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摘要:在我国城市化水平不断提高和城市建筑行业不断发展的背景下,人们的生活水平显著提高,人们对室内环境质量的要求也越来越高。因此,在人们越来越重视暖通空调技术的发展的基础上,我国的暖通空调控制技术也获得了很大的提升。但是,我国的暖通空调控制技术也存在一些问题,尤其是暖通空调系统的能源消耗过高不符合我国可持续发展战略,而且在我国能源日益紧张的环境下,高能耗问题更加突出。因此,加强暖通空调优化控制技术的研究成为每个暖通空调设计人员的首要任务,设计人员必须抓住能耗高问题的根本原因,不断的优化暖通空调控制技术,提高暖通空调使用能源的效率,提高暖通空调的运行质量。
关键词:暖通空调技术;发展现状;对策;发展方向
中图分类号: C35 文献标识码: A
一、暖通空调系统的特点
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。
二、暖通空调的意义
暖通空调能够满足室内的生活环境,为人们的工作、生活提供更舒适的环境,安装暖通空调显得十分必要。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。
三、暖通空调控制技术存在的问题
暖通空调控制技术主要存在两个问题。一是暖通空调系统能耗严重。随着人们生活水平的提高,空调的使用范围更广,使用更频繁。在大型建筑中,中央空调系统的能耗占整个建筑能耗的一半以上。造成这种情况主要和空调系统的设计有关,根据对当前空调运行的实际情况研究,空调系统不是按照满足正常要求的来设计,而是按照满足客户最大需求标准来设计,空调系统日常运行超出了需求范围,空调系统从而处于低负荷状态下运行;二是空调系统运行质量不高。当前许多人对当前空调环境的满意程度不高,据新加坡某大学对新加坡部分商用大楼的暖通空调系统运行情况调查表明,超过25%的大楼CO2,10%左右的大楼甲醛超标和湿度过大,超过半数的大楼温度过低,这些情况会降低大楼的舒适度,对人体健康造成损害,影响人们的工作效率。
造成暖通空调能耗大且空调环境低的原因主要有两个:首先,暖通空调系统的设计采用最大负荷计算法和定工作点的运行方式,暖通空调真正处于最大负荷运行的情况少,更多的是处于轻载环境下运行。与此同时,受外部环境的湿度和光照的影响,暖通空调系统运行环境不断变化,定工作点控制方式降低了传热的效率,而导致能量的浪费。其次,控制器设计存在缺陷。传统的控制器采用的是干空气线性系统设计,然而,在实际运行中,空气处理机存在非线性环节,空调运行的外部环境条件也在不断的发生变化。当外部环境发生变化时,传统的控制器难以准确的调节室内温度,而造成能源的浪费。
四、暖通空调技术发展现状
由于暖通空调系统的控制系统的设计存在问题,暖通空调的能耗在整个建筑的能耗中占有很大的比重,不论是确定送风量、确定溫度以及确定压力的控制系统,还是变风量的控制系统,在多变的运行环境下,都难以有效地控制暖通系统而导致巨大的能源消耗。从20世纪80年代采用的PID控制系统,这种控制系统具有一定的滞后性,需要更长的时间调整参数,也造成较大的能源消耗。后来虽然经过不断的技术改造,控制系统能够较好的抑制影响空调系统的运行因素,与其他的技术相比存在一定的优势,但是控制器参数的准确性和合理性依然不高,控制效果依旧不明显。当前的暖通空调不仅具有较强的非线性和时变性,也具有大惯性、大滞后和强干扰的特性,要获得较好的控制效果的同时达到一定的节能,还存在许多技术问题。
五、暖通空调技术发展对策
暖通空调使用日益普及,涌现出许多小厂家或者其他行业的企业进入了暖通空调市场。仅仅注重产品外观很难从技术角度发展产品的性能,但是由于市场竞争的激烈、企业技术力量限制等因素影响,通过低成本战略产生利润。许多企业很少在空调技术研发中进行投入。如果长期仅通过外观设计、简单改进等方式投入市场,大家都对应对市场需求,而在成本上面压缩,使大企业的技术研发也受到了很大的制约,影响了企业的经济收益、影响了企业的上升式发展方向、影响了企业技术研发的投入。
