空调技术论文范文第1篇

关键词地铁喷雾冷却冷水机组喷雾间接蒸发冷却冷凝器

0引言

近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,由于地铁站空调系统需要对冷却水进行降温,因此,在地铁建设中不可避免会涉及冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带,地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有,将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划,而且给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。因此,研究地铁专用的冷却器替代目前设置在地面的冷却塔,对解决地铁冷却塔设置的问题具有现实意义。

目前地铁空调冷却水系统中所采用的冷却塔是针对设置在室外进行设计制造的,分为横流式和逆流式两种,冷却塔体积巨大,塑料填料间距很小,安装于地铁排风通道中必然影响地铁排风;为避免冷却水被外界空气污染,冷却水不宜与外界空气接触,因此,普通开式冷却塔不宜用于地铁空调系统,而封闭式冷却塔和蒸发式冷凝器由于换热效率等问题而不适合在地铁站中使用,本文提出新型闭式喷雾冷却器和新型喷雾冷凝器两种方案,并对其进行简要分析。

1喷雾冷却技术研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立间接蒸发冷却计算模型以来,国内外专家学者以此为基础对喷雾间接蒸发冷却技术进行了大量的研究。杨强生等人基于Merkel方程,实验研究了喷雾空气冷却器的传热传质过程,通过回归的方法得到容积散质系数的关联式[1]。梅国晖等人研究了高温表面喷雾冷却传热系数、气水雾化喷嘴最佳气水比和喷射方向对喷雾冷却换热的影响,研究表明,喷雾冷却过程存在最佳气水比,但最佳气水比不是固定不变的,它随着水压的增加而减小;在低水流密度下,喷射角90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以喷射角90°处对称,在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加[2-4]。刘振华通过数值计算方法讨论了液滴与空气速度比和喷雾条件之间的相互关系,认为在自由射流情况下,速度比的变化使流体形成在喷嘴附近的非稳定区和下游的稳定区,在均一流情况下则不存在非稳定区,在稳定区内速度比与模型类别、喷雾距离和初始速度无关;在喷雾距离大于0.5m后,可认为速度比进入稳定区,其大小取决于液滴直径和空气冲击速度,空气冲击速度越大,速度比越接近1,液滴直径越小;液滴直径小于100μm,可认为速度比等于1,对工程计算没有影响[5]。JunghoKim详尽研究了喷雾冷却的传热机理和目前喷雾冷却模型的优缺点,研究了物体表面形状、喷雾倾斜角度和重力对喷雾冷却的影响[6]。最近,美国国家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3种强化表面的喷雾冷却效果和喷射倾斜角度(喷射轴向与物体表面法向夹角)对喷雾冷却的影响,在喷雾温度为20.5℃时,分析了冷却水管采用3种不同肋片表面对冷却效果的影响,研究表明,相对于平表面而言,直肋片表面热流密度最大,且喷射倾斜角度为30°时,热流密度可提高75%[7]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

从表1可以看出,当冷却水量从75m3/h增加到700m3/h时,在没有考虑普通冷却塔配套设施能耗和运行费用的基础上,喷雾冷却塔与相应规格的机械通风冷却塔相比,综合节能效率在30%~50%之间,喷雾冷却效益显著。

喷雾冷却器设置在地铁排风通道内,水雾与冷却器表面的换热量最终必须由通道内排风带走,因此,空气的温湿度决定了冷却器的换热效果,而通道内空气的温湿度与室外空气温湿度差别很大,因此,实现相同排热量所需冷却器的体积相对会大一些,相应设备功率会增大,这样,不可避免地要增加部分能耗和初投资及运行费用。

由于冷却塔设置在地铁排风通道内,必然会造成通道的排风断面减小,排风阻力增大,由局部阻力计算公式可知,局部阻力与通道的局部阻力系数和速度的二次幂的乘积成正比,当通道排风断面减小一半时,则局部阻力将为原来的4倍,因此,要实现相同排风量,排风机的功率可能会增大。

2.2费用比较

假定某地铁制冷站冷却塔选用横流式冷却塔,型号为DBHZ2—600,9.6万元/台,设计进、出口水温分别为37℃/32℃,湿球温度为28℃,占地面积43m2,高度为3.61m,风机功率为12kW,风量为351m3/h,A声级噪声为56.6dB;循环水泵选用1台轴流泵,流量为400m3/h,功率为7.5kW,凝结水泵选用1台轴流泵,流量为750m3/h,功率为3kW,水泵费用为0.75万元;循环水泵运行费用为5.58万元/a,凝结水泵运行费用为2.23万元/a(电费为0.85元/(kWh),水费为2.8元/t,水、电价来自于重庆市自来水公司和重庆市电力公司;冷却塔和水泵信息来自阿里巴巴网2007-3-15报价)。

