的,根据实际使用情况来看节能率在10%以上。
地面辐射供暖方式按敷设材质和发热媒介的不同可分为低温热水地面辐射供暖系统和发热电缆地面辐射供暖系统两种。后者把发热的电缆埋在地面下,直接利用电力加热地面垫层而供暖。由于用发热电缆直接发热传递热量,它集热源和终端设备为一体,具有的优势更加明显。近年来,发热电缆地面辐射供暖应用技术正在逐步推广应用,很多住宅小区大面积采用,收到了较好的采暖节能效果。
2 .空调系统冷热源选择[4] [5][6]
集中式空调系统冷热源方式的选择对国民经济的总能耗、工程投资、运行效益、环境都有重要影响。
中央空调耗能一般包括三部分,即空调冷热源、空调机组及末端设备及水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半左右,是空调节能的主要内容。
常用的冷热源方式主要有:电动式制冷机组加锅炉、溴化锂吸收式制冷机加锅炉、水源热泵式机组、直燃式溴化锂吸收式制冷机组、电动式制冷机组加锅炉加冰蓄冷系统。这几种冷热源方案在不同环境下都能起到节能作用。就这几种冷热源设备分别从性能特点、能耗、一次性投资、环境污染、适用条件进行分析比较,在不同环境条件下如何合理选择空调冷热源起到节能作用。
2.1从性能特点方面考虑
主要是设备运行的可靠性,技术先进性,节能性,结构紧凑性,安装操作维修方便性,噪声振动性等。总的说来,电动式冷热水机组在技术上比热力式冷热水机组成熟可靠,在调试、运行维护方面比热力式机组方便。而热源以城市热网供热为首选。
2.2从投资方面考虑
在选择空调冷热源设备时,需要对设备的初投资和运行费用进行综合分析。溴化锂吸收式制冷机组耗电少、电力增容费低、无运动部件,振动噪音小,但价格比同等产冷量的电制冷机组高。从初投资、一次能耗、运行成本来看,电动式优于热力式。风冷热泵机组比常规的制冷机加锅炉方案一般节省初投资25%。
2.3从能耗方面考虑
吸收式冷水机组的一次能耗比电动式制机组高,其中蒸气型或热水型双效吸收式制冷机的能耗为电动式的2~3倍。直燃式约为电动式的1.6~2.1倍。若无余热可利用热水型机组一般情况下应尽量少用,无特殊情况不宜提介用锅炉新蒸汽作吸收式制冷机组的热源。制冷机制冰时COP值降低,所以蓄冷空调比常规空调要消耗更多的电能,不能称为节能。但就电力供应系统而言,蓄冷所起到的移峰填谷作用,均衡了电网负荷,提高了电网的供电能力。
2.4从对环境污染方面考虑
热电厂烟尘对环境的污染源比分散锅炉房造成的污染要小,同时应考虑电动式机组的CFC对臭氧层的影响,以及热力式机组温室气体CO2排放和SO2的排放问题。论文格式。
2.5从设备适用性件方面考虑
由于不同的空调冷热源设备具有各自不同的性能特点,各适用于一定的外部条件。在电力紧张地区,溴化锂吸收式机组可作为空调冷源的优先选择,其中直燃式机组一般采用轻柴油或城市煤气为燃料,污染物排放量小但燃料成本高。当环保要求高、地价昂贵、电力增容费较高、冬季需采暖、又经技术经济比较较为合理时,可采用直燃式机组。对实行分时电价政策的地区,蓄冷空调有较广阔的发展前景。对缺水地区可考虑风冷冷水机组。
3.小结
采暖空调的节能涉及的范围非常广泛较广,无论如何提高节能性,都应从提高能量利用效率来采取对策解决问题,这才是科学的采暖空调节能途径。
参考文献
[1]薛志峰,江亿.北京市建筑用能现状与节能途径分析[J].暖通空调,2004,(34).
[2]吴金波.如何合理选择供暖系统热源问题的探讨[J].2004,(6).
[3]任朝辉,李晓斌.空调冷热源设计方案经济性分析[J].制冷与空调,2005,(03).
[4]雷红兵.空调冷热源方案价值分析[J].暖通空调,1999,(05).