根据我国暖通空调的现状,应积极发挥相关部门的引导调控职能。为空调企业的规范、老旧技术的约束等,提供一个健康良好的发展环境,以此为基础促进空调企业研发投入的增加,为实现我国家用暖通空调技术研发与发展奠定基础。另外,政策鼓励以及补贴奖励等,应更大力度用于采用新技术的家用空调,为促进家用暖通空调节能新技术推广、促进市场认可度奠定基础。家用暖通空调生产企业提高企业综合竞争力,提高企业经济利润,为企业研发投入的增加奠定基础。家用暖通空调企业应加快企业的品牌建立,把握现有机遇把企业做大做强,为企业的健康发展、我国家用暖通空调技术的发展奠定基础。
六、暖通空调技术应用发展的方向
(一)蓄冷技术的应用
随着人们用电量不断增加,加剧了用电紧张形势,通过拉闸限电的方式可以有效降低用电高峰谷差,但是影响了人们的正常生活,因而采用高效节能的蓄冷技术生产出的蓄冷中央空调,已经逐渐进入人们生活、生产活动中,极大方便了人们生活用电和工业用电。蓄冷技术是一种优化资源配置、保护环境的节能环保技术,其工作原理主要是在夜间用电处于低谷阶段时进行制冷作业,将冰或冷水形式的冷能量储存在蓄冷设备中,这样在用电高峰时期,可以通过将蓄冷设备中冷能量的释放,将这些冷能量用到空调运行过程中,从而有效转移用电高峰,缓解电力紧缺压力,为电力用户节省了大量的用电费用,达到节约用电、减少环境污染的效果。另外,蓄冷技术还可以优化社会资源配置,提高能源资源的利用率,降低消耗,目前,我国发电方式主要是火力发电,然而在发电过程中发电机没有较高的可调配性,使得控制和改变发电量的难度增加,而采用蓄冷技术,利用发电厂的发电机组夜间在高效区的运行过程,这样可以有效减少发电机的能耗,同时也可以通过利用蓄冷技术转移用电高峰期,这样可以增加可利用的电力资源,通过将这些电力资源运用到其他项目建设中不仅可以缓解用电紧张情况,而且还能够创造出更多的经济效益。
(二)太阳能节能技术的应用
由于目前火力发电产生的发电量不能满足人们日常生活用电和工业用电,造成电力压力较大的发展形势,而作为一种高效节能环保的新型能源资源,太阳能可以转化为人们需要的热能,减少空调系统的热负荷,在建筑施工中通过在屋顶设置太阳能供暖装置,通过集热设备收集取之不竭的太阳光热量,再利用热导循环系统导入换热中心,这样既可以为人们提供热水,而且还能够将热气导入室内地板采暖系统,利用电子控制仪器来调整室内的水温,还可以利用太阳能供暖装置中的燃气锅炉等加热设备,极大增加人们日常生活的热水补充资源,满足人们取暖和热水的需求。
(三)地源热泵技术的应用
在绿色节能建筑不断发展的同时,我国能源资源面临着紧缺的严峻形势,而地源热泵技术的工作原理主要是利用土壤作为蓄热体,实现储存和释放热量效果的过程,地源热泵技术主要包括水源热泵技术和土壤源热泵技术两种,而且这两种技术的应用都具有可限制的使用条件,其蓄热功能的实现需要面积较大的地下空间、冷热均衡,一旦在蓄热不均衡就会扩大电力消耗,增加建筑施工工程造价,影响施工工期和质量,因而,在建筑施工中要结合施工规模和设计方案来合理选用适宜的水源热泵技术和土壤源热泵技术,从而充分发挥地源热泵技术的蓄热功能,满足人们用暖、生活热水的需要,提高人们的生活质量。
(四)自然通风技术的应用
通风、空气调节是暖通空调设计的重要组成部分,也是现代绿色建筑施工的重要任务,自然通风技术主要是利用计算流体力学软件和能耗分析软件,优化建筑通风设计方案,自然通风技术的工作原理主要是在季节过度时期进行空气的调节,不需要启动空调,这样可以为建筑室内提供新鲜的空气,调节室内的温度,降低空调能量消耗。首先,可以采用双层玻璃,遮挡太阳辐射,在高温季节进行夜间自然通风,有效减少建筑物围护结构和居民家用设备的蓄热量,调节室内的温度,另外,也可以设置烟囱,通过利用烟囱在间层内进行通风,带走间层内的热空气,这样可以改善室内的小气候,保持室内的温度湿度稳定,提高居民的生活质量,不断提高绿色建筑空调系统施工技术和质量。
结语
综上所述,暖通空调控制系统的优化设计对提高整体性能具有重要作用。因此,在实际工作中,需要相关设计人员在改进空调的运行模式的基础上,充分地结合空调系统所运行的环境特点,从而设计出一套切实有效的控制系统。只有这样,我国的暖通空调产业才能够积极健康地发展。
参考文献
[1]刘兵.暖通空调技术发展现状与对策分析[J].中国新技术新产品,2012,15:168.
