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夏热冬冷地区民用建筑超低能耗暖通空调设计 ​

时间:2023-02-03 17:31:47   作者:GBWindows   来源:行业网站   阅读:383  
内容摘要:夏热冬冷地区民用建筑超低能耗暖通空调设计个【摘要】由于民用住宅暖通空调能耗过大,夏热冬冷地区的民用建筑进行超低能耗暖通空调设计。在设计超低能耗的暖通空调时,需要首先设计暖通空调系统的自动控制变频功能,使暖通空调本身在运行中消耗更少的能量,然后通过设计风机排风系统来降低热能输送系统的能耗,最后用可再生的地源热泵或太阳能替...

夏热冬冷地区民用建筑超低能耗暖通空调设计

【摘要】由于民用住宅暖通空调能耗过大,夏热冬冷地区的民用建筑进行超低能耗暖通空调设计。在设计超低能耗的暖通空调时,需要首先设计暖通空调系统的自动控制变频功能,使暖通空调本身在运行中消耗更少的能量,然后通过设计风机排风系统来降低热能输送系统的能耗,最后用可再生的地源热泵或太阳能替代不可再生的化石能源,从而实现暖通空调的超低能耗设计。通过设计模拟实验,将超低能耗暖通空调研发设计所需的能量与传统暖通空调所需的能量进行对比,验证设计是否能够达到节能的目的。


【关键词】夏热冬冷地区;民用建筑;超低能耗;暖通空调


在夏热冬冷地区,暖通空调在家庭中的主要作用是夏季降低室内温度,冬季提高室内温度。然而,提高和降低温度都需要大量的能量支持。因此,暖通空调出现后,建筑能耗在已经很高的能耗比例中再次增加。基于此,设计了夏热冬冷地区民用建筑暖通空调超低能耗,以降低夏热冬冷地区暖通空调能耗,从而满足我国可持续发展的路径要求。设计实验,将本文研究的超低能耗暖通空调与传统暖通空调的能耗进行对比,通过计算两种暖通空调在冬季和夏季的能耗,判断两种方法在能耗方面的优缺点。


1.超低能耗民用住宅暖通空调设计

1.1暖通空调系统自动控制变频功能设计

系统的自动控制变频功能可以通过选择最先进的智能设备来降低暖通空调的能耗,减少暖通空调运行过程中的余热,从而降低能耗,达到节能环保的目的。在以前的暖通空调系统结构中,很难自动调节暖通空调的额定功率,这将使暖通空调无法在低负荷时自动降低功率,在高负荷时自动增加功率。系统自动控制变频功能的设计使暖通空调能够根据室内温度人性化地控制自己的功率,从而最大限度地避免能源浪费。如果您对系统提供的温度不满意,住户可以通过遥控器自行调节暖通空调的温度。在系统自动控制变频系统中,核心设备是暖通空调的热回收系统。热回收系统可以通过热交换器或废热交换器利用回风回收室内剩余的热能,减少暖通空调的能量损失。


1.2风机排气管设计

风机排气管系统分为两个子系统:水系统和风系统。


整个空调系统的功能实现和能耗都是通过在空调内部引入水和风来控制的。在整个暖通空调系统能耗中,除暖通空调内部系统外,向外传递热能的水系统和节能风系统是能耗最大的系统。因此,设计人员可以通过优化这两个系统来降低运行这两个系统时的能耗需求,从而达到节能的目的。在超低能耗风机排气管系统的整体设计中,任何时候都要注意三个方面:


1)在一定范围内增加水流回路对应的温差,以人的感官为标准,使整个水流回路中水温的平均值可以相应增大或减小,从而达到降低能耗的目的。


2)降低水流量,将低流量作为供水系统的最佳运行方式,并与系统自动控制变频系统相结合,降低水泵的传热功耗,在保证暖通空调稳定运行的前提下,保证暖通空调以超低能耗运行。


3)还要平衡室内CO,保证室内空气质量,建立能保证不与外界发生热交换的通风系统。


1.3冷热源匹配设计

在设计超低能耗的暖通空调时,需要加强冷热源的选择,以保证暖通空调能够以最低的能耗运行。夏热冬冷地区,一般夏天热,冬天很冷。因此,夏冬两季暖通制冷制热系统负荷较大,运行时间很长,这使得夏热冬冷地区冷热源的选择在节能设计领域非常重要。暖通内部结构中,冷源一般来自离心式冷水机组或螺杆制冷机,热源一般来自热水锅炉。暖通空调冷热源选择可根据实际情况进行调整,在保证安全稳定的前提下,达到节能的目的。