冷却塔的运行费用包括水泵的运行费用和补给水的费用,要维持冷却系统正常运转,需定期补给循环水,年补给水量ΔL为[9]

式中Q为冷却水的循环量,t/h;K为系数,取0.14;h为冷却塔全年运行时间,h;m为冷却倍率,取60。

假定系统全天运行24h,一年按365d计算,求得年补给水量应为66225.6t,年补水费为18.54万元,冷却塔风机年运行费用为8.94万元,则冷却塔年运行费用为35.29万元。假设采用喷雾冷却的设备费用与采用机械通风冷却塔的设备费用相同,但由于喷雾所需水量为机械通风的补水量的5%,因此,在不考虑冷却塔运行费用的基础上,仅系统补水水费一项就可节约17万元左右。

2.3耗水量比较

如上所述,假定某地铁制冷站采用机械通风冷却塔时需要冷却水量为600m3/h,配套冷却塔进、出口水温为37℃/32℃。假定喷雾温度为34℃,含湿量为34.94g/kg,蒸发率为0.6~0.8,那么喷雾速率1.8~2.4kg/s就可实现冷却水降温,全年所需水量为1763~2645t。若采用机械通风冷却塔,如上述计算可知,年补水量为66225.6t,同样,采用喷淋水冷却时,按相关规范,最小喷淋水量为100kg/(m3·h),远远大于喷雾冷却所需水量[10],因此,单从耗水量而言,冷却方式宜采取喷雾冷却。

3喷雾间接蒸发冷却器与喷雾间接蒸发冷却冷凝器

3.1喷雾间接蒸发冷却器

喷雾冷却塔与普通机械通风冷却塔不同之处在于喷雾装置的应用,喷雾装置是一种射流元件,是喷雾冷却塔的核心部件,它取代了传统冷却塔的填料和风机,通过喷嘴产生的内旋流作用,有效地保证了低压状态的雾化度,利用低压液流通过旋流雾化喷头形成雾化,喷雾流的反作用力推动它作反向旋转,产生由下部吹向雾流的风力,雾化水滴与进塔空气在雾化状态条件下进行换热,达到预期的降温效果[8]。

喷雾冷却塔结构简单,质量轻,噪声低,耐腐蚀,不易堵塞,使用寿命长,除了省却风机、填料,降低成本费用外,还降低了塔体的自重,减少由填料阻塞引起的冷却塔维修,冷却效果稳定,但是由于它和普通开式冷却塔一样与外界空气直接接触,不能保证冷却水水质,而且冷却效果易受空气参数影响。

封闭式冷却塔由于冷却水在处理过程中不与外界空气接触,冷却水质不会受到外界的污染,但地铁空调系统中如果采用喷淋水来冷却封闭式冷却塔内的冷却水,不仅冷却效果劣于普通开式冷却塔,冷却塔的体积非常大,而且由于存在大量的飘逸损失,喷淋水用水量大,与将冷却塔设置在地面相比得不偿失,因此,综合喷雾冷却塔和封闭式冷却塔的优点,本文提出了一种新型的封闭式喷雾冷却器。

喷雾间接蒸发冷却器利用气水雾化喷嘴将经过处理的少量水雾化,喷到冷却器表面,形成一层均匀水膜,通过水膜蒸发实现冷却器内部冷却水降温。它既能保证冷却水不受污染,又能达到冷却效果,而且由于喷雾所用的水经过适当的处理,不会堵塞喷雾装置,能缓解冷却盘表面结垢问题。喷雾间接蒸发冷却器研究的核心问题是雾化效果和水膜的完整性、均匀性和厚度。

3.2喷雾间接蒸发冷却冷凝器

蒸发式冷凝器是目前制冷系统中常用的一种间接蒸发冷却设备,主要特点是耗水量少,节电和结构紧凑,占地面积小,热效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷却水能带走4~6kJ的热量,而蒸发式冷凝器每kg水蒸发能带走约580kJ的热量,所以蒸发式冷凝器的理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考虑冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等损失,实际耗水量约为一般水冷式冷凝器循环水量的5%~10%。

