暖通空调篇1

关键词:暖通空调技术节能

2009年9月22日,国家主席在联合国气候变化峰会开幕式上发表题为《携手应对气候变化挑战――在联合国气候变化峰会开幕式上的讲话》的重要讲话,郑重承诺今后中国将进一步把应对气候变化纳入经济社会发展规划,并继续采取强有力的措施:一是加强节能、提高能效工作;二是大力发展可再生能源和核能;三是大力增加森林碳汇;四是大力发展绿色经济,积极发展低碳经济和循环经济,研发和推广气候友好技术。明确提出了建设生态文明的重大战略任务,强调要坚持节约资源和保护环境的基本国策,坚持走可持续发展道路,在加快建设资源节约型国家。可见节能对于一个国家乃至世界时是多么的重要。本文主要从节能方面浅谈暖通空调技术。

1.室内设计参数

常规情况下,在冬季供暖时,室内计算温度每降低1℃,能耗将减少约5%～10%;在夏季供冷时,室内计算温度每升高1℃,能耗将减少约8%～10%。室内设计参数必须在规定的参数范围内取值。近几年,低温地板辐射采暖系统已经取代散热器采暖,之所以采用这种方式,主要是因为这种方式具有能耗小、舒适性高、容易分户计量、不占用房间使用面积等优点。

2.采暖设计

采暖空调热负荷为12650KW,热指标为。热源由城市热网供给,一次水供回水温度为95/70℃,经热交换后,高温二次水供回水温度为85/60℃,供采暖系统及空气、新风处理机组使用。各类机房、自行车库等设5-8℃的值班采暖,人防掩蔽体采暖设计温度为18℃,厕所为16℃;低温二次水供回水温度为60/50℃,供风机盘管和汽车坡道化雪系统使用,或者化雪系统由于什么原因没有使用。为保证一层室内良好的温度环境,抵挡大门的冷风侵入,在各大门入口处均设置了热空气幕。

以空气为热泵的热源在寒冷地区进行采暖是当前研究的热点。因为它和以往的燃煤、燃油、直接用电等取暖方式比较的话,在环保、节能、安全使用,甚至经济等方面有突出的优点,其可推广性也超过了水源、地源热泵。

2.1地板采暖的空气热泵机组容量的选择

机组容量(W)=当地建筑采暖设计负荷()×用户采暖的建筑面积()÷(1-)×0.85-0.9

2.2室外机最好安装在冬季主导风的背风面,应该设置遮雪蓬,机组如果安装在平台上,则底面应抬高至少20cm,以免化霜结冻,机组吸风口距障碍物至少25cm,双机之间距离至少20cm。

2.3地板下埋管的设计

空气热泵作为热源时,供水温度或供回水平均温度应尽可能设计得低些,以使机组效率尽可能高,又由于工程实践证明本机组的供回水温差较少仅2℃-3℃,所以,选择地下埋管时可参照“低温热水地板辐射供暖应用技术规程”(DBJ/T01-49-2000)附录E-1至E-3中平均水温35℃一栏,按照地板所需散热量选择间距,然后,将管道直径放大到Φ20/16成间距缩小一档即可。

3.风系统设计

3.1集中空调系统的排风热回收

一直以来,业内人士只是从经济方面的角度来衡量热回收装置的利弊,而环保与节能则被忽视。当今,业内人士考虑的角度有所转变,现在从环保和节能这个角度来衡量热回收装置的利弊。

空调区域排风中的热能量是非常多的,如果把这些热能量加以回收利用,那么环保和节能定会实现。如果新风和排风采用专门独立的管道输送,那么有利于集中热回收装置的设置。新风和排风采用热回收装置进行湿热或者全热交换,节能效果非常明显的表现出来。

3.2空调风系统

(1)有资料显示,以我国南方地区为例,夏季室内设计温度如果每降低1℃或冬季设计温度每升高1℃,其工程投资将增加6%,能耗将增加8%。该数据很明显地说明,适当提高夏季以及降低冬季的室内空气温度,都将起到显著的节能效果。与此同时,为保证室内空气质量以及人们对新鲜空气的需要,现行《采暖通风与空气调节设计规范》对最小新风量作出明确规定,要求建筑满足国家现行有关卫生标准。研究表明,加大新风量能够在一定程度上解决室内空气质量问题,但增加了空调能耗。新风定值必须按照规范来确定,因为新风量对于能耗和人体健康有着非常重要的作用,如果人员密度较大时,新风的供应按人员的密度来进行的话是非常不经济的。我国建筑采用了新风需求控制(检测室内CO2浓度),值得注意的是:新风量变化,排风量随着也发生变化,否则造成负压,可能会适得其反。