[5]陈灏.高层建筑空调系统冷热源设备选型及经济性分析[J].暖通空调,2003,(02).
关键词:可行性,经济性,调节性,安全性
设计方案对暖通空调工程设计的成败优劣关系重大。科技论文。近年来,随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高,暖通空调领域中新的设计方案大量涌现,针对同一个设计项目,往往可以有几种、十几种甚至几十种不同的设计方案可以选择,设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作,设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。
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、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。科技论文。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。
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。
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“9·11”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。
暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题。科技论文。在设计弹药厂房和库房、煤矿等易燃易爆工程的通风空调系统时,安全性成为必须考虑的重要因素,应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题,应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统,并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑,在此不作详述。设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全保护、北方暖通空调系统冬季防冻、空调系统电加热与风机联锁保护等问题。
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。
6.设计方案比较中的一些误区
由于设计方案比较是一项影响因素多、专业技术性很强的复杂技术工作,即使是暖通空调专业的设计人员,要在众多设计方案中选出最佳方案也非易事,对于局外人更是雾里看花。目前在该项工作中仍然存在一些认识上的误区。例如,认为采用最新技术的设计方案就是最佳的设计方案,出现不管使用条件而盲目追求新技术的倾向,甚至以此作为卖点进行炒作。实际上每种方案都有其适用条件和范围,在其适用范围之外,先进的技术方案就可能变成不合理甚至是不可行的方案。一种设计方案对某个工程项目可能是最佳方案,但对于另一个工程项目就可能是不可行的方案,因此在方案选择时不能赶时髦、搞攀比。
7.结语
暖通空调设计方案的选择是一个直接关系到暖通空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题。暖通空调设计方案的比较和优选是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。一个优秀的暖通空调工程设计方案,应对设计方案涉及的各种因素进行全面的考虑,使其综合效益最高。
论文关键词:机房空调制冷
论文摘要:本文指出能源是当今世界性的迫切问题,解决能源的方针是开发和节约能源。对于电信部门来说,主要任务是节约能源,因此提高空调的制冷效果,具有重要的意义。
随着经济的发展和人们生活质量的提高,环境污染问题、能源紧张问题和食品安全问题越来越引起世界各国人民的关注。制冷空调行业发展的趋势是节能、环保和安全。本文主要对蒸汽压缩式制冷系统运行与管理中的节能、环保和安全问题进行了探讨。
1节能空调制冷系统简述
空调制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成,其工作过程如下:制冷剂在压力温度下沸腾,低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力,然后送往冷凝器,在压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(机房空调采用的空气),与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。
