评价暖通空调系统技术先进性

发布时间：2022-10-05 21:43 热度：

　　摘要：随着暖通空调技术的不断发展，竞争激烈的建筑市场将暖通空调系统的技术水平也列为评价建筑的一个标准。因此本文对暖通空调系统技术先进性进行了评价

　　关键词：暖通空调;系统技术;先进性;评价

　　1.CFD 技术的应用

　　随着计算机的普及应用，现在很多实验都可以通过计算机虚拟完成。CFD就是其中一种虚拟实验，用以模拟实际的流体流动与传热情况。它的原理是数值求解控制流体流动和传热的微分方程，得出流体流场在连续区域上的离散分布，从而近似地模拟流动情况。CFD 是英文 Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。

　　现在我们就明白了 CFD 其实是一种模拟仿真技术。近年来，通过高等院校、科研和设计单位的不断努力，CFD 技术在暖通空调领域的应用越来越多，特别是在模拟预测室内外空气流动情况或设备内其它工质流体流动情况的应用方面。通过 CFD 技术，我们可以模拟一些大型公共建筑(体育场馆、大型音乐厅堂)、地铁等通风空调空间的气流组织，以可视化的方式将速度场、温度场，用动态或静态予以展示，这样可以完善设计，避免错误的发生;也可以对一些建筑小区或建筑群(如：CBD 地区)的二次回风等进行模拟分析，设计出更合理的通风系统;还可以用于新型暖通设备的性能实验，提高产品质量。

　　CFD 具有速度快、成本低、应用范围广等特点，所以在分析或投标工程中得到广泛应用。特别是在 2008 年的奥运相关工程的暖通空调设计中，由于采用了 CFD 技术来分析温度场、速度场，使设计更加直观和高效，等到了业主的好评。CFD 技术还在不断的开拓和完善中，许多高校都在开发这项技术，例如清华大学开发了 STACH-3;许多设计院也在开发这项技术，用以解决大型项目的设计难题。

　　2.水源热泵技术的应用

　　水源热泵系统是一种集节能与环保为一体的空调系统，在北美和北欧等国家这项技术已经十分成熟了。这项技术进入中国之后，发展也十分的迅速，结合国外的水源热泵理论，国人研制开发了适应中国国情和环境的设备，在许多工程项目上也得到了应用，并取得了不俗的成绩。

　　水源热泵根据取原方式可分为水环热泵和地源热泵。地源热泵又可根据介质分为土壤源热泵和地(表)下水热泵。目前应用较多的主要是地(表)下水热泵。其原理是取浅层地下能，经过水源热泵设备处理后实现供冷和供暖的。水源热泵设备的能效比(COP)一般可达 3～5。这种浅层地能不但储存量大而且还可以再生。夏季制冷时，设备将热量储存于地下;冬季供暖时，设备再从地下取热，同时将冷量储存于地下，循环利用。这种浅层地能一般是通过打井抽灌浅层地下水进行交换的。

　　在我国不同的地区地下水温度也不同，一般在 6～24℃之间，比较恒定。根据国家相关规定，地下水抽取使用后必须回灌。

　　可以作为浅层地下能源抽取的地下水源必须符合以下条件：水量充足，温度适宜，水质良好，易于回灌，冬季时温度不低于 10℃，地下水含砂量不大于1/200000。一般能满足以上条件的地下水多在深度 100 米左右的地方。为了保证水量充足含水层厚度一般要大于 5 米。为了防止人为的污染和浪费，系统的每一个环节都需要监控。

　　抽取与回灌地下水的方式，目前分为“单井抽灌”和“异井抽灌”方式。相较“异井抽灌”方式，“单井抽灌”的水源热泵系统需要的机房面积小，无需其他辅助设施(冷却塔也不需要)，使用时也没有污染。

　　在城市地区使用水源热泵系统，采用“单井回灌”技术优势更加明显。首先，井距小，只需 10 米左右，管路敷设距离短;其次，打井投资小，井深多为 100米左右;第三，系统中无单独的回灌井、沉砂井和溢流井，投资低，管理方便、维护、调试简单。