(2)暖通设计师对于规范中新风量的规定表示赞同。暖通设计师认为,在目前中央空调清洗不够规范的背景下,加大新风量是必要的。不过,对于室内设计温度的要求,他们却持保留态度。业内人士有这样的一个说法:“如果说节能像一棵树,有很多枝杈可以作为思路,那么,业主方的意见更像那个根。他们的态度,将成为决定暖通专业乃至建筑节能的根本性因素。”业内人士表示,建设方的意见非常重要。

要想增加新风量或者增强风机盘管处理室内回风的能力,风机盘管加新风的新风口应单独或布置在盘管出风口的旁边,而不应该布置在盘管回风吸入口。

(3)房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温度控制的空气调节区,其空气调节风系统宜采用全空气空调系统,不宜采用风机盘管系统,以利于集中处理、调节,发挥有利因素,弥补之前产生的问题。

(4)建筑空间高度大于或等于10m、且体积大于时,宜采用分层空调系统。与全室性空调方式比,分层空调系统夏季可以节能30%左右,但是冬季并不节能。通常设计时,夏季的气流组织为喷口侧送,下回风,高大空间上部排风;而冬季一般在底层设置地板辐射或地板送风供暖系统,也可将上部过热的空气通过风道送至房间下部。

(5)多个空气调节区合用1个空气调节风系统,各区负荷变化较大、低负荷运行时间较长,且需要分别调节室内温度,在经济条件允许时,宜采用全空气变风量空气调节系统。设计时应注意:要求采用风机调速改变系统风量,而不能采用恒速风机而改变系统阻力调节;其次,应采取保证最小新风量的措施,避免因送风量减少,造成新风量减少而不满足卫生要求的后果;再者,调节末端送风口风量时,推荐采用串联式风机驱动型末端装置以保证室内的气流分布。

(6)在某些情况下,像屋顶传热量较大、吊顶内发热量较大、吊顶空间较大(此时的吊顶至楼板底的高度超过1.0m),如果采用吊顶内回风,导致空调区域增大、空调耗能上升,这样非常不利于节能。所以对于建筑顶层或者吊顶上部有较大热量、吊顶空间较高时,直接从吊顶回风是不合理的。

4.围护结构

北京市建筑设计研究院原院长、北京市建筑设计研究院顾问总工程师吴德绳认为,暖通专业既然是建筑节能的支柱力量,因此,目光不仅要盯住如何优化暖通空调系统设计,更应该有所转移,在围护结构设计方面重点考虑。

围护结构在节能工作中,扮演着愈来愈重要的角色。所谓围护结构节能,通常是指通过改善建筑物围护结构的热工性能,使得建筑在夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量泄出室外,以保持室内尽可能接近舒适温度,减少通过辅助设备来达到合理舒适室温的负荷,并最终达到节能的目的,如通过采暖、制冷设备达到节能。

传统住宅建筑的围护结构是普通黏土砖,简单架空屋面和单层玻璃钢窗,它们的传热系数分别为1.96、1.66和6.4。而“节能住宅”的围护结构中外墙和屋面采取了保温措施,外窗采用中空塑钢窗或断热中空铝合金窗,它们的传热系数分别为1.5、1.0和3.0,使围护结构的节能贡献约占25%。采用能效比高的采暖、空调设备(按照国家标准,房间空调器的能效比:制冷>2.3,采暖>1.9),使采暖、空调设备的节能贡献约占25%,两者相加总体达到节能50%的目标。