由于喷雾冷却能在冷却器表面形成相对完整均匀的水膜,冷却效率更高,所需水量少,目前喷雾冷却多用于高温物体表面的冷却降温,因此,研发一种耗水量少的新型喷雾间接蒸发冷却冷凝器,可以解决地铁空调系统设置冷却塔的问题。

该方案的最大优势在于不用设置冷却塔,节省冷却塔及配套设施的初投资和运行产生的环境问题,采用喷雾冷却的方法,由于所需的水量很少,喷雾水源问题就很容易解决,可以对喷雾所用的水进行软化处理,防止堵塞喷雾装置和缓解冷凝器表面结垢。

喷雾间接蒸发冷却冷凝器实质上是本文所述喷雾间接蒸发冷却器的一个改进方案,要开发它,除了要解决闭式喷雾冷却器的雾化效果,水膜均匀性、完整性和厚度等问题以外,还必须与厂商协商设置冷凝器与冷水机组设备接口,对管道进行保温,研究冷凝器与机组距离对系统其他设备性能的影响,确定机组性能随二者间距变化的曲线,这其中涉及系统压力损失、制冷剂压力与机组压力匹配等问题。超级秘书网

4结论

本文的两种方案可实现地铁空调系统冷却塔不设在城市地面上的设想,能节省目前冷却水系统中部分辅助设备的初投资和运行费用,机组制冷量越大,节水效益越明显,特别是在缺水地区,该项技术的效益更为明显,但是,还有以下问题需要解决:

1)保证喷雾压力的相对稳定,维持运行压力在适当范围内,使冷却效果不受流量变动等的影响。

2)研发一套喷雾装置,使换热器表面水膜完整、均匀,且厚度很小,通过该装置实现间歇喷雾冷却,建立喷雾评价指标体系。

3)研发换热效率高、空气侧阻力小的新型换热器。

4)建立喷雾间接蒸发冷却器性能评价指标体系。

5)喷雾水软化处理,缓解冷却器表面结垢。

6)解决喷雾冷却冷凝器与机组的集成问题及建立相应的评价指标体系。

参考文献:

[1]杨强生,铙钦阳,范云良.喷雾强化空气冷却器的实验研究[J].上海交通大学学报,1999,33(3):313-317

[2]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.气水雾化喷嘴最佳气水比的确定[J].钢铁钒钛,2004,25(2):49-51

[3]梅国晖,孟红记,谢植.喷射方向对喷雾冷却换热的影响[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(4):374-377

[4]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22

空调技术论文范文第2篇

论文关键词:机房空调制冷

论文摘要:本文指出能源是当今世界性的迫切问题,解决能源的方针是开发和节约能源。对于电信部门来说,主要任务是节约能源,因此提高空调的制冷效果,具有重要的意义。

随着经济的发展和人们生活质量的提高,环境污染问题、能源紧张问题和食品安全问题越来越引起世界各国人民的关注。制冷空调行业发展的趋势是节能、环保和安全。本文主要对蒸汽压缩式制冷系统运行与管理中的节能、环保和安全问题进行了探讨。

1节能空调制冷系统简述

空调制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成,其工作过程如下:制冷剂在压力温度下沸腾,低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力,然后送往冷凝器,在压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(机房空调采用的空气),与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。

在整个循环过程中,压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中的低压力,冷凝器中的高压力的作用,是整个系统的心脏;节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量;蒸发器是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量,从而达到制取冷量的目的;冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸取的热量连压缩机消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。

空调的节能在电信生产中的管理工作较为薄弱,能源浪费现象较为严重,所以加强空调的维护管理和技术改造,可以达到节能的目的。

2影响空调制冷效果的因素

由于空调四大件中,压缩机效率已经由投资成本决定,因此影响空调制冷效果的具体因素如下:

2.1制冷系统的蒸发温度

蒸发器内制冷剂的蒸发温度,应该比空气温度低,这样机房的热量才会传给制冷剂,制冷剂吸收热量后蒸发成气体,由压缩机吸走,使得蒸发器的压力不会因受热蒸发的气体过多而压力升高,从而使蒸发温度也升高,以致影响制冷效果,而这个的温差,是结合空调的投资成本及制冷工作时能耗费用而综合决定的。在我们机房空调中,蒸发器采用的是直接蒸发式,这个温差为12～14℃,而实际上,由于种种不良因素的影响,不能很好的保证这个温差,有时在20℃以上,这样我们的能耗就增加了。通过计算,在冷凝温度不变情况下,蒸发温度越低,压缩机制冷效果降低,排气温度升高。制冷系统中蒸发器的制冷剂,蒸发温度降低1度,要产生同样的冷量,耗电约增加4%左右。