在整个循环过程中,压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中的低压力,冷凝器中的高压力的作用,是整个系统的心脏;节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量;蒸发器是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量,从而达到制取冷量的目的;冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸取的热量连压缩机消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。
空调的节能在电信生产中的管理工作较为薄弱,能源浪费现象较为严重,所以加强空调的维护管理和技术改造,可以达到节能的目的。
2影响空调制冷效果的因素
由于空调四大件中,压缩机效率已经由投资成本决定,因此影响空调制冷效果的具体因素如下:
2.1制冷系统的蒸发温度
蒸发器内制冷剂的蒸发温度,应该比空气温度低,这样机房的热量才会传给制冷剂,制冷剂吸收热量后蒸发成气体,由压缩机吸走,使得蒸发器的压力不会因受热蒸发的气体过多而压力升高,从而使蒸发温度也升高,以致影响制冷效果,而这个的温差,是结合空调的投资成本及制冷工作时能耗费用而综合决定的。在我们机房空调中,蒸发器采用的是直接蒸发式,这个温差为12~14℃,而实际上,由于种种不良因素的影响,不能很好的保证这个温差,有时在20℃以上,这样我们的能耗就增加了。通过计算,在冷凝温度不变情况下,蒸发温度越低,压缩机制冷效果降低,排气温度升高。制冷系统中蒸发器的制冷剂,蒸发温度降低1度,要产生同样的冷量,耗电约增加4%左右。
2.2胀阀开启度
必须定期测量膨胀阀过热度,调整膨胀阀开启度。步骤如下:停机,将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处的保温层内,准备读出蒸发器回气的温度T1将压力表与压缩机低压阀的三通相连(HIROSS40UA等没有低压阀的空调,则将压力表与蒸发器上的接头相连),准备读出蒸发器出口压力所对应的温度T2开机,让压缩机运行15分钟以上,进入正常运行状态,使系统压力和温度达到一恒定值。现场测得高压压力为18Kg/cm2,高压开关始终处于闭合运行状态,故对系统影响不大,不用作特别处理。读出蒸发器出口温度T1与蒸发器出口压力所对应的温度T2,过热度为两读数之差。注意,必须同时读出这两个读数,因为膨胀阀是一个机械结构,它的动作会同时引起T1和T2的改变。膨胀阀过热度应在5-8℃之间,如果不是,则进行调整。
2.3制冷系统的冷凝压力
空调冷凝器脏机房空调一般采用风冷式冷凝器,它由多组盘管组成,在盘管外加肋片,以增加空气侧的传热面积,同时,采用风机加速空气的流动,以增加空气侧的传热效果。因片距较小,加上机房空调连续长时间使用,飞虫杂物及尘埃粘在冷凝器翅片上,致使空气不能大流量通过冷凝器,热阻增大,影响传热效果,导致冷凝效果下降,高压侧压力升高,制冷效果降低的同时,消耗了更多的电力,冷凝压力每升高1kg/cm2,耗电量增加6~8%。采用对策:结合空调使用环境,根据结灰情况,定期对空调外机进行冲洗,具体方法是用水枪或压缩空气,由内向外冲洗空调冷凝器,清除附在冷凝器上的杂物和灰尘,现在杭州电信分公司每年两次对机房空调外机进行冲洗,保证良好的散热效果的同时,节约了大量的能源。
冷凝器配置不当有些厂家为了节约成本,追求利润最大化,故意配置偏小的冷凝器,使空调制冷效果降低,这种情况尽量在空调设计时进行避免,但有时也会发生,夏天造成空调频繁高压告警,频繁冲洗空调外机也无济于事,严重加重了维护人员的工作量,必须更换冷凝器。如杭州转塘、新风机房,由于冷凝器配置偏小,夏季三天两头高压故障,维护人员疲于奔命,浪费了大量的人力物力,现在杭州电信分公司对配置不合理的冷凝器已进行了更换,很好的解决了这个问题。
系统内部有空气如果空调抽真空不够,加液时不小心,就会混进空气。空气在制冷系统中是有害的,它会影响制冷剤的蒸汽的冷凝放热,使冷凝器的工作压力升高,如当时的冷凝温度为35度,对应的冷凝压力为12.5kg/cm2表压,可实际压力表的压力可能是14kg/cm2,这多出来的1.5kg/cm2的空气占据在冷凝器中(道尔顿定律),由于排气压力增高,排气温度也升高,制冷量减少,耗电量增加,所以必须清除高压系统中的空气。采用对策:进行放空气操作,在停机情况下,从排气口或冷凝器丝堵处放气进行放气操作。
制冷剂冲注过多,冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积,造成冷凝面积减少,使冷凝效果变差。
通过上述手段,可以保证空调工作在最佳状况,不仅降低了空调的故障率,而且单台空调在夏季可以节约10~20%的能量。因此,加强空调维护,对空调的制冷效果、空调寿命、尤其是节约能源具有重要的意义。
参考文献:
[1]王起霄,刘淑静,汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2001.
[2]马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安科技大学,2006.
[3]何厚键.中央空调水系统的建模与优化研究[D].沈阳工业大学,2005.