据介绍,围护结构的节能设计应该从墙体、窗户、屋面等三个方面考虑。对于设计人员而言,如何处理建筑玻璃幕墙的问题,在业内一直存在很大争议。普通玻璃幕墙是建筑节能不能实现的因素之一。统计数据表明,夏季通过玻璃窗的日照热可占制冷机最大负荷的30%,冬季单层玻璃的热损失约可占锅炉负荷的20%。窗体节能技术主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面考虑。另外,在保证室内采光良好的前提下,合理确定窗墙比十分重要。当窗墙面积比超过50%时,负荷将明显增加。不仅是护结构,内围护结构在设计中同样重要。暖通设计师要比普通建筑师更懂得建筑节能的途径,所以暖通设计师和普通建筑师多进行沟通效果才会更好。

5.实现节能

暖通空调的设计师在方案设计时,首先应深入了解业主的能源状况以及对空调的使用状况和是否有余热、废气等条件,然后对各种能源方案进行合理综合的对比。设计师在设计时应考虑的重点是:如何利用可再生能源和低品位能源。

暖通设计师在设计阶段完成基础工作之后,最关键的就是环保和节能的实现,而环保和节能的实现是通过综合利用各种先进技术、利用各种可再生资源来实现的。

利用自然条件来满足人们对于室内温度的需求,这是最理想的方式。现在通过各种设备实现对温度的调节,只不过是对人们的过错进行补救。冷热源是设计师最关注的一点,因为其能耗往往能占空调系统总能耗的50%左右。

地源热泵系统就是在这种形势下快速发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统效率。同时,采用新能源利用的供给方式,实现冷、热、电三联供;利用燃气、汽、电力能量转换的原理联合循环使用,将工业流程最尾端的余热收集起来,用于供冷系统空调冷冻水和供热系统的生活热水,这样,能源的利用率可提高至70%～80%左右。这些都给暖通空调设计师提供了广泛的节能设计思路。

6.总结

随着全球逐渐变暖这种现象的出现,空调现在已经是人们生活中不可或缺的一部分,它使人们工作生活更加舒适,人们对于空调也有了一定的依赖性。然而,环保和节能是当今非常重要的问题,因此,在暖通空调设计方面,暖通空调的环保和节能是目前空调技术方面发展的方向,也就是说,城市供热环保和节能是目前亟须加强和可持续发展的问题。

参考文献:

[1]赵君利.暖通空调节能从设计开始.中国建设报,2010,(03).

[2]活动报道集,2009,(09)

[3]刘金瑶,李婉茹,刘鹏华.浅谈暖通空调的节能.暖通空调,2008,(04).

[4]张莉,李尧,朱玉明.暖通空调节能设计分析.山西建筑,2010,(09).

暖通空调篇2

关键词：暖通空调节能

一、暖通空调系统节能设计面临的难题

新技术在暖通空调系统中的应用，为节能提供了一个新的方向。同任何新技术一样，这些新技术在造价上往往偏高，使用的地域条件有一定的限制，从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。对于新的节能技术，应当因地制宜，总结经验，积极推广。建筑暖通空调节能贯穿于设计、施工、验收、运行、维护的全过程中，是一个节能系统。在这个系统中，要求各个环节、各个方面都要切实可行。但是我国长期以来，由于过分强调建筑造价、个体利益，加之没有建筑热工和建筑节能方面的标准规范可供依据，导致重复建设、质量结症问题的存在，致使能源浪费情况严重。暖通空调系统节能设计的进程还不成熟。

在方案设计上，目前在暖通空调设计时很少设计人员先计算室内负荷，大多设计人员还是沿用估算值来确定负荷。即使计算，也只是用现有程序计算，计算后没有针对具体的情况加以调整。这一现象往往造成负荷过大，而加大投资能源浪费。应该注意到建筑地区的气候特征，以及当地建筑经济特点和建筑物的经营管理具有决定性作用。在施工设计方面，往往由于设计、施工由不同承包商承包，造成利益倾向不同，很难达到最佳配合。在暖通空调节能系统的运行及维修设计上不科学。在运行过程中，由于缺少科学的设计方案，管理人员不能充分的认识空调系统运行系统，在运行高峰期的区分上不科学。通常是正常期和高峰期机器的运行数量一样，这样就造成了能量的极度浪费。而在维修和保养上，管理人员往往做不到位。因风道渗漏引起热损失、空调机盘管和过滤器附着异物引起机器性能下降等现象处处可见。对于低效率的设备不能及时维修和更换，造成不必要的能耗。

