(深圳市森磊镒铭设计顾问有限公司广东深圳518053)
【摘要】近年来,能源危机越演越烈,在这种情况下,建筑能耗越来越被大家所关注。建筑能源占社会总能源消耗的比重较大,而暖通空调更是在建筑能耗中占较大的比重。在当前大力提倡节能减排的新形势下,针对建筑暖通空调能耗大的问题,需要采取切实可行的节能设计方法有效地降低暖通空调的能耗,确保建筑整体能耗的下降,为社会和环境的可持续发展起到积极的促进作用。
【关键词】暖通空调;节能;设计
【中图分类号】TU83【文献标识码】A【文章编号】1002-8544(2016)22-0166-02
1.建筑暖通空调节能的设计原则
1.1基本原则——节能
在对建筑暖通空调设计时,需要遵循的最基本原则即节能,以热舒适指标作为节能设计的重要指标。在具体节能设计过程中,需要对温度、空气湿度、风速、劳动强度及辐射温度等各种热舒适指标的影响因素进行分析,并将这些因素进行科学的组合,从而实现舒适度与节能效果的协调。
1.2满足日常生活环境要求
环境的舒适性是影响人体舒适度的最主要因素,在日常生活中,光线、声音和色彩等都会对人体舒适性带来一定的影响,因此在暖通空调设计过程中,需要确保其能够满足日常生活环境要求,在满足室内温度舒适度要求的基础上,实现能源消耗的最小化。
1.3正确处理整体与局部关系
目前我国现实生活中通常都会采用集体供暖来降低能源消耗,提高能源的利用效率。因此在建筑暖通空调设计过程中,为了能够满足个人的不同需求,在具体设计时需要保证独立的每一个房间内的温度,同时还要对热量进行分户和分室分摊,实现能源的高效利用,确保节能目标的实现。
1.4控制室内空气品质
为了能够更好地解决空气质量问题,暖通节能空调设计时都会保证通风量大的特点,通过合理的排风和进风来调节室内气流,在确保了室内空气质量提高的基础上,也实现了节能的目的。
2.基于节能的设计方法探讨
2.1以节能为目标筛选设计方案
通常节能目标有两种表达形式——相对形式和绝对形式。前者不设节能目标值,仅要求在若干可行技术方案中寻找相对最节能方案,计算过程通常无需迭代;后者给出节能目标限定值,要求在若干可行技术方案中,筛选满足限定值要求且相对最节能或节能性价比最高的方案,计算过程往往需要迭代。
2.1.1不设定节能目标值
(1)简单方法
由图1所示的4个阶段组成,此方法的实质是基于能耗的多方案比选,通常还应加入不同技术方案的投资比较。由于仅需比较额定工况能效或能耗,计算过程相对最简单
(2)较简单方法
与简单方法步骤完全相同,只是将步骤②中额定工况改为季节平均工况,由于需要比较季节工况能效或能耗,与只需比较额定工况相比,计算过程相对复杂。
(3)复杂方法
步骤与简单方法仍然完全相同,但步骤②改为用能耗模拟软件计算各技术方案的全年能耗与矿物能源消耗量。由于需要进行8760h能耗计算,所以称其为复杂方法。
无论是简单方法还是复杂方法,其过程均相当于两次优化:第一次通过多方案比较,确定采用的技术方案;第二次对此方案进行基于节能的设计参数优化。
2.1.2设定节能目标值
设定节能目标值可以有两类形式,一类以用能系统效率表达,一类直接用能源消耗数值表达,如建筑能耗或单位供冷供热量能耗等。
(1)简单方法
由图2所示的6个阶段组成,与不设定节能目标值的简单方法的不同在于增加了是否满足节能目标值判断环节。此方法的实质也是基于能耗的多方案比选,只不过能耗体现为设定的节能目标值。当筛选出的满足要求的方案不唯一时,必须结合以投资为主的多因素评价来确定方案。
(2)较简单方法
与简单方法步骤完全相同,只是将步骤②中额定工况改为季节平均工况。由于需要比较季节工况能效或能耗,与只需比较额定工况相比,计算过程相对复杂。
(3)复杂方法
步骤与简单方法仍然完全相同,但除步骤②改为用能耗模拟软件计算各技术方案的全年能耗与矿物能源消耗量外,增加了步骤“0”(见图3),在此步骤中,通过冷热量模拟寻求改善围护结构、合理确定设计标准等降低建筑冷热量需求的被动措施,并以此作为步骤②的输入条件。
2.2以节能为目标优化系统设计参数
以节能为目标优化设计参数的意义在于,改变其取值完全根据规范或经验的定式思维,代之以多组取值比选,其方法有复杂与简单之分。
(1)有限样本比对法
该方法的优点在于就工程设计要求而言简单易行;不足在于不如极值法可以得到理论上的设计参数最佳值。
(2)极值法
该方法的优点在于可以得到理论上的设计参数最佳值,不足在于必须得到用能设备关于系统设计参数的能效函数,而这通常掌握在产品制造商手中。
2.3基于数据库的全工况设计方法
建立常用空调系统形式的能效计算模型和常用冷热源设备的能效数据库,借此使设计不局限于额定工况,而是通过全工况分析以找出或是能使系统能效最高,或是能使系统矿物能源消耗量最低,或是碳排放最低的设计参数。正在设计行业推广的BIM系统将有助于这一设计方法的实现。
2.4基于模拟与仿真的“预见性”设计
模拟使系统设计者能够预见系统未来的能耗,并基于此通过对整体系统各个子系统能效的事先约定与系统整体优化来保证实际能耗不高于预期能耗。而系统仿真则可以使设计者实现对系统的虚拟运行,以观察系统在不同设计参数、不同控制策略下的表现。
以空调水系统变频调节为例,系统压差控制点的选取往往不能简单归为一种方式。如设计经常要求压差控制点设于最不利环路,而对处于不断调节中的水系统,其最不利环路不唯一,究竟取在何处才能既保证每个空调末端都能正常工作又最大限度地降低水泵功耗,很难用常规的方法进行分析,系统仿真往往能提供直观的答案。
3.结语
由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分,因此暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全、工作效果和产品质量,还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。
参考文献
[1]黄成锋.探析建筑设计中暖通空调节能技术的应用[J].江西建材,2014,(20):12-12.
[2]费重来.分析暖通空调节能技术在建筑设计中的运用[J].建筑工程技术与设计,2014,(21):960-960.