我個人認為,“暖通空調(diào)”這四個字其實是對我們專業(yè)最完美的概括。簡單來說,暖通空調(diào)包括三個方面:采暖、通風和空氣調(diào)節(jié),三個部分合稱暖通空調(diào),?我們專業(yè)所學的主體內(nèi)容也就是這三個方面。
之所以出現(xiàn)暖通空調(diào)這門專業(yè),其最根本的目標是實現(xiàn)對環(huán)境溫度的調(diào)控,以滿足人們對環(huán)境舒適度以及一些工藝性的要求。說到底,還是人們的需求催生了這個專業(yè)的發(fā)展。正因為它是三者的結合,暖通空調(diào)系統(tǒng)可以控制空氣的溫度及濕度,空氣清新度等,提高室內(nèi)的舒適度,以適應人們更高的生活要求或者工廠企業(yè)等的更高的施工操作環(huán)境。
與咱們自己家中應用的獨立空調(diào)不同,暖通空調(diào)所研究的方向是整體的中央空調(diào)。因為只有中央空調(diào)才能夠滿足溫度、濕度、環(huán)境質(zhì)量和塵埃等的控制,中央空調(diào)它最大特點就是能夠創(chuàng)造一種更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。而家居一般的分體空調(diào),它只能解決冷暖問題或者更加簡單的問題,而解決不了空氣處理過程。所以,按照人們的需求,中央空調(diào)在未來竟會有更大的潛力更廣闊的市場。
中央空調(diào)的空氣處理過程分為以下幾個步驟:首先是空氣進來以后,除了引進新風以外,可以把空氣進行冷卻或者加熱處理,這是其一;然后就是進行空氣的過濾處理,在這一過程中與單體空調(diào)的不同就是就增加電子除塵器,它的主要功能是可以捕捉非常小的顆粒的灰塵,一般來講它可以捕捉一個微米的灰塵,而這個灰塵的范圍內(nèi)大部分都是細菌、病毒、煙塵,或者是異味,經(jīng)過這樣一個過程就都可以過濾掉,這是其二;另外就是會增加一種加濕或減濕設備,這個裝置可以使我們房間的濕度達到一定的要求,適應相應的人居環(huán)境或者操作環(huán)境,這便是其三。這樣一套系統(tǒng),無疑對于我們的社會生活是更加有利的。
暖通空調(diào)在建筑使用過程中會產(chǎn)生相當大的能源消耗,據(jù)統(tǒng)計,空調(diào)能耗占建筑能耗的55%左右,約占社會總能耗的20%。因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能不容忽視,這就催生了一系列的暖通空調(diào)新技術,在第二章節(jié)我會著重介紹幾種新技術。暖通空調(diào)技術在綠色建筑中的應用可以有效的達到建筑節(jié)能的目的,在保證住宅的舒適性、滿足基本要求的同時,還能提高居民的生活品質(zhì)?,F(xiàn)在新型暖通空調(diào)技術在綠色建筑中的是發(fā)展的趨勢,是主流。
空調(diào)蓄能技術是一種最有效地獲取分時電價差效益、節(jié)省電制冷或電制熱運行電費的技術。在國外已經(jīng)是一項成熟的技術,目前國內(nèi)正在大面積推廣應用。在用戶擴容改造或新裝制冷中央空調(diào)系統(tǒng)時,按蓄能方式設計系統(tǒng),由于在空調(diào)負荷高峰時,可以使用預先儲存的冷量來供冷,因此不必象常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)那樣按高峰負荷配備主機設備,而是按全天的平均負荷來配備空調(diào)主機設備,系統(tǒng)裝機容量可減少達30—50%。從而使得按蓄能方式設計的系統(tǒng)比按常規(guī)設計的系統(tǒng)節(jié)約投資費用,它分為冰蓄冷和水蓄冷兩種。
空調(diào)冰蓄冷技術,即是在電力負荷很低的夜間用電低谷期,采用電動制冷機制冷,使蓄冷介質(zhì)結成冰,利用蓄冷介質(zhì)的顯熱及潛熱特性,將冷量儲存起來。在電力負荷較高的白天,也就是用電高峰期,使蓄冷介質(zhì)融冰,把儲存的冷量釋放出來,以滿足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝的需要。
冰蓄冷有以下主要特點:電力移峰填谷均衡電力負荷,加強電網(wǎng)負荷側的管理。由于轉移了制冷機組用電時間,起到轉移電力高峰期用電負荷的作用。制冷機組在夜間電力低谷時段運行,儲存冷量,白天用電高峰時段,用儲存的冷量來供應全部或部分空調(diào)負荷,少開或不開制冷機。對城市電網(wǎng)具有明顯的“移峰填谷”的作用,社會效益顯著。享受峰谷電價 由于電力部門實行峰、谷分時電價政策,所以冰蓄冷中央空調(diào)合理利用谷段低價電力,與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)相比,運行費用大大降低,經(jīng)濟效益顯著。且分時電價差值愈大,得益愈多。
