低碳視角下提高實驗室暖通空調(diào)方案設計水平的若干建議

發(fā)布時間:2023.07.17 瀏覽次數(shù):

暖通空調(diào)的應用為實驗室營造適宜的溫濕度環(huán)境,也對實驗室的環(huán)境安全提供了保障。由于暖通空調(diào)本身是一類能耗值較高的系統(tǒng),由于設計缺陷造成的施工、運行、維護等諸多環(huán)節(jié)產(chǎn)生的問題會使得暖通空調(diào)系統(tǒng)的功效降低能源損耗加劇。近年來我國大力提倡可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減排成為其中的重中之重。在提倡建筑行業(yè)重視低碳環(huán)保的背景下,暖通空調(diào)行業(yè)作為其中的能耗大戶,有必要在保證暖通空調(diào)工作效率的前提下盡量減少能源消耗。因此在設計之初就充分考慮節(jié)能減排提高暖通空調(diào)設計師方案設計水平就顯得尤為重要。

 

1、優(yōu)化空調(diào)水系統(tǒng)供回水參數(shù)等設計參數(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)構成繁雜,包括冷熱源、冷熱量輸配以及冷熱末端三個主要的子系統(tǒng),它們之間及其內(nèi)部系統(tǒng)要素件存在相互影響。設計時需要考慮的參數(shù)較多計算復雜。因此我們需要抓住主要的技術參數(shù)進行系統(tǒng)、細致、科學地優(yōu)化,再配合其他附加參數(shù),減少暖通空調(diào)的能耗。其中空調(diào)水系統(tǒng)設計供回水參數(shù)因具體情況不同其取值范圍也較為寬泛這就造成了這一參數(shù)變量成為對系統(tǒng)能耗影響的最主要的參數(shù)。確定其取值應充分考慮全系統(tǒng)的能效,減少系統(tǒng)循環(huán)阻力計算等環(huán)節(jié)的誤差避免后期運行造成的能源浪費。以采用二次泵循環(huán)系統(tǒng)控制空調(diào)系統(tǒng)的供回水系統(tǒng)為例:首先,詳細計算二次系統(tǒng)一的流量,壓降,這對選用二次泵的參數(shù)有直接的關系。其次,選用的水泵應該為流量變化, 壓力變化不大的類型,避免系統(tǒng)流量變化是影響整個建筑的運行。第三,水系統(tǒng)必須有完整的控制系統(tǒng),用來控制流量,壓力和供水溫度, 溫度優(yōu)先控制, 必須有完整的控制系統(tǒng),才能滿足系統(tǒng)的平衡。

此外座內(nèi)設計參數(shù)也是影響暖通空調(diào)能效的重要方面。由于實驗室人員流動較大、溫度、濕度、新風量等實驗室內(nèi)部條件變化范圍較大,設計時忽略這些參數(shù)的實際變化也會造成暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗升高。因此,不僅要考慮實驗室暖通空調(diào)滿負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的室內(nèi)設計參數(shù)的極值,更要充分考慮分析室內(nèi)環(huán)境參數(shù)在正態(tài)分布中的極大值首先保證空調(diào)系統(tǒng)在常用狀態(tài)下具備較低的能耗值。

 

2、提高暖通空調(diào)熱源及冷源系統(tǒng)節(jié)能性

提高暖通空調(diào)冷熱源的系統(tǒng)節(jié)能性主要體現(xiàn)在冷熱源的選擇與實現(xiàn)能源的梯利用上。

目前常用的冷熱源系統(tǒng)主要有以下幾類:a.電動冷水機組供冷,鍋爐供熱;b.溴化鋰吸收式冷水機組供冷,鍋爐供熱;c.直燃式溴化鋰冷熱水機組;d.空氣源熱泵;e.天然冷熱源。其中應用最多的冷熱源類型是電動冷水機組供冷,鍋爐供熱,但這一類型能耗較高噪聲也較大,屬于最傳統(tǒng)但是最不節(jié)能的一種;而天然冷熱源碳排放量最低,能起到很好的降低能耗的作用,但是因技術不成熟而應用較少;綜合比較,在充分考慮實驗室外部環(huán)境和所在城市的最佳平衡點溫度等前提下,利用空氣源熱泵冷熱水機組能耗較低、碳排放較少、安裝運行較為方便且占用有效建筑面積較小,作為實驗室暖通空調(diào)的能熱源較為合適。