[2]赵玉清.可持续发展的暖通空调设计[D].重庆大学,2001.
[3]高旭.暖通空调方案设计现状解析[J].科技创新导报,2013,05:37.
关键词:暖通空调技术;发展现状;对策;发展方向
中图分类号: C35 文献标识码: A
一、暖通空调系统的特点
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。
二、暖通空调的意义
暖通空调能够满足室内的生活环境,为人们的工作、生活提供更舒适的环境,安装暖通空调显得十分必要。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。
三、暖通空调控制技术存在的问题
暖通空调控制技术主要存在两个问题。一是暖通空调系统能耗严重。随着人们生活水平的提高,空调的使用范围更广,使用更频繁。在大型建筑中,中央空调系统的能耗占整个建筑能耗的一半以上。造成这种情况主要和空调系统的设计有关,根据对当前空调运行的实际情况研究,空调系统不是按照满足正常要求的来设计,而是按照满足客户最大需求标准来设计,空调系统日常运行超出了需求范围,空调系统从而处于低负荷状态下运行;二是空调系统运行质量不高。当前许多人对当前空调环境的满意程度不高,据新加坡某大学对新加坡部分商用大楼的暖通空调系统运行情况调查表明,超过25%的大楼CO2,10%左右的大楼甲醛超标和湿度过大,超过半数的大楼温度过低,这些情况会降低大楼的舒适度,对人体健康造成损害,影响人们的工作效率。
造成暖通空调能耗大且空调环境低的原因主要有两个:首先,暖通空调系统的设计采用最大负荷计算法和定工作点的运行方式,暖通空调真正处于最大负荷运行的情况少,更多的是处于轻载环境下运行。与此同时,受外部环境的湿度和光照的影响,暖通空调系统运行环境不断变化,定工作点控制方式降低了传热的效率,而导致能量的浪费。其次,控制器设计存在缺陷。传统的控制器采用的是干空气线性系统设计,然而,在实际运行中,空气处理机存在非线性环节,空调运行的外部环境条件也在不断的发生变化。当外部环境发生变化时,传统的控制器难以准确的调节室内温度,而造成能源的浪费。
四、暖通空调技术发展现状
由于暖通空调系统的控制系统的设计存在问题,暖通空调的能耗在整个建筑的能耗中占有很大的比重,不论是确定送风量、确定溫度以及确定压力的控制系统,还是变风量的控制系统,在多变的运行环境下,都难以有效地控制暖通系统而导致巨大的能源消耗。从20世纪80年代采用的PID控制系统,这种控制系统具有一定的滞后性,需要更长的时间调整参数,也造成较大的能源消耗。后来虽然经过不断的技术改造,控制系统能够较好的抑制影响空调系统的运行因素,与其他的技术相比存在一定的优势,但是控制器参数的准确性和合理性依然不高,控制效果依旧不明显。当前的暖通空调不仅具有较强的非线性和时变性,也具有大惯性、大滞后和强干扰的特性,要获得较好的控制效果的同时达到一定的节能,还存在许多技术问题。
五、暖通空调技术发展对策
暖通空调使用日益普及,涌现出许多小厂家或者其他行业的企业进入了暖通空调市场。仅仅注重产品外观很难从技术角度发展产品的性能,但是由于市场竞争的激烈、企业技术力量限制等因素影响,通过低成本战略产生利润。许多企业很少在空调技术研发中进行投入。如果长期仅通过外观设计、简单改进等方式投入市场,大家都对应对市场需求,而在成本上面压缩,使大企业的技术研发也受到了很大的制约,影响了企业的经济收益、影响了企业的上升式发展方向、影响了企业技术研发的投入。
根据我国暖通空调的现状,应积极发挥相关部门的引导调控职能。为空调企业的规范、老旧技术的约束等,提供一个健康良好的发展环境,以此为基础促进空调企业研发投入的增加,为实现我国家用暖通空调技术研发与发展奠定基础。另外,政策鼓励以及补贴奖励等,应更大力度用于采用新技术的家用空调,为促进家用暖通空调节能新技术推广、促进市场认可度奠定基础。家用暖通空调生产企业提高企业综合竞争力,提高企业经济利润,为企业研发投入的增加奠定基础。家用暖通空调企业应加快企业的品牌建立,把握现有机遇把企业做大做强,为企业的健康发展、我国家用暖通空调技术的发展奠定基础。