二、暖通空调节能措施

1.改善暖通空调系统的设计，使其在高效经济的状况下运行

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，空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。因此，设计时一定要在基本的空调系统设计原则的基础上改善，例如新风系统的设计，有研究表明，一些地区在春秋两个季节，差不多有三个月的时间，可以利用新风的冷量，采用新回风混合或是全新风来供冷，而不用开冷冻机。分析结果表明，新风量如果能够从最小新风量到全新风变化，在春秋季可以节约近60％的能耗。全年累计变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量斯需的供冷量少将近20％，所以充分利用低温室外新风的节能效果是很明显的，保证空调系统的高效运行。

2.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凋控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。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。

3.采用新型节能舒适健康的空调方式

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同的。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l2-l4度，而传统方式一般在18-20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。

4.改善建筑维护结构的保温性能

减少冷热损失对于暖通空调系统而言，通过维护结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。比如同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向冷负荷小，因此合理的建筑物朝向的选择对节能是非常重要的。《规范》中规定：冬季供暖热负荷应包括四周围护结构散热量，屋顶和地面散热量，有温差的相邻房间的传热量，还应包括加热由门窗侵入和由其缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，但有时设计人员在计算供暖热负荷时漏算这部分耗热量，致使供暖热负荷值出入较大，因而要尽量减小外窗面积，并采取有效的遮阳措施，如选用特种玻璃，双层玻璃和窗帘等，或者使用可再生能源或低品位能源的空调系统。

参考文献：

[1]何金刚，王磊．吴杨．节能环保技术在暖通空调系统中的应用[J].建筑节能，2008(7)．

[2]王辉．节能环保技术在暖通空调系统中的应用[J]．学问，2009(3)．

暖通空调篇3

关键词：暖通空调；建筑能耗；节能

中图分类号：TU96+2文献标识号：A文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数

1.发展暖通空调节能技术的必要性

暖通空调是指室内或者建筑物内负责供暖、通风和空气调节的系统或相关设备。在建筑物内，暖通空调通常是分户的中央空调，可以为建筑物内营造一种舒适温暖的室内环境。近年来，我国一直强调“节能”、“环保”两大主题，而随着我国经济水平的发展，建筑能耗已经占到社会总能耗的三分之一以上，而这其中，暖通空调就占到了建筑物总能耗的60%以上。由此可见，暖通空调已经成为耗电“大户”。而根据暖通空调行业的相关研究表明，采用节能环保新技术之后，整个暖通空调行业的能耗可降低30%～50%。因此，发展更加节能环保的暖通空调技术是暖通空调未来的主要发展趋势之一。

2.暖通空调的节能措施

2.1合理设计暖通空调系统，提高空调使用效率

设计是一个工程的灵魂，而对于暖通空调系统，初期的设计是否合理将直接影响其使用性能和经济性。暖通空调系统设计的重点之一是建筑物负荷计算，设计人员应该根据建筑施工图纸，正确计算冷、热负荷的建筑面积，并正确估计单位建筑面积的冷、热负荷指标，从而计算出整个建筑需要的冷、热通风负荷。而在实际设计施工中，暖通空调设计人员往往只根据方案设计或初步设计中的建筑面积来估算暖通空调建筑负荷，而不再核对具体施工图纸，这往往会造成计算出来的总负荷偏大，从而使得选用的暖通空调设备总功率偏大，不但增加的一次投入的成本，更重要的是过大的暖通空调设备用于较小的建筑物，会造成运行效率低，能耗增加。此外，对于新风系统的设计，应该考虑使系统能随建筑物外界天气环境的改变自动调节风量，从而最大限度的减少主机的开启时间，从而达到节能环保的目的。可以说，暖通空调系统的设计，对系统是否能实现节能的目的起着至关重要的作用。

2.2提高建筑物的保温性能，减少热量损失

当建筑物内部环境与外部环境存在温差时，建筑物内外会通过围护结构发生大量的热交换。这对于暖通空调系统而言无疑是一种能量的损失，增加了暖通空调系统的负荷。围护结构的保温性能就决定了围护结构综合传热系数的大小，也就决定了通过围护结构的空调负荷的大小。国家在建筑节能设计规范中明确规定要提高围护结构的保温隔热性能，并将其作为建筑节能设计最基本的要求。