2.2胀阀开启度

必须定期测量膨胀阀过热度,调整膨胀阀开启度。步骤如下:停机,将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处的保温层内,准备读出蒸发器回气的温度T1将压力表与压缩机低压阀的三通相连(HIROSS40UA等没有低压阀的空调,则将压力表与蒸发器上的接头相连),准备读出蒸发器出口压力所对应的温度T2开机,让压缩机运行15分钟以上,进入正常运行状态,使系统压力和温度达到一恒定值。现场测得高压压力为18Kg/cm2,高压开关始终处于闭合运行状态,故对系统影响不大,不用作特别处理。读出蒸发器出口温度T1与蒸发器出口压力所对应的温度T2,过热度为两读数之差。注意,必须同时读出这两个读数,因为膨胀阀是一个机械结构,它的动作会同时引起T1和T2的改变。膨胀阀过热度应在5-8℃之间,如果不是,则进行调整。

2.3制冷系统的冷凝压力

空调冷凝器脏机房空调一般采用风冷式冷凝器,它由多组盘管组成,在盘管外加肋片,以增加空气侧的传热面积,同时,采用风机加速空气的流动,以增加空气侧的传热效果。因片距较小,加上机房空调连续长时间使用,飞虫杂物及尘埃粘在冷凝器翅片上,致使空气不能大流量通过冷凝器,热阻增大,影响传热效果,导致冷凝效果下降,高压侧压力升高,制冷效果降低的同时,消耗了更多的电力,冷凝压力每升高1kg/cm2,耗电量增加6～8%。采用对策:结合空调使用环境,根据结灰情况,定期对空调外机进行冲洗,具体方法是用水枪或压缩空气,由内向外冲洗空调冷凝器,清除附在冷凝器上的杂物和灰尘,现在杭州电信分公司每年两次对机房空调外机进行冲洗,保证良好的散热效果的同时,节约了大量的能源。

冷凝器配置不当有些厂家为了节约成本,追求利润最大化,故意配置偏小的冷凝器,使空调制冷效果降低,这种情况尽量在空调设计时进行避免,但有时也会发生,夏天造成空调频繁高压告警,频繁冲洗空调外机也无济于事,严重加重了维护人员的工作量,必须更换冷凝器。如杭州转塘、新风机房,由于冷凝器配置偏小,夏季三天两头高压故障,维护人员疲于奔命,浪费了大量的人力物力,现在杭州电信分公司对配置不合理的冷凝器已进行了更换,很好的解决了这个问题。

系统内部有空气如果空调抽真空不够,加液时不小心,就会混进空气。空气在制冷系统中是有害的,它会影响制冷剤的蒸汽的冷凝放热,使冷凝器的工作压力升高,如当时的冷凝温度为35度,对应的冷凝压力为12.5kg/cm2表压,可实际压力表的压力可能是14kg/cm2,这多出来的1.5kg/cm2的空气占据在冷凝器中(道尔顿定律),由于排气压力增高,排气温度也升高,制冷量减少,耗电量增加,所以必须清除高压系统中的空气。采用对策:进行放空气操作,在停机情况下,从排气口或冷凝器丝堵处放气进行放气操作。

制冷剂冲注过多,冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积,造成冷凝面积减少,使冷凝效果变差。

通过上述手段,可以保证空调工作在最佳状况,不仅降低了空调的故障率,而且单台空调在夏季可以节约10～20%的能量。因此,加强空调维护,对空调的制冷效果、空调寿命、尤其是节约能源具有重要的意义。

参考文献:

[1]王起霄,刘淑静,汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2001.

[2]马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安科技大学,2006.

[3]何厚键.中央空调水系统的建模与优化研究[D].沈阳工业大学,2005.

