对暖通空调优化设计方案的探讨

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摘 要：我国的建筑能耗呈逐年增长的趋势，暖通空调的能耗在其中占据着很大的比例，暖通空调系统的节能问题在现代社会中越来越重要，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。对暖通空调节能设计中存在的问题进行了分析，提出了暖通空调节能设计的一般原则和设计中应注意的问题。

关键词：暖通空调；节能环境；建筑优化

一、暖通空调的分析

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。暖通空调设计方案的评价因素很多，一些因素很难定量表述，许多因素又不具可比性，每种设计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在各方的看法往往各不相同，甚至大相径庭。目前在设计方案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。

如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题，根据暖通空调的系统构成和运行方式，通过分析HVAC 系统可知，需要用于管理、计量和优化控制的变量很多，并且由于系统的多变量动态响应时间和要求的不同，而且还要完成系统的优化算法和控制器参数自整定的任务，使得软件系统的数据类型和数据结构非常复杂，智能建筑节能是世界性的大潮流和大趋势，同时也是中国改革和发展的迫切要求，是21 世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点，节能和环保是实现可持续发展的关键。从可持续发展理论出发，建筑节能的关键又在于提高能量效率，因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。智能建筑也不例外，业主建设智能化大楼直接动因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低，以达到节省大楼营运成本的目的。

二、暖通空调的节能环境原理

由于暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC，取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。其空气处理过程有以下步骤：首先是空气进来以后，除了引进新风以外，可以把空气进行冷却处理，然后就进行过滤处理，过滤处理以后，增加了几大特点：增加电子除尘器，它主要可以捕捉非常小的颗粒的灰尘，一般来讲它可以捕捉一个微米的灰尘，而这个灰尘的范围内大部分都是细菌、病毒、烟尘，或者是异味这样就都可以过滤掉；另外就是会增加一种加湿设备，这个加湿器可以创造我们房间的加湿达到40%左右的相对湿度，这样人会感到很舒适；暖通设计是指该项目中的所需要的“空气调节系统”简称“空调系统”。一般“空调系统”包括制冷供暖系统，新风系统，排风（排油烟）系统等的综合设计；空调采暖冷热水为四管制系统， 变流量运行；冷热水各设3 个二级泵系统，分别为风机盘管系统、空气处理机组系统、辐射地板系统。其中风机盘管空调冷水系统全年使用，风机盘管热水系统和热辐射地板系统冬季全天运行，以保证冬季夜间值班采暖的需要。冷热辐射地板系统分别需要大约18/21℃冷水和45/35℃的热水，设置三通水温调节阀，使7℃冷水和60℃热水分别与各系统回水混合调节到需要的冷水和热水水温，空调冷热水系统分别采用闭式气压罐定压，各设置补水调节水箱和2 台补水泵，补水泵受系统压力控制启停，当水系统受热膨胀后，压力高于停泵压力时，膨胀管道上的电磁阀打开，使膨胀水量回收到补水箱，空调机组、新风机组送风总管上设温度传感器，其所测风温与设定值比较后，输出电信号，调整回水管比例积分电动调节阀的开度，调节水流量，保证回风温度在设定的波动范围内，控制原理：按时间程序和最佳启停控制送回风机运行，DDC 控制器将检测来的新风温度和室外温度设定经过比例计算逻辑判断后，调节合适的新风阀和回风阀开度，以保证在四季能提供足够的新风量，而在新风温度接近室内温度设定时，更尽量引入新风，使其达到节能之功效，起动次数、运行时间累计。根据新风温度、室内温度和房间温度设定值，通过最佳启停控制器，计算出空调机开/ 关的最佳时间，以达到节省能源。

三、暖通空调的建筑优化设计

工程设计中可以视需要灵活运用，以达到最优的效果。例如，办公、商场等场合，夏秋季在清晨时通过程序启动空气处理机或新风机，利用室外凉爽空气对室内全面换气预冷，既节约新风能耗又提高了室内空气品质，通常BA 遵从的是中央控制站集中管理的原则、有时也有其不便的一面。在某些场合将空调、通风系统的参数的设定功能放置在现场可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供这样的功能，需要专门部件来实现。这类功能接近VRV 控制面板的设定器给房间的使用者带来极大的便利和舒适性，必要时应积极采用，在满足扩展性和灵活性的前提下，控制网络的拓扑结构应尽可能简化、清晰，无论基于RS485 总线或基于LonTalk 总线的控制网络都是如此。分支、分级多的网络管理复杂、可靠性低。LonTalk 总线在理论上可以组成任意拓扑结构的网络，这种布线设计的随意性如果运用不当，在工程实践中仍然是有技术风险的，并可能增加系统的投资。小型工程尽可能运用基于RS485 总线的控制网络，采用“手拉手”的布线方式，大型工程可以考虑楼层网络分级，暖通空调专业的节能设计，是以暖通空调系统为核心，只要做好建筑室内环境的暖通空调系统的节能设计就完成了暖通空调专业设计的任务，不需要考虑建筑外墙设计和空调向室外排热给整个城市环境所造成的负面影响（城市热岛效应）。对暖通空调专业来说：“城市热岛效应”越严重，建筑越需要套更多空调；相反，如果建筑维护结构节能设计得好，建筑能耗明显减小，“城市热岛效应”明显降低，城市夏季夜晚气温都比目前低7～8℃，几乎就不需要开空调了，这显然给城市带来了方便。

四、总结

在设计方案比较选择时必须对工程设计项目的各项实际需求、环境条件的特点、需求和环境条件的变化趋势等情况进行深入调查研究，对各种技术方案的特点、适用条件和范围进行客观深入的分析，对暖通空调各种技术发展的方向和趋势有深入的了解，尤其必须对各种设计方案的可行性、安全性、投资、能耗、运行费用、调节性、操作管理的方便性、环境影响、舒适性和美观性等技术经济评价因素进行客观准确的计算和综合对比分析。只有这样才能对各种设计方案进行科学的比较和优选，避免因片面性和主观性带来的失误和经济损失。