2.3应用地暖，降低能耗

过去的暖通空调系统多使用不可再生能源、高品位能源，而由此引起的资源和环境问题也越来越明显，因此，开发寻找可以使用的可再生能源和低品位能源，从而使得暖通空调的冷热源尽可能的多元化显得非常重要。近年来，地暖市场发展迅速，地暖有着温度分布均匀的优点，温度梯度小，可以减少无效热损失，非常低碳节能。而且地暖采暖安全稳定，寿命长，具有巨大的市场潜力。地热泵空调系统就是在这样的要求下发展起来的，其原理是利用地下恒温层土壤或者地下水、地表水等一切可以利用的热源来提高空调系统的COP值，这样就使得暖通空调的整体功耗大幅度下降。

2.4加强能量回收利用，实现能源利用率最大化

实现节能环保目标的方法之一是提高暖通空调系统的能源利用率，热量回收利用就是其中的重要方法。系统热量的回收要依靠系统中安装的能量回收装置，该装置可以吸收准备排出建筑物外的无用风中的能量来处理新风，这样就可以减少系统的能源使用量，降低机组

负荷。应当注意的是，在选用能量回收装置时应该综合考虑当地的气候条件、通风系统的实际运行情况以及排风中是否含有有毒、有害气体等，以达到能源的最大利用率。

2.5施工时的节能措施

除了注意建筑物围护结构的保温性能，还应该注意暖通空调使用过程中，输送介质系统的内外温差非常大，如果空调管路的保温处理不当，会导致失温严重，系统效率低下。所以在施工时，应该严格按照规程，用保温材料包覆暖通空调管道和设备，这对节能和降低运行费用非常重要。施工完成验收时，也应该重点关注暖通空调系统自身的保温是否达标。施工时还应该注意暖通空调系统管网的合理布置，管路布置尽量不拐小弯，以减少导热介质输送过程中的沿程压力损失和局部压力损失。在安装管道是应该注意清洁，防止污物进入管路造成堵塞，并在安装完成后严格按照规程进行冲洗。

3.解决暧通空调节能问题的措施

3.1在设计阶段重视节能因素

设计方案对暖通空调系统在使用中是否节能关系重大。暖通空调系统特别是中央空调系统庞大而复杂。系统设计的优劣直接影响系统的经济运行和耗能性能。因此应考虑以下三个方面的问题：（1）应注重从节能的角度和优选。例如对冷热源系统的选择，因为暖通空调系统所消耗的能量大部分是冷热源系统中消耗掉的。选择冷热源系统不仅需要考虑它的初投资和运行费用。还应结合当地能源结构和建筑使用功能特点，对耗能指标进行分析比较。在系统形势选择和划分时应注意考虑不同朝向、周边区与内区之间的差异，系统应分开设置或分环，以便分系统或分环控制和调节。这样可以避免某些区域出现夏季过冷或冬季过热的现象，造成不必要的能量损耗。（2）必须认真进行设计计算讨论可行性。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。

3.2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据室外参数的变化进行相应的调节。达到设计要求的节能效果。

3.3选择节能的采暖空调方式

同一个采暖对象采用不同的采暖方式，其能耗、室内环境的舒适程度是大不相刷的。如北方采用低温地板辐射采暖不仅舒适而且此时的室内温度与采用散热器方式相比。可以低2～5℃。能耗当然大为降低；在选择空调方式时选择辐射式空调方

式一般比对流方式舒适节能。

3.4选择可再生能源或低品位能源的空调系统

不可再生能源的大量使用造成能源的日趋枯竭。环境日益恶化，开发利用天然可再生能源成为必然。在天然可再生能源中，太阳能、风能发电，太阳能供热或制冷系统，地源热泵空调系统等技术已经成熟，应大力推广使用。利用可再生能源的暖通空调系统。不仅有着显著的环境和社会效益，也是节能的最有效途径。

4.结语

暖通空调系统作为重要部分，控制能耗重要，暖通空调系统要在设计上不断改良，在运行管理中不断改进，充分利用自然能源，通过科学方式降低负荷，合理选择和管理暖通节能系统。