由于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有儲存冷量的能力,故制冷機組無需按照峰值負荷進行選型,制冷主機容量和裝設功率大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。一般可減少30%~50%。電力高壓側和低壓側設施容量減少,降低電力建設費用。
水蓄冷則是利用3-7°C的低溫水進行蓄冷,可直接與常規(guī)系統(tǒng)區(qū)配,無需其它專門設備。它的優(yōu)點是:投資省,維修費用少,管理比較簡單。但由于水的蓄能密度低,只能儲存水的顯熱,故蓄水槽上地面積大。如若利用高層建筑內(nèi)的消防水池,在確定制冷機容量與蓄冷槽的容量時,可根據(jù)消防水池的容量來計算出蓄冷量,然后根據(jù)剩余負荷量來確定制冷機組的制冷量。最后校核一下冷水機組能否滿足夜間蓄冷的需要。
地源熱泵是利用地球表面淺層水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太陽能和地熱能,并采用熱泵原理,既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。
地源熱泵機組運行時,不消耗水也不污染水,不需要鍋爐,不需要冷卻塔,也不需要堆放燃料廢物的場地,環(huán)保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上;與電供暖相比可以減少70%以上,它的制熱系統(tǒng)比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%,比燃氣鍋爐的效率高出了75%。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷,還可提供生活熱水。
在制冷狀態(tài)下,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)同時再通過冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝,由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收,最終由水路循環(huán)轉移至地水、地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉移至地下的過程中,通過風機盤管,以13℃以下的冷風的形式為房間供冷。
在供暖狀態(tài)下,壓縮機對冷媒做功,并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量,通過冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā),將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝,由風機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內(nèi)的過程中,以35℃以上熱風的形式向室內(nèi)供暖。
地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然資源,它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應用,可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。
變風量空調(diào)是指,在送風溫度不變的條件下,通過改變風量的辦法來適應負荷變化。而風量的變化是通過專用的變風量末端裝置來實現(xiàn)的。變風量技術的基本原理很簡單,就是通過改變送入房間的風量來滿足室內(nèi)變化的負荷。它具有以下的特點:
(1)由于變風量空調(diào)系統(tǒng)是通過改變送入房間的風量來適應負荷的變化,而空調(diào)系統(tǒng)大部分時間的部分負荷下運行,所以風量的減少帶來了風機能耗的降低。