论文关键词:节能能耗能源环保
中图分类号:TE08 文献标识码:A
引言
随着现代人们的生活理念和方式的多样化、细节化,对于建筑物内的环境要求也日益增加。舒适和高品质的居住环境成为人们追求的趋势,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。
1.暖通空调的作用及产生的效果
1.1暖通空调的作用
安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。其作用主要包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足舒适感为目标,在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内,主要以满足生产工艺为标准。
1.2暖通空调对人体的影响
由于建筑物的密闭性逐渐增加,装修档次也越来越高,从而导致室内污染物的滞留量增加及延长停留时间。如烟雾、病菌及从家具、墙面、地毯和油性漆中散发出的多种致病化学物质,加上通风换气量的明显不足,空气在室内循环造成室内空气品质严重不合格。
如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题,已引起人们的广泛关注。通过通风换气向室内提供大量新鲜空气,是改善空气质量的有效措施。但同时意味着增加新风负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题,从而减少空调的运行耗能。
2.影响暖通空调的不利因素
在房屋建筑热工设计时,为了能达到房间内有舒适的微气候,需要恰当地利用房屋围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外,还有规划设计、太阳辐射、空气温湿度等几个方面。
2.1围护结构保温的作用
对于暖通空调系统而言,通过维护结构的(冷热负荷)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(冷热负荷)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。提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低暖通空调系统能耗。
2.2规划设计的作用
建筑物的规划设计是建筑节能设计的重要指导,规划节能设计需要从地址选择、功能分区、建筑和道路布局走向、建筑物朝向、体形、间距、季节性尤其冬季主导风向、太阳辐射、建筑外部空间环境等方面进行规划布局。通过建筑师的规划布置,认真分析,充分论证,利用和改造不利为有利,形成良好的、利于节能的微气候环境。
3.暖通空调的节能设计
空调节能系统的设计必须根据工程具体情况,对空调运行季节进行全方位、全过程的分析,找出一个合适的方案,使空调系统在不同的室外气候参数或室内状况下都可以经济、合理、正常地运行。
3.1采用合理的冷热源
对系统设计中的设备进行合理选型是影响空调节能的关键因素,合理配置中央空调系统的冷热源对节能和能源合理利用关系重要。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉、热泵型机组和溴化锂吸收式机组。比如:溴化锂机组的能效比(制冷量/消耗的热量)比较低,省电但并不节能适用于有废热和余热的地方,如热电厂等附近。
3.2采用蓄冷系统
各地区经济发展不平衡,但程度不同地存在着电负荷峰谷差较大的实际,在用电高峰时电力供应不足,而在低谷用电时供应过剩的浪费。在实施电力峰谷电价的地区,就可以采取低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量,高电价时段再将冷量释放出去,这会对整个电力负荷的移峰补谷工作起到很好的效果,并能产生较好的经济社会效益。
3.3采用变频应用系统
变频技术在现在空调系统的使用中成为一种必然性,不仅能有效地改造空调系统的某些不足,还能较大地降低能耗、节省运行费用。采取变频技术的原因是: a、设计人员在进行设备选型时,通常会预留一定的富裕量,事实上设备很少会在全负荷下运行,甚至不可能出现全负荷运行的情况。 b、建筑物由于使用环境的变化,负荷也会发生相应的变化。c、建筑物的实际负荷会随着室外气候的变化而产生波动。正常情况下,空调设备只能按设备的额定功率运行。当负荷降低时,设备仍以额定功率全负荷输出运行。这就必然造成能量的浪费。如果使用变频技术,使空调设备的输出功率随着负荷的增减而变化,就会起到明显的节能效果。根据空调负荷状况,改变水流量或风流量能有效地实现节能。变风量( VAV)空调系统是通过末端装置来补偿室内负荷的变动,调节室内送风量以维持室温。变水量系统(风机盘管)是通过水量控制的方法来调控温度的。通过对水量、风量及主机的变频控制调节,可以实现所需空调负荷的用时匹配,使其达到节能的目的。
