双碳背景下建筑暖通空调工程的节能减排设计研究

狸御殿
双碳背景下建筑暖通空调工程的节能减排设计研究
摘要:绿低碳发展是现阶段全球发展的共识。我国是全球最大的能源消费国,与此同时也是全球最大的温室气体排放国。因此实现碳达峰碳中和是促进我国可持续发展的重要方式。建筑暖通空调工程行业作为能源消耗和温室气体的主要排放者,需要为我国的节能减排工作作出应有的贡献。本文通过分析双碳背景下的建筑暖通空调系统,并结合实践,研究了相关的节能减排措施,希望能为相关行业提供一定的帮助。
关键词:双碳;建筑;暖通空调;节能减排
前言:双碳指的是“碳达峰”和“碳中和”的简称。随着我国经济的快速发展,建筑物能耗已经逐渐增加,且随着生态环境的变化,人们环保意识不断加强,对节能建筑的要求也越来越高。暖通空调作为一项现代建设中普遍出现的设施,实现其节能减排对现代建筑节能具有重要意义。
一、暖通空调的特点
暖通空调主要指的是采暖、通风和空气调节,在民用建筑、工业建筑及特殊建筑均有广泛的
应用,暖通空调系统具有多元性和先进性,因此其系统设计是一项较为复杂的工程,包含许多工作体系和工作环节。采暖、通风和空调系统在为人类提供舒适空间的同时,也成为了建筑物的能源消耗大户,暖通空调系统主要能耗包括冷源能耗、热源能耗、输配系统及末端空气处理设备能耗。
二、建筑暖通空调工程的节能减排设计原则
现阶段我国建筑行业的能源消耗问题日益加重,且建筑业在各行各业中的能源消耗已经占据第一。从能源消耗的主体来看,暖通空调系统所消耗的能源是最多的,且由于目前城市化发展,城市建筑用地不断扩大,人们对于暖通空调的需求也越来越多,能源消耗问题也越来越严重。如何进一步减少暖通空调的能源消耗,并对系统进行完善,都是设计人员需要思考的问题,而这些思考成果也将直接关系到未来暖通空调的发展和应用。因此设计人员在进行建筑暖通空调节能减排设计时,应当充分遵循以下原则:
(一)整体性原则。在进行建筑暖通空调节能减排设计时,需要充分结合整体性原则。具体而言,设计人员应拥有一定的全局观念,对自身的设计工作有一个清晰的认知,从建筑的冷热负荷计算、输配管网计算,绿节能计算,碳排放计算等,到采暖通风空调系统的
选用,设备的选型,图纸设计,设备安装施工与验收,运行与维护,全过程融入节能减排。
(二)因地制宜原则。在暖通空调设计时,因地制宜的制定节能减排方案是最基本的原则。暖通空调的节能减排从建筑类别来分,主要可以分为新建建筑节能、既有建筑节能改造和可再生能源建筑应用;从设计环节来分,主要可以分为室内环境参数的确定、建筑能效指标的确定、围护结构参数的选取、能源设备与系统的选择和监测、控制与计量的设计,从建筑类别和设计环节可以看到,建筑的暖通空调的节能减排是多样的,且要因地制宜的,需结合项目需求与相关节能规范标准综合考虑。
(三)设计、计算合理原则。目前暖通空调设计是基于典型设计工况进行的,按照设计状态下的参数条件,得到所有与能源有关的参数(最终反映的是设备安装容量)。若以电能进行评价,得到的参数尤其对于城市供电负荷的影响产生较大的作用,夏季许多城市电力紧张在一定程度上也是源于空调需求所做的“贡献”。因此,合理而有目的地控制空调系统安装容量,对于缓解能源紧张有非常积极的意义。
(四)实时控制与全年运行节能原则。由于全年室外气候呈周期性变化,而目前的空调设
计任务首先是以满足设计状态下的正常运行来确定设备装机容量和进行系统设计,因此对于全年来说,在绝大部分时间段,建筑的冷、热量需求都处于部分负荷状态,或者说这些时间段空调设备的装机容量和系统能力都超过了实际需求。如果设备还按照满负荷运行,必然造成大量不必要的能耗增加,室内所需要的空气参数也得不到保证(过冷或过热)。因此,必须有目的、有针对性地对相关系统和设备采取必要的控制措施。另关于全年节能运行,与典型设计日的空调设计计算不一样,实际上是关注空调系统的全年能耗的问题,它既是对节能设计的最终运行效果的评估,也是空调系统的运行管理策略的依据,因此空调设计需要更佳关注年能耗的情况。
sealed lead acid battery三、建筑暖通空调工程节能减排设计的常用技术措施cntn
(一)新风量与新风比的确定