空调技术论文范文第3篇

论文关键词:暖通空调设计方案

论文摘要:如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选,是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。本文根据实际工作经验,对暖通空调设计方案应注意的一些问题进行粗浅的分析。

1方案应吸收设备工种参加

现在有不少工程,在方案阶段只有建筑师埋头创造,不吸收设备工程师参加方案设计,结果建筑方案中选后设备空间没有考虑,造成设备设计很大困难。机房设在某一角落,风道拉得很远,既不经济也影响通风效果;进风口与排风口挤在一起,不合规定;管道夹层当机房使用,噪声、振动直接影响上、下客房,不但增加了消声减振的费用,还难以取得满意的效果。诸如此类举不胜举。要改变这一现实,要想适用、经济、美观地建造起现代化建筑,建筑师在方案阶段就吸收设备工程师参加设计实为当务之急。

2设计前对建筑物要了解清楚

要想做好一个建筑物的空调设计,达到真正良好的使用效果,应当是各工种综合的好效果。用我们的政策语言,就是适用、经济、美观三者俱备。为此目标在做设计的时候各工种必须配合好。一般说来以下几个问题首先要了解清楚,才好采取对策,即选用适合的方案和系统。

2.1弄清该建筑物在总图中的位置,四邻建筑物及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。这可为本建筑物设计供热入口时的客观条件。也可作为计算负荷时考虑风力、日照等因素的参考,还可以根据主要入口的朝向,确定大门的做法。

2.2弄清建筑物内的人员数量,使用时间,有无废气要排等。作为计算负荷及划分系统的依据。

2.3层数、层高及建筑物的总高度,看其是否属于高层建筑。按现行的规范规定:十层及十层以上的住宅;建筑高度超过24m的其他民用建筑,应遵守高层民用建筑设计防火规范的条款。

3可行性和可靠性问题

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。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。对于一些无法采用标准设备的特殊情况,对非标准设备应提出详细的参数要求,并且所提出的参数要求应合理可行。

4经济性比较问题

经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较,这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较,显然是不合理的;如果不考虑舒适性的区别,对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较,显然不可能做出正确的选择;如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较,对集中式空调方案显然是不公平的。

5调节性和可操作性问题

暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的,因此系统应有较好的调节性能,以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案,如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案,其一次投资通常较高,但运行能耗较小,在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼,设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。

设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高,可以减少管理人员的数量和劳动强度,从而使人工费减少,但使一次投资增加,对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制,应根据实际情况和要求,经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程,宜采用自动控制,以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化,以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑,系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。

6安全性问题

暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题。在设计弹药厂房和库房、煤矿等易燃易爆工程的通风空调系统时,安全性成为必须考虑的重要因素,应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题,应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统,并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑,在此不作详述。设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全保护、北方暖通空调系统冬季防冻、空调系统电加热与风机联锁保护等问题。在方案设计时应注意考虑暖通空调系统故障可能对室内重要设备和物品产生的不利影响,例如,重要机房、重要资料库和文物库房不应采用在吊顶设置风机盘管的空调方案,因为一旦空调水系统漏水将造成严重损失。

7环境影响问题

空调技术论文范文第4篇

[论文摘要]近几年，随着“以人为本”设计理念的提出，人们对住宅的舒适性要求越来越高，建筑能耗也随之增高。据统计，目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右，且呈上升趋势。另一方面，随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装，“城市热岛效应”日益严重，使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为：建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题。

一、世界其他国家在节能建筑方面的作为

美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量；用电依靠风力发电机和太阳能电池；用水是从屋檐流下来经过处理的雨水；粪便和污水则流入一个堆肥坑里，经发酵后供花园施肥用。美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋，墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的；屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。

日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外，墙体还被设计成双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃，从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污源，节约了能源。

德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后，该房屋便反向转动，回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%，而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。

二、中国建筑能耗基本情况和几本问题

我国正处于房屋建筑的高峰时期，建筑速度之快，规模之大，可谓前所未有。2003年，我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米)，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是，在新竣工的建筑中，节能建筑面积不到1亿平方米，尚不足竣工建筑的5%。至今，在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米)，只有3.2亿平方米房屋是节能建筑，不到全国既有建筑的1%。

我国是一个能源短缺的国家，但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比，我国建筑钢材消耗高出10%至25%，每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤；卫生洁具的耗水量高出30%以上，而污水回用率仅为发达国家的25%。此外，在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下，实心黏土砖每年毁田12万亩。

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展，需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤，占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤，占全国能源消费总量的11.5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时，由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。

我国节能工作与发达国家相比起步较晚，能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量：外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4～5倍，屋顶为2.5～5.5倍，外窗为1.5～2.2倍；门窗透气性为3～6倍；总耗能是3～4倍。

三、我国学要发展的重点领域

1.优化建筑设计

建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而，建筑物是个复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单地确定建筑设计的优劣。例如，加大外窗面积可改善自然采光，在冬季还可获得太阳能量，但冬季的夜间会增大热量消耗，同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。

2.建筑围护结构材料和部品

开发新的建筑围护结构部件，以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能，达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有：外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起，我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用，都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。超级秘书网

3.建筑中的可再生能源技术

可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源，资源丰富对环境无污染，是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。

4.其他方面还有很多包括：通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。

四、结束语

虽然，我国在这方面还存在许多问题，但只要我们提高认识，加强管理，那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国!