参考文献

暖通空调篇4

关键词：暖通；空调；节能科技

中图分类号：TU96+2文献标识码：A文章编号：

伴随着当代人们的生活意识和形式的多样化，对于建筑物内环境要求有了更高的准求。安全舒服的居住环境变成人们最终追寻的目标。暖通空调体系的节能逐渐不是全新的问题。所以，系统的节能不再是新兴的矛盾。暖通空调科技的革新是一定要面临的挑战，节能建筑也成为建筑发展的必要趋势，绿色建筑也随着应运而生。

1暖通空调系统能耗的构成及主要特点

伴随着我们国家经济的迅速发展，能源及环境矛盾逐渐显现出来，城市化进程的不断深入及人们生活水准的提升，使得建筑能源损耗在总体能源损耗上占据的比重越来越多。有的发达国家已经占据到40%。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度，现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求，而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。

影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点，表现在：第一，系统的设计、选型、运行管理的不合理，将会降低能量使用效率。第二，维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三，暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理，这就可以采用冷热回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

2暖通空调的意义及其对人体的影响

暖通空调可以满足室内的生活氛围，为人类的日常生活及工程提供最为舒服的环境，安装暖通空调变得非常重要。其作用主要体现在能自由的保持并控制室内空气的湿度、温度及洁净度，室内的温度与人体的温度相互保持平衡，从而达到满足、舒适的目的。在工艺性的空调室内，以满足生产的工艺要求为标准。

经济的进步致使建筑物增加起来，室内装修档次的准求变得更高，装修途中造成的污染物质是很多的，譬如，病菌、有害气体、化学毒气物等，空气的通风明显不足。如何有效地解决房内存在的空气问题，成为人们普遍关注的焦点。安装暖通空调能将室内外的空气进行气流的交换，并提供大量的新鲜空气，改善室内的空气质量。

3暖通空调系统的节能途径

3.1改善建筑保温性能。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。

3.2引进新型节能科技。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同的。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，此时所需要的空气温度显著下降，一般可达到12℃-14℃，而传统方式一般在18℃-20℃，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。

3.3强化系统的运行水平。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据室外参数的变化进行相应的调节，达到设计要求的节能效果。

4新的环保节能科技应用

4.1蓄冷空调，一般主要利用冰和水两种介质。由于许多大城市白天供电紧张，为了限制用电，白天和晚上的电收费水准不同。一般晚上定点以后，电价低廉，就可以采用冰冷空调。此种空调正是在夜间电价低廉时，开启一部分制冷机组进行制冰，并储存总能量。在白天电价较贵的用电高峰期，再进行融冰用以提供低温水，释放出所储存的能量，用以应对大量的用电需求，这样的方式能够有效降低用电成本。除了冰和水，也有利用变温相变材料做蓄冷介质的，如共晶盐等。但由于科技的不完善和高额的制作成本，此项新科技仍然在研究阶段。

4.2热回收科技，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。

4.3低温地板辐射采暖科技，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。

4.4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。

我国地大物博，所发现的地热以中低温为主，大部分是低温热水型资源适宜直接利用。而、云南和台湾的高温地热可用作高温热泵，沿海地区的海水源热泵前景也非常广阔。

4.5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。据有关资料，我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2。利用太阳能驱动空调系统，一方面可以大大减少不可再生能源及电力资源消耗，另一方面因较低的耗电减少了因燃烧煤等常规燃料发电带来的环境污染问题，这就弥补了供电不足的缺口，缓解了供电压力，也不会带来传统电空调使用过程中所带来的城市热岛效应。

4.6设计选型中要考虑建筑物的功能和节能措施，例如：考虑天窗的开启和风洞效应，如何产生对流，在减少辐射热、传导热方面通过一些建筑材料和自然空气层来达到节能的效果。商业建筑的有些房间，如使用功能的需要，会在使用房间的局部产生较大的散热量，在空调系统设计时，应考虑在发热量较大的局部热源附近设置局部排风，将设备散热量直接排除室外，防止热量散发到室内，以减少夏季的冷负荷。