随着建筑围护结构热工性能的不断改善,围护结构空调负荷在建筑耗冷量中所占的比例越来越小,而室内照明、新风、人员负荷以及随着人员工作带来的设备负荷如电脑等所占的比例越来越大,因此,强调人均新风量需要符合有关设计标准的前提下,设计人员首先应该注意的是不能盲目选取室内人员的数量。对于室内人员数量比较稳定的房间,人数应根
据实际的需求选择。通过二氧化碳浓度控制实时送入室内的新风量,同时可保持室内正压,排风量也相应变化,可在满足卫生条件的前提下,尽可能的减少新风送入,有利于新风的运行节能。
(二)空调系统分区
按照房间使用功能的分区(或者集中水系统的分环路),能够为日后的运行管理创造一个好的基础。同时可采用变流量(变风量、变水量系统)技术,将不同朝向的房间划分在同一空调系统,在某些情况下会得到能源综合利用的优点,使得设备的装机容量减少,这个做法的基本条件是末端必须采用可靠的控制手段,但是任何控制手段都有局限性,如经过分析,可通过末端控制的手段实现功能或朝向房间的不同参数和供冷(热)量的控制,则系统可行。
高大空间当主要满足人员或距地有限高度的工艺空调要求时,缩小空调区的高度范围,必将有利于整个建筑的节能,可通过分层、分区空调技术实现。
(三)变风量空调
变风量空调系统,可以根据使用需求,按需供应每个房间或末端空调冷量或热量,防止各区域参数的失控,通过优先风量变化,再水量变化的控制策略,达到节能效果,是本专业节能的一项基本技术之一。
2010山东理综(四)焓值控制与温差控制
焓值控制与温差控制的基本原理是:在空调过渡季节充分利用较低参数的室外新风,以减少全年冷源设备的运行时间,达到节能作用,同时必须满足以下两个基本条件,一是空调系统必须适合于新风量的变化,二是完善的自动控制系统。
(五)热回收与冷却塔供冷
热回收包括空气热回收和冷却水的热回收,从目前情况来看,空气热回收设备具有好的回收效率,冷却水由于水温较低,回收利用受到一定限制,空气热回收形式主要有板翘式、转轮式和热管式等类型,从热回收性质可以分为全热和显热回收两种,当严寒地区采用时,应对回收装置的排风侧是否出现结霜或结露现象进行核算,当出现结霜或结露时,应采取预热等保温防冻措施。
冷却塔供冷技术对于一些在冬季也需要供冷的建筑,可以考虑利用冷却塔直接提供空调冷水,这样可以减少冷水机组的运行时间,取得较好的节能效果。
(六)冷热源系统和设备选择
冷热源方式及系统应首先符合工程特点,尤其是要注意到工程的使用特点,如全年、每天等的运行时间、运行方式、负荷特性等基础因素;考虑系统的最大、最小负荷要求,做好冷热设备的容量与台数的搭配;通过全年能耗分析装机容量的大小,结合当地的能源情况合理的采用系统能源形式和系统方式;在可能的情况下,尽量采用同种类型中的高效设备;对于能源负荷有限制的,可采用蓄能空调技术。
(七)降低输送能耗
空调系统的输送能耗占整个空调系统实际能耗中较大的比例,尽管输送设备装机容量不会是该比例,但由于其运行时间往往比主机要长,因此,降低输送能耗是空调节能的重要措施之一,选择高效的风机、水泵是节能的一个重要因素,另对于风系统,主要措施是控制合理的作用半径和合理的管道系统风速,尽量减低需求的风压,对于水系统,重点控制放在如何加大供回水的温差方面,目的是减少输送的水量。
(八)可再生能源的利用
可再生能源可分为两大类:循环再生式和天然能源,循环式主要有空气源热泵、地源热泵与水源热泵系统,热泵利用外部能源从低位热源(如空气、水、岩土等)向高位热源转移的制热装置,通常讲就是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统或是作用供热的制冷机称为热泵。太阳能作为取之不尽、用之不竭的天然能源也得到广泛的应用,这里提到的太阳能利用实际上是对太阳辐射能的直接利用,并不包括“地热”这种也可以从广义上认为来自于太阳的能源。在建筑中,除了被动式太阳房等方式外,也可以通过对太阳辐射热的收集,转变为暖通空调系统所需要的热媒。
四、结语
综上所述,双碳是我国一项重要的战略决策,空调行业在国家实现节能减排工作中承担着不可或缺的责任。双碳对于空调行业是一场重大的挑战,将会对全产业的革新和重构带来影响。建筑暖通空调的创新和改进是我国建筑领域的一项重要举措。因此相关部门需要对其引起足够的重视,不断优化设计理念,实现建筑的节能减排。厚板冲裁
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