参考文献：

[1]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程，2001，(02)1-6.

[2]龙惟定.我国的能源形势和建筑节能.第十一届全国空调技术信息网大会论文集.中国建筑工业出版社，2001，(05).

[3]白胜芳.节约能源保护环境[N].中国建设报(中国建材)，2003，(108).

[4]贾怀东.开发节能住宅是企业进化的标志.城市开发，2007，(22).

[5]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].工业建筑，2001，(7)：6-7.

[6]朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施[J].甘肃科技，2002，(2)：37.

[7]刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程，2001，(2)：12-15.

空调技术论文范文第5篇

【论文摘要】目前，建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此，建筑节能已迫在眉睫。而优化设计是建筑节能的根本途径，优化设计不仅影响工程建造直接能源消耗，而且影响建成后使用的能耗。

目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的28%，其中最主要的是采暖和空调，占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源（占全社会总能耗的16.7%），和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中，只有4%采取了能源效率措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此，建筑节能已迫在眉睫，要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此，通过优化设计来有效控制能源消耗，应得到广泛重视。

一、优化设计对建筑节能的影响

1、设计方案影响工程建造直接能源消耗

在工程设计中，其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤，比发达国家高出10%~25%，水泥用量为221.5公斤，每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗；某综合办公楼，在优化设计中，因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋，单此一项优化设计，共节约钢筋1000T，钢筋总节约率达30%左右。

2、设计方案影响建成后使用的能耗

建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低，轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看，与发达国家相比，我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年，中国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在，我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计，即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能，获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗，包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗，而且还影响使用阶段的能源消耗，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等，一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低，全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高，以及采暖空调设备能效的提高等等，来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中，建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化，必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时，也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计，工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率，比对各种影响因素，最后向客户提供最佳的设计方案。例如，在空调与采暖设备的市场上，各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同，那么通过模拟量化，计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用，消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中，为减少能耗，设计者没有采用普通的新风系统和空调系统，而是经过多次优化设计，寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境，采用了智能电动窗，很好的解决了新风问题；在场馆空调设计中（包括“水立方”和“鸟巢”）都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用，节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置，在空气处理机中采用了新型热管热回收装置，可以回收场馆排放总热量的50%，回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水，另一部分用于加热新风。

二、现阶段推行优化设计运作困难的成因

1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力

长期以来，主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题，它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加，它需要定量化。例如，人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等，但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益，从多方面影响因素出发，以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计节能成果进行量化全面审查。

2、业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上，而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因：一是对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位要让利等，殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约；二是对建筑节能的认识不到位，没有一个节能环保绿色建筑意识。

3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系，使得节能工作缺少内在经济利益推动力，政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全，造成执法不严、监督不力，国家政策不配套，缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目，有关行政审批单位在审核初步方案时，只注重设计的建设规模和投资限额，对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析；另外，由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行节能分析，而是追求高标准，造成能源浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少了，从而挫伤了优化设计的积极性。

三、搞好优化设计的几点建议

1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控

为保证建筑节能优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力，而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求，可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标，转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果，特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量（包括供暖、通风和热水供应）和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时，建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”，证明清楚地列出了该住宅每年的能耗，及节能等级。以上措施，必须逐步实施，特别是国有投资项目要先于执行。超级秘书网

2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计

国家制定节能政策，并要求以多样化的经济激励等扶持举措，形成推动建筑节能的市场机制，推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持，减免税费等优惠措施，并可建立评价机制，对因建造节能建筑而超支部分资金，国家应给予无偿免息贷款或奖励机制，使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。

3、开展积极有效的宣传引导工作

建筑节能政策要取得理想的实施效果，重在宣传引导。不但政府职能部门对节能政策的推行不遗余力，而且有关企业也应加入到宣传节能政策的行列。政府职能部门应免费对社会公众提供节能政策咨询、进行节能知识宣传和相关培训，以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能政策的宣传引导，大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力，从而使节能政策得到有力的贯彻实施。

【参考文献】