2.模拟实验

通过模拟实验形式的对比实验,将本文设计的超低能耗暖通空调设计方案的建筑能耗与传统暖通空调系统的建筑能耗进行对比,以验证该设计是否能降低能耗。


2.1实验准备

本实验采用DeST软件作为系统平台。DeST是一个用于计算建筑环境的空调和供暖系统模拟软件平台。它具有完善的计算和分析功能,是一款优秀的能耗模拟软件。首先,在软件中建立了民用建筑设计图,建立了夏热冬冷地区暖通空调能耗公式:

夏热冬冷地区民用建筑超低能耗暖通空调设计_​

其中,y 表示整体能耗值; φij 表示各个节点的热能影响系数; λ2 表示各个节点的建筑材料在热能传导上的物理特性; qj 表示各个变量对于建筑能耗的影响系数; τ、η 均为热平衡参数。

通过这个公式,我们可以清楚地计算出建筑中各构件的温度值及其使用暖通空调后的总能耗。该建筑使用暖通空调时的具体数据如下:夏季,采暖面积为120㎡时,室内初始温度为35℃,目标温度为25℃,空调运行时间为18h;冬季采暖面积120㎡时,室内初始温度-15℃,目标温度20℃,空调运行时间24h。

在民用建筑设计的基础上,按照本文设计的方案对建筑进行改造,使其可以使用超低能耗的暖通空调,并应用公式(1)计算出暖通空调夏季和冬季的能耗。

2.2实验结果分析
利用Matlab软件对实验数据进行分析,最终结果如下:在该设计方案中,夏季日总能耗为94200 kW·h,冬季日总能耗为52900 kW·h;传统设计方案中,夏季日总能耗为23.9万kW·h,冬季为11.41万kW·h。

采用本文提出的超低能耗暖通空调设计方法后,夏季空调能耗可降低至传统设计的1/3,冬季采暖能耗可降低至传统设计的1/2。因此可以判断,本实验超低能耗暖通空调的设计方法在不影响暖通空调功能的情况下,可以大大减少暖通空调使用过程中的能量损失,既符合国家可持续发展政策,又保证了室内居住环境的舒适性,具有现实意义,可以推广。

1)通风节能设计首先要做好一年四季的健康通风设计。一年四季都要采用局部机械排风,控制厨卫的污染空气和湿源,保持厨卫相对于卧室和客厅的负压。同时要以户为单位进行健康通风的空气平衡设计计算,保证室内气流满足“新风”→卧室、客厅→厨房、卫生间→室外。由于厨房、卫生间等受污染空间的排风量有两种模式,卫生间的排风量是在无人使用时计算的,不能考虑排风量增加对室内气流过程的影响;厨房不使用时应计算排风量,增加的排风量应专门设计以平衡补充风量。

2)目前对夜间通风的理解只考虑温度,忽略湿度,只有通过热量和湿度来控制空气,才能真正实现健康舒适的室内环境。夏热冬冷地区的空调季节,由于室外空气的含水率超过人体的舒适范围,夜间通风降温的节能潜力不大。

3)除湿季节应采用新风降温除湿,但要考虑新风再热的问题。在设计中,根据室外空气热湿状态的变化和除湿季节运行调节的要求,应考虑如何利用冷凝器排出的热量和冷凝热水的热量,并分析回收量。

4)空调系统的节能设计需要根据建筑使用方式考虑两种模式下的空调运行调节方式。对于部分时间使用的住宅模式,应根据间歇空调的不稳定工况,特别注意末端制冷量的设计。在一天24小时使用的生活模式下,空调系统末端的制冷量仍应根据间歇空调的不稳定工况进行设计,主机容量的选择应考虑冷却末端的同时使用系数。

3.结论
随着经济水平的提高,越来越多的家庭使用暖通空调来调节室内温度,这使得住宅建筑的能耗逐年增加,环境调节能力面临巨大压力。因此,本文对夏热冬冷地区居住建筑暖通空调节能设计具有重要的现实意义。本文针对能耗巨大的暖通空调进行节能规划,设计实验验证了本文的设计能够在保持暖通空调原有功能的前提下降低民用建筑能耗,既保证了建筑行业对住宅舒适度的要求,又符合国家可持续发展路线规划,设计效果良好,值得广泛推广。

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标签:暖通空调  能耗  设计  超低  系统  

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