5替代制冷剂的发展

5.1空调系统科技进步和展望

5.1.1新风预处理系统分为热回收式新风预处理系统和除湿式新风预处理系统。热回收式新风预处理系统能回收排风中的能量对新风进行预处理，以降低系统的部分制冷量和除湿量，减小系统容量，用于温、湿度要求、湿度控制不太严格的场合。除湿式新风预处理系统避免了冷热抵消和低机器漏电的缺点，减少了制冷量，实现温、湿度独立控制，调节方便，精度高。再生热量可充分利用低品位能源或工业废热，节能效果显著，能用于湿负荷大，要求湿度控制精度高的场合。

5.1.2冰蓄冷低温送风系统是将冰蓄冷系统与低温送风空调紧密结合在一起，将冰蓄冷科技与低温送风相结合，明显改善室内空气品质，有效节省能源。冰蓄冷低温送风系统能够降低室内的相对湿度，使人感觉更加舒适、凉爽和干燥。

5.1.3个性化送风系统使每个人能够按照自己喜好控制他所在的局部环境。个性化调节方式是一种节能、对环境友好的调节方式，有着广阔的应用前景。

6结束语

节能科技对于我们国家当代的建筑来讲，有着非常重要性的作用。当下，整个国家各个地区的电力情况是非常紧缺的，但是所需求的能量却在不断的提升。所以，暖通空调体系节能在所有的建筑节能上占据非常关键的地位，唯有不停的加以探索及发展全新科技，才能够确保暖通空调体系得到更大的发展。

参考文献

【1】陆亚俊.暖通空调(第二版).中国建筑工业出版社.

暖通空调篇5

关键词：CFD技术数值模拟暖通空调气流组织

AbstractThisarticlepresentstheapplicationofCFDonHeatingVentilationandAirConditioningfield,andshowsthemethodsandstepsofapplyingit.ThearticleoffersconsultsforthedesignerstoapplyCFDonHeatingVentilationandAirConditioningdesign.

KeywordsCFDnumericalsimulationHeatingVentilationandAirConditioningairflow

0前言

为制定出最佳的通风空调方案，暖通工作者都希望在设计阶段就能预测室内空气的分布情况。而目前在暖通空调领域中采用的方法主要有四种:射流公式法、ZonalModel、模型实验和CFD[1]。

射流公式法是最经济简单的室内空气分布预测方法，对于实际空调房间的复杂气流形式模拟误差很大。ZonalModel模拟得到的实际上还是一种相对“精确”的集总结果，且在机械通风中的应用还存在较多问题。模型实验是最可靠的方法，但是搭建实验模型耗资很大，周期很长，而对于不同的条件，可能还需要多个实验，耗资更多，周期也长达数月以上。且它对于整个流场的速度、温度分布缺乏全面深刻的了解，这些都限制了它的推广和使用。

CFD具有模拟设备简单、投资低、计算速度决、计算空间不受限制、完整的资料获取、并且可以模拟各种工况，是其它三种方法所不具备的。随着经济发展、科技进步，CFD技术已成为现代建筑领域一个重要的研究课题。

1CFD技术

CFD是英文ComputaionalFluidDynamics（计算流体动力学）的简称，通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟，是进行“三传”(传热、传质、动量传递)及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等诸多工程领域。暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一[2]。

1933年，英国人Thom首次数值求解了二维粘性流体偏微分方程，标志着CFD的诞生；1974年，丹麦的P.V.Nielsen利用流函数和涡旋公式求解封闭二维流动方程，采用k-ε流体湍流模型模拟室内空气流动情况，首次将CFD技术应用于空调工程。随后10多年，世界各发达国家出于节约能源和提高社会工作效率的考虑，都投入大量人力、物力、财力来进行这方面的研究，并且取得了一定的成果[3]。短短的20多年内，CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用也进行地如火如荼。如今，CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的强有力工具。

美国是使用CFD技术较早的国家之一。1986年美国国家标准协会对世界范围内用CFD模拟室内空气流动的发展情况进行了总结，并成立了专门研究机构，致力于室内空气流动的研究。美国ASHARE协会于1989年成立了研究用CFD方法预测室内空气流动的研究机构，比较完整的研究了CFD方法模拟室内空气流动的相关问题。日本是另一个使用CFD技术较成功的国家。数值模拟技术在日本建筑环境工程领域的应用始于20世纪70年代初[4]。