　　3.冰蓄冷与低温送风

　　最近几年，我们常在电视新闻报道中听到在夏季用电高峰时出现用电紧张的情况，政府必须采取限时供电才能缓解用电紧张的情况，而且这种情况有逐年加剧的趋势。空调系统作为大型公用建筑用电大户，其用电量可占总用电量的四成左右。如果空调用电量降低了，就可以很大程度上缓解夏季用电紧张。冰蓄冷技术就是这种节能的空调技术。

　　冰蓄冷技术是空调机组和蓄冰装置结合的节能技术。即在分时电价的廉价电费计时期间，进行蓄冰作业;在分时电价的高价电费计时期间，将所蓄冰的冷量释放的技术。冰蓄冷系统需要合理的设计，正确的冰介质、蓄冰装置的选择，选用优化的传热手段，结合自动化控制等条件，按照分时电价的价格周期实现设备运行的。

　　只要属于分时电价，并且电价差价较大，且空调使用时间不均衡的用户都可以采用冰蓄冷技术。像办公楼、商店、宾馆、影剧院、体育馆等都属于这样的用25户。

　　蓄冰方式可分为：动态型，即将制冰与蓄冰分开，如：冰浆式、冰晶式和冰片滑落式;静态型，有盘管外结冰式(包括内融冰式和外融冰式)和封装式(冰球、冰板和芯心冰球式)。

　　由于冰蓄冷技术初期投资高，运行管理技术性强，运行成本高，蓄冰、制冷设备占地面积大，在我国应用还不是十分广泛。这就需要设计工程师和设备制造商以及运行管理部门不断努力，积极推广。如果国家可以给予支持，提供优惠政策，使业主在经济上得到实惠，可能效果更佳明显。

　　因为要解决夏季用电紧张的状况，冰蓄冷技术还是有一定的市场的，这就需要设计人员不断提高冰蓄冷技术水平，适应市场的发展要求。

　　4.电力和燃气的互补

　　空调系统不仅在生活中为人们提供舒适健康的高品质空气，还在工业生产中为生产生活提供特定的环境。因此空调系统与室内空气品质、室外环境健康，与工作和生产效率、高新技术产品质量，至与城市经济运转和环境的安全等方面都要密切的关系。

　　空调的使用具有季节性和间断性，这就造成了使用的不稳定性，这对城市的能源供应是个不小的考验。空调对能源的需求是巨大的，因此它对环境的影响也是巨大的。调查显示空调能耗占建筑能耗的 40%，提供能源的方式主要为电力和天然气。这两种能源的使用又呈现季节性与昼夜性，冬季是天然气使用的旺季，是夏季使用时的 7～10 倍;夏季是电力能源的使用旺季在夏季，而且同一天的使用值也存在很多差异。

　　因此，在大型公共建筑空调系统设计时，可以考虑合理选择冷、热源，同时使用电力和天然气这两种能源，合理错开用能高峰。

　　这种使用两种能源供给方式的空调系统有四大优点：第一，在夏季制冷用电高峰时选择燃气作为供能能源，既节省了高峰时段的电费填补燃气使用的低谷，又提高了设备使用率，同时提高了投资效益;第二，如果使用燃气能源供应系统中不稳定的空调负荷，可以增大电网的安全性;第三，在大型建筑群中将空调系统模块化(数千千瓦至 50MW 的小型模块式)，分模块进行供能，既不影响使用，又提高了设备使用的可靠性;第四，选用燃气作为能源供给方式，减少用电负荷，间接的减少了硫化物和温室气体的排放(因为我国主要以燃煤发电)。

　　如果天然气也可以参照电力能源实行季节性价格(现在天然气价格偏高)，将会大大推进天然气空调的使用。经过计算，如果天然气为 1.40 元/m3 h 时，直燃机可以代替电力驱动的离心制冷机;如果天然气为 1.80 元/m3 h 时，直燃机可以代替电力驱动风冷冷水机组。

　　参考文献：

　　[1]李玉云，张春枝，曾省稚，武汉市公共建筑集中空调系统能耗分析.暖通空调，2002，32(4).

　　[2]贾绍强，周晋，张国强，.建筑节能诊断和能源管理，大众用电，2007，(6).

　　[3]余晓平，黄大勇，陈三得，李焱，重庆某酒店中央空调系统运行管理现状及能耗分析，建筑节能，2007，35(3).