六、暖通空调技术应用发展的方向
(一)蓄冷技术的应用
随着人们用电量不断增加,加剧了用电紧张形势,通过拉闸限电的方式可以有效降低用电高峰谷差,但是影响了人们的正常生活,因而采用高效节能的蓄冷技术生产出的蓄冷中央空调,已经逐渐进入人们生活、生产活动中,极大方便了人们生活用电和工业用电。蓄冷技术是一种优化资源配置、保护环境的节能环保技术,其工作原理主要是在夜间用电处于低谷阶段时进行制冷作业,将冰或冷水形式的冷能量储存在蓄冷设备中,这样在用电高峰时期,可以通过将蓄冷设备中冷能量的释放,将这些冷能量用到空调运行过程中,从而有效转移用电高峰,缓解电力紧缺压力,为电力用户节省了大量的用电费用,达到节约用电、减少环境污染的效果。另外,蓄冷技术还可以优化社会资源配置,提高能源资源的利用率,降低消耗,目前,我国发电方式主要是火力发电,然而在发电过程中发电机没有较高的可调配性,使得控制和改变发电量的难度增加,而采用蓄冷技术,利用发电厂的发电机组夜间在高效区的运行过程,这样可以有效减少发电机的能耗,同时也可以通过利用蓄冷技术转移用电高峰期,这样可以增加可利用的电力资源,通过将这些电力资源运用到其他项目建设中不仅可以缓解用电紧张情况,而且还能够创造出更多的经济效益。
(二)太阳能节能技术的应用
由于目前火力发电产生的发电量不能满足人们日常生活用电和工业用电,造成电力压力较大的发展形势,而作为一种高效节能环保的新型能源资源,太阳能可以转化为人们需要的热能,减少空调系统的热负荷,在建筑施工中通过在屋顶设置太阳能供暖装置,通过集热设备收集取之不竭的太阳光热量,再利用热导循环系统导入换热中心,这样既可以为人们提供热水,而且还能够将热气导入室内地板采暖系统,利用电子控制仪器来调整室内的水温,还可以利用太阳能供暖装置中的燃气锅炉等加热设备,极大增加人们日常生活的热水补充资源,满足人们取暖和热水的需求。
(三)地源热泵技术的应用
在绿色节能建筑不断发展的同时,我国能源资源面临着紧缺的严峻形势,而地源热泵技术的工作原理主要是利用土壤作为蓄热体,实现储存和释放热量效果的过程,地源热泵技术主要包括水源热泵技术和土壤源热泵技术两种,而且这两种技术的应用都具有可限制的使用条件,其蓄热功能的实现需要面积较大的地下空间、冷热均衡,一旦在蓄热不均衡就会扩大电力消耗,增加建筑施工工程造价,影响施工工期和质量,因而,在建筑施工中要结合施工规模和设计方案来合理选用适宜的水源热泵技术和土壤源热泵技术,从而充分发挥地源热泵技术的蓄热功能,满足人们用暖、生活热水的需要,提高人们的生活质量。
(四)自然通风技术的应用
通风、空气调节是暖通空调设计的重要组成部分,也是现代绿色建筑施工的重要任务,自然通风技术主要是利用计算流体力学软件和能耗分析软件,优化建筑通风设计方案,自然通风技术的工作原理主要是在季节过度时期进行空气的调节,不需要启动空调,这样可以为建筑室内提供新鲜的空气,调节室内的温度,降低空调能量消耗。首先,可以采用双层玻璃,遮挡太阳辐射,在高温季节进行夜间自然通风,有效减少建筑物围护结构和居民家用设备的蓄热量,调节室内的温度,另外,也可以设置烟囱,通过利用烟囱在间层内进行通风,带走间层内的热空气,这样可以改善室内的小气候,保持室内的温度湿度稳定,提高居民的生活质量,不断提高绿色建筑空调系统施工技术和质量。
结语
综上所述,暖通空调控制系统的优化设计对提高整体性能具有重要作用。因此,在实际工作中,需要相关设计人员在改进空调的运行模式的基础上,充分地结合空调系统所运行的环境特点,从而设计出一套切实有效的控制系统。只有这样,我国的暖通空调产业才能够积极健康地发展。
参考文献
[1]刘兵.暖通空调技术发展现状与对策分析[J].中国新技术新产品,2012,15:168.
[2]赵玉清.可持续发展的暖通空调设计[D].重庆大学,2001.
[3]高旭.暖通空调方案设计现状解析[J].科技创新导报,2013,05:37.