2CFD技术在暖通空调领域的应用

2．1CFD在暖通空调中的主要应用领域

CFD主要可用于解决以下几类暖通空调工程的问题：

1．通风空调房间气流组织设计

借助CFD可以预测仿真通风空调空间的气流分布详细情况。气流数值分析能够考虑室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件，因而它能全面地反映室内的气流分布情况，从而便于发现最优的气流分布方案，进而指导设计使其达到良好的通风空调效果。

2.建筑外环境分析设计

建筑外环境对建筑内部居住者的生活有重要的影响，建筑小区二次风、小区热环境等问题日益受到人们的关注。采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境。而且，通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指导建筑内的自然通风设计等[5]。

3．室内空气品质研究

利用CFD技术研究室内空气品质问题，主要是通过模拟得到室内各个位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数，从而评价通风换气效率、热舒适和污染物排除效率等。

4.建筑设备性能的研究改进

暖通空调工程的许多设备，如风机、蓄冰槽、空调器等，都是通过流体工质而工作的，流动情况对设备性能有着重要的影响。通过CFD模拟计算设备内部的流体流动情况，可以研究设备性能，从而改进其工作，降低建筑能耗，节省运行费用。

2．2暖通空调领域中CFD的求解过程

暖通空调领域用CFD进行模拟仿真，其主要环节无外乎包括以下几个方面:建立数学物理模型、进行气流数值求解、将数值解结果可视化等。CFD求解流程如图1所示。

1.建立数学物理模型

建立数学模型是对所研究的流动问题进行数学描述，为数值求解做准备工作。基本数学模型有：

（1）质量守恒方程

（2）动量守恒方程

（3）能量守恒方程

ρ——流体密度，kg/m3；

t——时间，s；

——速度矢量，m/s；

ui——速度在i方向上的分量，m/s；

p——压强，pa；

Fi——体积力，N；

T——温度，K；

cp——定压比热；

ST——粘性耗散项。

对于湍流流动，还要补充反映湍流特性的其他方程。

2.进行气流数值求解

（1）确定边界条件与初始条件

初始条件和边界条件是控制方程有确定解的前提。初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况。对于瞬态问题必须给定初始条件，对于稳态问题不需要初始条件。边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随地点和时间的变化规律。

（2）划分计算网格

网格分结构网格和非结构网格。简单说，结构网格在空间上比较规范，如对一个四边形区域，结构网格多是成行成列分布的，而非结构网格在空间分布上没有明显的行线和列线。目前各种CFD软件都有专门的网格生成工具。

（3）建立离散方程并求解

离散方程常用的方法有：有限容积法、有限差分法和有限元法等。选择合适的方法，对求解区域进行离散。

3.结果可视化

通过计算机数值求解得到的结果是节点上的数值，因而视觉效果上不具备可观性，难以被一般工程人员或其它相关人员所认识和接受，所以必须借助相关软件将模拟结果可视化，CFD的后处理可以静态显示速度、温度、浓度场图片，也可以动态的显示流体流动的流线和迹线。

图1CFD求解流程

图2CFD改进暖通设计方案流程图

2．3利用CFD改进暖通设计

利用CFD技术进行模拟，便于检测暖通设计方案的优劣，提出科学的改进方案，提高了设计效率和质量。CFD技术在改进暖通设计方案时的流程图如图2所示[3]。

3结语

CFD技术在暖通空调领域中的应用在很长一段时间内是欧洲和日本走在前面，目前CFD技术在日本暖通行业的应用已经达到实用化阶段。国外的CFD模型方面的基础性成果不但丰富，CFD软件也非常强大。

我国大概在20世纪80年代开始研究CFD在暖通领域的应用。我国现有成果大部分属于运用专用软件进行某个算例的分析。从总体上说，真正把CFD技术与实际工程的暖通设计结合的案例还很少，真正掌握CFD技术的暖通设计人员数量有限，在我国暖通行业中开展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表现在以下几个方面[5]：

1．继续加强算法理论方面的基础研究；

2．研究网格自动生成技术；

3．研究科学计算可视化技术；

4．用CFD技术开展本行业中的应用研究。

参考文献

[1]周林光.置换通风的数值模拟.同济大学硕士论文.1998.

[2]龚光彩.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调，1999，29（6）：25-27.

[3]谢华刘中平.通风、空调设计中的CFD技术[J].房材与应用,2004，32（1）：34-36.