實現(xiàn)能源梯度利用,意味著在高級能源階段即能耗較高的階段將能源的消耗而產(chǎn)生的功用于發(fā)電將這一過程產(chǎn)生的剩余熱量用于較低能耗階段的供熱制冷。這是由于兩者能源品味基本完全對應。這樣就可以提高冷熱源系統(tǒng)的功效形成“一源多效”減少了冷熱源的系統(tǒng)能耗。此外役計師還應該根據(jù)具體的冷熱源形式經(jīng)過詳盡地計算推演以及充分考慮經(jīng)濟指標、結合價值工程原理來為整個系統(tǒng)選擇合理的供熱供冷設計溫度, 實現(xiàn)低溫供熱高溫供冷達到減排的目的。

 

3、降低送風狀態(tài)點造成的運行能耗及費用

實驗室暖通空調(diào)設計中風量平衡是需要重點考慮的一項。因為風量是否平衡決定了實驗室空氣環(huán)境是否安全。送風量、排風量、回風量、壓力風量和新風量共同影響了風量平衡。實驗室潔凈室的送風量與排風量要維持適宜的余風量,這部分風量差使得潔凈室風量具備了合理的壓差。但實時監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)送風量和排風量受其他因素的影響,很難按設計情況完美的達到風量平衡,這就需要在設計師充分考慮合理的送風狀態(tài)點,同時考慮送風溫差大和較小的房間,利用自動控制系統(tǒng)盡量保持合理而穩(wěn)定的壓差。

此外,有的項目單位在較高安全等級的實驗室中進行安全等級較低的實驗,一方面會在初期投資上造成巨大浪費,而且高安全等級的實驗室在暖通空調(diào)運行時由于需要控制送風點,就會使用如二次電加熱設備等。解決這類問題就需要設計師深入考慮、確定合適的送風點,在實驗室暖通空調(diào)設計時與項目單位確定好實驗室安全等級、避免采用二次電加熱, 同時選用合理的風閥和控制系統(tǒng),將送風口和回風口設計在適當位置,避免產(chǎn)生劇烈變化的室內(nèi)壓差和各房間之間產(chǎn)生混亂的空氣流向。

 

4、利用數(shù)據(jù)庫和模擬手段“預演”設備運行

隨著信息技術的發(fā)展,利用信息技術手段可以有效避免傳統(tǒng)人工計算、繪圖帶來的誤差提高設計水平和效率從根本上解決設計缺陷造成的設備運轉(zhuǎn)不良、能耗較高等問題。目前除了使用Auto-CAD進行圖紙制作以及基于Auto-CAD進行二次開發(fā)的設計技巧這些初級的信息技術,還有SQLsever2000 數(shù)據(jù)庫、基于MagiCAD的BIM技術、Easy HVAC軟件、DeST 軟件等手段可以用于進行暖通空調(diào)設計。這些信息技術手段可以實現(xiàn)多變量處理,將二維設計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設計使設計師可以充分考慮影響暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的各類變量,在設計之初就充分考慮到設計方案的節(jié)能減排效果。

另外,利用軟件模擬和仿真模型的建立可以更加直觀立體的測試設計方案的運行效果,科學地測定水系統(tǒng)供回水等各類參數(shù)在運行時的變化情況,充分模擬內(nèi)外部環(huán)境變化對空調(diào)系統(tǒng)能效的影響,及時監(jiān)測在冷負荷、新風量、最優(yōu)送風點等條件發(fā)生變化時IPD控制器的控制效果。這樣就可以極大程度的避免因設計原因造成的二次施工而帶來的經(jīng)濟損失和能源損耗。

 

5、結束語

綜上,暖通空調(diào)設計是本行業(yè)最重要的一環(huán),要想使暖通空調(diào)運行達到減排的目標,首先就需要提高方案設計水平。這就要求暖通設計師在進行方案設計時不僅要考慮用戶需求,更要以低碳環(huán)保的視角約束設計環(huán)節(jié),充分考慮實驗室暖通空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中可以實現(xiàn)減排的因素,盡最大可能發(fā)揮自己的專業(yè)優(yōu)勢,在國家倡導低碳生活的大背景下為節(jié)能減排做出應有的努力。


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