4.新的环保节能技术应用
4.1热回收技术,是将空调机组排放出的热量进行回收,避免排风系统直接将空调房内的空气排出室外,造成能量的浪费。
4.2低温地板辐射采暖技术,是在地板中直接埋设热水管用以加热地板,由地面辐射产生的热来加热室内空气。
4.3地源热泵空调,是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量,向建筑物提供热能,夏天向天然资源释放热量,给建筑物供冷的一种高效节能的空调系统,具有经济、节能、环保等多方面的优势,也不存在分体空调那样影响建筑外观造型美,同时弥补了我国传统的供暖制冷方式存在的许多问题,更重要的是在很大程度上为社会节省了能源,为环境减少了污染,缓解了电荒,也节省了开支。
4.4太阳能空调,就是将太阳能转化为热能或电能进行制冷的一种方式。太阳能是公认的未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的替代能源之一,具有取用方便、能量巨大、无污染、安全性好等优点。
【关键词】采暖、通风空调;节能减排;对策
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
一.引言
随着经济的发展,城市化进程的加快以及人们生活水平的提高,采暖、通风空调的项目在建筑行业内越来越多,采暖、通风空调系统所消耗的能源占整个建筑电量的一半以上,所以当前,很大一部分空调都是出于低效率运行的状况,这样也造成了巨大的能源浪费,所以研究建筑采暖、通风空调的节能设计是十分必要的,在我国暖通空调节能设计中也还存在许多的问题,这就需要行业内的工作者不断的努力来解决,也只有这样才能推动我国建筑暖通空调节能技术的发展。
二.建筑采暖、通风空调节能中的不足
1. 节能设计中存在的问题
(1)设计理念方面
设计理念作为建筑采暖、通风空调工程中节能的基础,是决定建筑采暖、通风空调工程能够切实节能的指导思想,建筑采暖、通风空调的节能率能否大幅度提升依靠一个良好的设计,由于目前,设计者在设计建筑采暖、通风空调时,几乎很少会考虑环境利益与节能,就造成我国建筑采暖、通风空调工程中节能并不合理。加之工程设计时间紧迫、细节方面粗糙不够精细以及相关问题考虑不够周全等问题,使得建筑采暖、通风空调工程中不仅耗费资金,运行时耗能也巨大,与国家要求的标准遥遥相望、望尘莫及。
(2)设计管理
设计管理是暖通空调系统设计的重点与基础,与系统的节能功能有着直观的关系。因此,在设计管理环节,如果无法正确确立合理的思路,加强对周边环境以及本地区外部气候环境的调查和分析,在设计思路上就容易走进误区,反而影响系统最终的节能效果。同时,如果在设计环节无法解决工程中可能会遇到的众多细节问题,将会严重影响节能设计系统在后期的经济效益和环境效益。
(3)设计计算
设计计算方面主要以室内适宜温度的计算以及冷热负荷计算为主。不同地区的工程的冷热负荷的极限也不同,南方地区的热负荷一定要高于北方地区,北方地区的冷负荷则一定要高于南方地区,这与外部气候环境有着直接关系,因此不管是暖通系统的供暖、供冷总量还是冷源、热源设置还是管道的尺寸以及耐受负荷等都要考虑到不同地区的承受能力,在设计阶段一定要谨慎,避免出现将单位建筑面积的冷、热负荷指标用作施工阶段冷热负荷控制的指标,以致出现冷热源设备装机容量偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大、管道直径偏大等现象,造成不必要的浪费。室内适宜温度的计算在冬季不能过高,在夏季不能过低,否则会加大能耗。
2. 能源管理方面的不足
在能源管理方面,许多节能设计都忽略了基本的能耗监控与分析功能,尤其是对大型建筑群来说,这种忽略会加重运营管理负担,且不利于长期的能耗管理,因此,在设计中融入调整优化的概念是十分必要的。通过调试将系统的调节控制功能进行发挥,对于降低能耗有着积极意义,这也需要设计人员不断进行实践和总结。
建筑采暖、通风空调节能减排控制要点
目前,采暖通风最主要的方式就是空调,因此空调采暖通风节能的控制就十分重要了。如何在空调的使用过程中有效节能,可以采取以下措施:
1.合理的选择设计参数
我们在选择空调系统的设计参数时,首先必须要对室内的实际的温以及湿度进行精确的计算,这样才能取得一个比较合理的取值,我们特别需要注意的是夏季不宜过高同时冬季也不宜过低。同时在计算和选择新风量的时候,我们不仅仅要满足卫生以及合理的生产工艺要求的前提下,还要最大可能的减少其能耗。空调系统节能设计的重要参考参数就是室内的温度和湿度。暖通空调系统的能耗不仅仅受当地气象参数的影响,而且也受建筑护结构等这些因素的直接影响。同时室内的设计温度和湿度的标准也会对空调的负荷产生最直接的影响。所以在设计时要以保证人们的健康以及生产工艺为前提。在夏天如果室内的空气设计温度升高1℃,那么可以降低大约十分之一的热负荷,这种方法是十分有效的,同时如果夏季室内的空气湿度设计提高百分之十,就可以降低大约百分之二十的能耗。
2.空调冷热水系统的节能设计
在进行空调的冷热水系统设计时,我们主要通过下面几种方法来来降低能耗:
(1)闭式循环的模式是优选考虑的方法,这种方法不仅可以降低静水力所需要的输送能耗,而且管道及设备的腐蚀也有所减少,延长了空调系统的使用寿命;
(2)在能够满足空气调节的前提下,冷冻水的供水温度越高好,制冷机的蒸发温度越高,其单位制冷能耗量就越低;
(3)最好适当的加大冷冻水供回水的温度差,可以降低循环水泵在运行过程中的流量,进一步降低输送过程中的能量消耗;
(4)如果冷冻水系统的静压力小于1MPa时,最好不要竖向分区,可以采用一泵到顶的方法,这样不仅在设备运行维护过程中更加方便,而且因为分区而增加的土建设工程成本也有所降低,并且设备的电能消耗也会相应的减小;
3.空调冷却水系统的节能设计
如果当地没有丰富可供使用的自然水源,最好不要采用直流式的冷却水系统,而是采用冷却塔循环合使用,进一步降低循环水泵的扬程及能耗,而在冬天还可以将冷却塔用作冷源设备。
5.采暖通风其他节能措施
(1)房顶的隔热
房顶分为两种形状,平顶和坡房顶,建筑平顶时使用实体材料作为隔热层,使用的物料要具有较强的稳定性,能够使房顶内温度比房顶外温度有很大的差距。建筑坡房顶最好使用保温层,在房顶外层铺设天棚板,天棚板外层使用油毡铺设,油毡外层铺设保温物料,能够实现保温隔热。
(2)墙体的隔热
在高档的建筑物中,可以在建筑物的外墙中使用外保温措施,可以使用胶粉聚苯颗粒作为墙体外层保温措施,这种措施对保温隔热、抗震、抗裂、耐火等有很好的效果,不过就是建筑费用比较高。在普通的建筑物中,可以使用墙体物料以及布置能够为墙体遮阳的装备实现保温效果。
(3)门窗的绝热
门窗具有保温、隔声、防水等围护作用,同时门窗失去许多热量。在节能措施方面,应降低空气渗透热损失,提高气密、水密、隔声、保温、隔热等性能。推广使用铝塑、钢塑等门窗专用型材,采用中空双层玻璃,可实现隔热与有效利用太阳能的双重目标。
(4)供暖使用太阳能资源
在现代化社会最有发展前景的资源是太阳能。当下,在供暖中使用太阳能有广阔的发展空间。伴随着科学技术的持续前进,开发出很出新型建筑材料。
(5)供暖使用地板辐射模式
近几年地热能源作为新型能源迅速发展,现在已经在建筑中广泛使用。
(6)采用发热电缆与电热膜采暖
随着电力市场供应的市场化,电能的利用发展了发热电缆和电热膜采暖系统。发热电缆安装结合房间的吊顶布置。采用先进的电热膜发热技术,其热效大于原先的取暖设施。
(7)使用风压强完成自然通风
在外部环境比较好的地域,风压强是辅助自然通风的重要办法。在国内有很多没有装置空调的楼宇,使用风压推动建筑物内的空气的转换,促进建筑物内空气品质,是建筑物中经常使用的通风措施。
(8)利用热压实现自然通风
利用建筑内部空气的热压差来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理,在建筑上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出,而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。
(9)使用设备推动自然风流动
使用机械设备推动空气流动体系,这套设备是一套完善的空气循环转动体系,不仅具有处理空气技术,还能够加速空气在楼宇内的流动。
四.结束语
本文就建筑采暖、通风空调工程节能减排中存在的问题以及控制要点作了简单的探讨,希望对于节能减排工作具有一定的积极意义。
参考文献:
[1]胡清蓉 高层建筑暖通空调设计探析 [期刊论文] 《现代商贸工业》 -2010年22期