暖通空调节能技术与绿色建筑


  【摘要】暖通空调技术的发展和进步正在逐步满足人们亲近自然,拥有舒适、健康建筑的需求。随着人类对生存环境不断的认识和发现,及时把新技术,新材料应用于现代建筑中,使我们的建筑成为真正意义上的“节能建筑”和“绿色建筑”已迫在眉睫!
  【关键词】暖通空调技术;绿色建筑
  建筑业是个耗能大户,据统计,全能量的50%消耗于建筑,而暖通空调所占的建筑能中的30%~50%,并且随着人们对于生活质量要求的提高而逐年的增加。在各种各样金融危机能源危机的影响下,人们以减低新风量,减小空调运行功率,降低循环风机风量等等措施来降低建筑的能耗。随着建筑业的发展,人们的认识水平不断提高,暖通设计师们逐渐明白,要把节能和保护环境有机地统一起来。因此,以最少的能耗,创造健康、舒适的室内环境,并保护大气环境,这也正是绿色建筑对暖通专业的要求。
  一、暖通空调节能技术之蓄能空调
  蓄能空调技术是一种最有效地获取分时电价差效益、节省电制冷或电制热运行电费的技术。在国外已经是一项成熟的技术,目前国内正在大面积推广应用。在用户扩容改造或新装制冷中央空调系统时,按蓄能方式设计系统,由于在空调负荷高峰时,可以使用预先储存的冷量来供冷,因此不必象常规空调系统那样按高峰负荷配备主机设备,而是按全天的平均负荷来配备空调主机设备,系统装机容量可减少达30~50%。从而使得按蓄能方式设计的系统比按常规设计的系统节约投资费用。
  1.冰蓄冷
  空调冰蓄冷技术,即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期,采用电动制冷机制冷,使蓄冷介质结成冰,利用蓄冷介质的显热及潜热特性,将冷量储存起来。在电力负荷较高的白天,也就是用电高峰期,使蓄冷介质融冰,把储存的冷量释放出来,以满足建筑物空调或生产工艺的需要。冰蓄冷有以下主要特点:
  电力移峰填谷--均衡电力负荷,加强电网负荷的管理。由于转移了制冷机组用电时间,起到转移电力高峰期用电负荷的作用。制冷机组在夜间电力低谷时段运行,储存冷量,白天用电高峰时段,用储存的冷量来供应全部或部分空调负荷,少开或不开制冷机。对城市电网具有明显的“移峰填谷”的作用,社会效益显著。
  享受峰谷电价--由于电力部门实行峰、谷分时电价政策,所以冰蓄冷中央空调合理利用谷段低价电力,与常规中央空调系统相比,运行费用大大降低,经济效益显著。且分时电价差值愈大,得益愈多。
  降低电力设施投资--由于冰蓄冷空调系统具有储存冷量的能力,故制冷机组无需按照峰值负荷进行选型,制冷主机容量和装设功率大大小于常规空调系统。一般可减少30%~50%。电力高压侧和低压侧设施容量减少,降低电力建设费用。
  充分使用设备--冰蓄冷空调系统制冷设备满负荷运行的比例增大,从而提高了制冷设备COP值和制冷机组的经常运行效率,制冷机组工作状态稳定,提高了设备利用率并延长机组的使用寿命。
  投资比较:冰蓄冷空调系统的一次性投资比常规空调系统略高(仅机房部分,末端设备与常规空调系统相同)。但如果计入配电设施的建设费等,有可能投资相当或增加不多,甚至可能投资降低。
  效率比较:夜间冷水机组制冰工况运行时,由于气温下降带来的得益可以补偿由蒸发温度下降所带来的效率的损失。
  2.水蓄冷
  水蓄冷是利用3-7°C的低温水进行蓄冷,可直接与常规系统区配,无需其它专门设备。
  其优点是:投资省,维修费用少,管理比较简单。但由于水的蓄能密度低,只能储存水的显热,故蓄水槽上地面积大。如若利用高层建筑内的消防水池,在确定制冷机容量与蓄冷槽的容量时,可根据消防水池的容量来计算出蓄冷量,然后根据剩余负荷量来确定制冷机组的制冷量。最后校核一下冷水机组能否满足夜间蓄冷的需要。
  3.蓄热空调
  所谓蓄热空调,是指在不需装备锅炉的条件下,利用深夜电力,将电能转化为热能,使水充分吸热。然后将热水存储在一个保温的容器之中,在调荷避峰的情况下,虽然把大负荷的用电设备停止运转,也能有热水自保温的容器中不断地在中央空调的变风量或风机盘管等管道中循环,继续维持空调取暖,使室内仍保持在舒适的环境中。从多年实践证明,通常所指的蓄热空调,不是指在用电高峰时完全不准用电,而是要把用电负荷的峰值削平,维持电网的正常运行,因此,在这个设计思想的指导下,可在当用电高峰时,中央空调采用蓄热装置后,可减少三分之一或一半左右的负荷,所以蓄热空调也得到电力部门和用户的认可和欢迎。
  二、地源热泵
  地源热泵是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能,并采用热泵原理,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了75%。地源热泵系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量,而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求,减少了设备的初投资,地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑,小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
  三、变风量空调系统
  变风量空调是指,在送风温度不变的条件下,通过改变风量的办法来适应负荷变化。而风量的变化是通过专用的变风量末端装置来实现的。变风量技术的基本原理很简单,就是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行,所以,风量的减少带来了风机能耗的降低。在同一空调系统中,各空调区域内设置变风量末端送风装置,可以根据区域需求,调节所需风量,满足不同温度控制需要,节省运行费用。