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工业厂房暖通空调节能设计

收藏本文 2023-12-31 点赞:30512 浏览:142746 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目前,空调、暖通能耗占我国建筑能耗总量的一半以上,资源浪
费、绿色环保建设开展不深入、再生能源的研发力度不强使我国的能源供应面临着短缺、间断的现实危机。如何深刻转变我国能源使用效率不高的现状成为当今我们所需面临的主要问题。基于这一目标,笔者本着节能减排的理念进一步展开了对工业厂房暖通空调的节能设计探讨。
关键词:工业厂房、暖通空调、节能设计
在现代工业厂房设计当中,越来越多的人提到了“节能”这两个字。目前,工业厂房每日的能耗是很大的,这种高能耗不仅带来了较大的经营成本,而且也是对社会资源的一种透支。成熟的建筑设计师会缜密地考虑节能的问题,以期能为企业未来经营减少一些运营成本。在目前国内的工业厂房建设中,较少有项目比较周全地考虑了节能的问题,而主要是遵从于设计方案的美感和功能使用的需要,因而本文对于工业厂房的暖通空调节能设计问题的探讨将具有非常重要的意义。

1、工业厂房的暖通空调节能设计原则分析

1.1、工业厂房暖通空气调节节能设计的一般规定

1)对于生产厂房及辅助建筑物,当采用采暖通风达不到工艺对室内温湿度要求时,可设置空气调节。
2)采用局部空气调节能满足要求寸,不应采用全室性空气调节。
3)建筑物内负荷特性相差较大的内区与周边区,以及同一时间内需分别进行加热和冷却的房间,宜分区设置空气调节系统。
4)尽量采用计算机控制空调系统,以做到按运行工况自动调节,节约运行用能。

1.2、空调方式合理选择

空调方式的选择,应根据工业厂房的面积、层高、位置、各单独房间要求的参数、冷热源、所需淬空气量的大小及消声和减振的要求等具体情况,经技术经济比较后确定。
1)对于全年运行的集中式空调系统,宜采用单风管式的多工况运行方式。
2)冷热负荷变化较大的单区系统或冷热负荷差异较大的多区系统,宜采用变风量系统。
3)空气调节房间较多,且各房间要求单独调节的工业厂房,条件允许时,宜采用风机盘管加新风系统。
4)空气调节房间总面积不大或厂房中仅个别房间有空气调节要求时,宜采用整体式或空气调节机组;要求全年空气调节的房间,当技术经济比较合理时,宜采用热泵式空气调节机组。
5)有害气体浓度较大,空调负荷及其变化较大的工业厂房,宜采用低速全空气单风道系统。
6)对于高大厂房(房≥l0m,分层高度与房高之比≤1/2)的空调建筑,应尽量采用分层空气调节,其方式宜选用低速全空气单风道系统;当送回风管布置有困难时,在满足室内允许噪声、洁净度和温湿度波动范围的条件下,可采用大型风机盘管式或整体式空气调节机组。

1.

3、空调系统空气处理节能规定

1)应尽量清除冷热能量相互抵消。 2)应根据工艺要求的恒温温度允许波动幅度、气流组织形式、送风射流温度衰减等,计算合适的送风温差和风量。
3)条件允许时,应采用二次回风。
4)在过渡季节应充分利用室外新风的能量。

1.4、对空调系统进行合理分区

合理划分空调系统,不仅节能,且有利于工业厂房内参数的控制,空调系统的分区应按下面几个方面考虑:
1)厂房室内温湿度条件。
2)厂房方位,按朝向分南、北两区。
3)厂房用途。
4)厂房负荷特性。
5)厂房使用时间。
6)输送冷热媒的管道走向。

2、节能设计措施分析

2.1、合理降低新风负荷

降低新风负荷可以从减少新风量、调节新凤量及回收排风能量三方面着手。
1)确定适当的新风量生产厂房按补偿排风,保持室内正压或保证每人不小于30m3/h的新风量确定,
2)新风量的调节据实测,用手动调节阀调节新风量,可节能11%。国外利用C02增减检测器控制新风阀的开启度,可节能25%。另外,还可适当开窗以解决新风量,减少新风负荷所需要的能耗。
3)空调系统的热能回收应采用空调排风能量回收装置回收排风量,使冬季可利用排风中的热量预热新鲜冷空气,夏季可利用排风中的冷量预冷新鲜热空气。使用热回收装置最大可节约70~80%的新风能耗量。目前常用的空调排风能量回收装置有轮转式换热器、板式换热器,管式换热器(热管)、泵循环盘管换热器,吸湿溶液喷淋塔等。

2.2、采用变风量系统设计

变风量系统与定风量系统相比,可节约冷量13%,节约热量5%,全年可节约空气输送能耗30%左右。变风量系统的特点:
1)风量随负荷减少而降低,冷量及风机功率接近建筑空调负荷的实际需要,在过渡季节利用室外新风冷量,减少能耗。
2)能始终保持室内换气次数、气流组织和新风量,各个房间的室内温度可个别调节。
3)只适用于恒湿或恒温的单一变量系统。

2.3、采用变水量系统设计

调节用水泵的电耗量约占空调系统电耗量的15%左右。采用变流量水路调节方式(这时水泵可用变速调节或台数控制)代替定流量方式可节能50%以上。

2.4、输送系统节能措施

为减少输送系统的能量消耗,除应合理地设计管路,对风管及水管采取必要的保温措施,还应采取如下措施;
1)加大送凤温差和送水温差,可节省输送动力。但在确定送风参数或水温时,要综合考虑热源和冷源的运行效率,以确定一个合理的温度,使总体节能效果最佳,
2)输送相同能量时,输送水所需的动力要比输送空气所需的动力小,所以在距离远的情况下,应采用水—空气系统代替全空气系统。
3)采用闭式回路的水系统比开式回路的小不统节能30~50%。但闭式系统无蓄冷能力,相应地要增加制冷机的装机容量;为取长补短,可采用如图1所示的水系统。

图1 具有蓄冷能力的闭式水系统
4)应采用较小的风速和水流速度。风道或水管的阻力与流速的平方成正比,因此过大的流速会导致输送动力的剧增。

3、其他节能设计方案

3.1、依据厂房实际情况,合理开展负荷计算

与一般民用建筑有所不同, 工业厂房的采暖与制冷负荷计算较为复杂,我们应依据相关的暖通空调设计规范确定合理的设计温度范围。一般情况下,工业厂房设计温度范围应控制在12~15℃之间。室内采暖的设计温度可在14~16℃范围内。而室内空调的设计温度则可控制在26℃至27℃之间。由以上的设计标准我们不难发现,设计温度的值差并不大,有些设计者便错误的认为工业厂房建筑类的冷暖负荷变化有限,因此与一般民用住宅的暖通空调负荷计算并无明显的差别,这一论断是不科学的。不同类别的厂房及工业车间其负荷大小、组成可以千变万化。一些厂房的新风负荷可占到总负荷量的一半以上, 一些厂房则需

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进行常年连续热加工处理。还有些厂房由于内部生产劳动强度较大, 员工分布较密集,发热能量必然持续上升,从而导致其空调的冷、湿负荷比例居高不下。由此不难看出,依据厂房实际生产情况科学的选择负荷计算方式、合理控制厂房暖通空调的设计温度才能切实达到节能、减排、高效的生产与可持续发展的目标。

3.2、结合厂区分布,科学选择暖通空调系统的冷热源形式

在冷热源选择的厂房暖通空调设计环节中,我们可依据厂区的分布情况、能源供给情况作合理的调配。当厂区中以采暖热源供给为主时,可选择高温热水构成热源媒介,而当厂区以工艺用蒸汽热源供热为主时,在综合考虑环保、节能的指标前提下则可选用蒸汽构成主要热源媒介。由于电能的供应成本较高,因此我们一般不采用电能作为采暖系统的热源。在设计中,如果该厂区既没有蒸汽热源,又缺乏热水热源,我们可在排除车间具备易燃危险的情况下,合理的选择燃气辐射作为主要采暖热源,从而实现高效、经济、低成本的热源供给设计模式。在厂房冷源的设计环节,我们同样应依据厂房的现实分布情况,尽量合理利用能源, 降低投资成本。例如, 可使用溴化锂、VRV构成制冷机组。在非严寒的区域则选用具有综合制冷及制热的风冷热泵机组满足工业厂房的冷热源需求,从而使一体化的设备有效降低资源成本投入, 使生产效益切实提高。

4、结束语

工业厂房多为大空间建筑,如果采取合理的措施充分采用自然通风,将缩短空调机组的开机时间,节省大量能耗,经济效益显著。但由于工业厂房内部结构及功能的诸多限制,如何做好自然通风的设计是值得探讨的问题。另外,太阳能供暖技术如何与工业厂房建筑有机的结合也足下一步有待深入研究的问题,
参考文献:
李青海主编,工业建筑节能设计及使用手册,机械工业出版社,2008.01.
建设部干部学院主编,实用建筑节能工程技术措施,中国电力出版社,2008.05.
[3]陆耀庆,实用供热空调设计手册,2008.06.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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