(2)區(qū)別于常規(guī)的定風量或風機盤管系統(tǒng),在每一個系統(tǒng)中的不同朝向房間,它的空調(diào)負荷的峰值出現(xiàn)在一天的不同時間,因此變風量空調(diào)器的容量不必按全部冷負荷峰值疊加來確定,而只要按某一時間各朝向冷負荷之各的最大值來確定。這樣,變風量空調(diào)器的冷卻能力及風量比定風量可風機盤管系統(tǒng)減少10-20%
(3)變風量空調(diào)系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng),與風機盤管系統(tǒng)相比有明顯的好處是冷凍水管與冷凝水管不進入建筑吊頂空間,因而免除了盤管凝水和霉變問題。
目前我國正在運行的空調(diào)機組大部分是定風量運行的,由于過去人們對節(jié)能認識不足和變風量系統(tǒng)控制、運行較復雜及該系統(tǒng)的初投資較大,這些都限制了變風量系統(tǒng)的應用?,F(xiàn)如今提倡節(jié)能環(huán)保,因此變風量系統(tǒng)可以很大程度上適應我們的需求。
保溫、隔熱是采暖、空調(diào)工程中重要的的組成部分,保溫、隔熱確保了我們的采暖、空調(diào)等各種系統(tǒng)的正常工作,是各種系統(tǒng)的技術參數(shù)達到設計要求的保證,同時,保溫系統(tǒng)也能很大程度上降低我們的能耗。
鍋爐是一種能量轉換設備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式,而經(jīng)過鍋爐轉換,向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或者有機熱載體。
近些年來,全國各地逐步淘汰了原有的燃煤鍋爐,改用新型燃料做為工業(yè)生產(chǎn)的燃料,在實現(xiàn)清潔能源環(huán)保改造的同時,也降低了生產(chǎn)成本,實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的。相比燃煤更環(huán)保,更清潔;而且新型工業(yè)鍋爐燃料燃燒器系統(tǒng)先進、控溫燃燒、噪音低、熱轉換效率高。特別是在實際的工業(yè)生產(chǎn)應用中,能夠依靠高效的節(jié)能技術,讓鍋爐運行費用降到更低。
在我們專業(yè)中,推薦使用的是燃氣鍋爐,其使用發(fā)熱量更高的燃氣,結合更加先進的鍋爐技術,提升燃氣的燃燒效率,使其最大程度上完全燃燒,結合余熱回收技術,將能源利用率提升至最優(yōu),并且有效的減少污染。
目前對太陽能的熱利用中,主要有太陽能熱發(fā)電站,太陽能熱水器,太陽能供暖系統(tǒng)。太陽能熱發(fā)電站還沒有大規(guī)模商業(yè)化,太陽能熱水器現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化使用,太陽能供暖系統(tǒng)只限于一小部分地區(qū),太陽能熱水器和太陽能供暖系統(tǒng)的使用大多分散化程度高,限于每家每戶,造成了投資成本高,對太陽能熱水利用不合理導致的系統(tǒng)整體成本高和對太陽輻射能的利用不足。
太陽能供暖利用太陽能轉化為熱能,通過集熱設備采集太陽光的熱量,再通過熱導循環(huán)系統(tǒng)將熱量導入至換熱中心,然后將熱水導入地板采暖系統(tǒng),通過電子控制儀器控制室內(nèi)水溫。在陰雨雪天氣系統(tǒng)自動切換至燃氣鍋爐輔助加熱讓冬天的太陽能供暖得以完美的實現(xiàn)。春夏秋季可以利用太陽能集熱裝置生產(chǎn)大量的免費熱水。太陽能供暖工程的壽命可達20年以上,一般5年內(nèi)就可收回成本,長達15年以上的免費享用盡顯它的經(jīng)濟節(jié)能本色。
太陽輻射的年平均有效功率很低,在我國北部的平原地區(qū)達0.1kw/m,難以直接利用。太陽能供熱系統(tǒng)就是利用品質(zhì)較低的太陽直射輻射能或大氣散射輻射能為建筑環(huán)境供熱的新型能源系統(tǒng)。太陽能供熱系統(tǒng)的主要組成部分是太陽能集熱器。通過對幾種型式的太陽能集熱器的測試表明:在我國北部的地理氣候條件下,最適宜用于房間供暖的集熱器是平板式集熱器,工作溫度在300C~900C范圍內(nèi)。其主要優(yōu)點有兩個:
(1)不僅能利用的太陽的直射輻射且能充分利用大氣的散射輻射
(2) 便于安裝,節(jié)省費用。可在原有建筑物屋頂?shù)倪m當方向安裝上平板式集熱器。太陽能供熱系統(tǒng)需配置季節(jié)性蓄熱裝置,將夏季日照充足時的太陽能蓄存起來,在需要時為建筑環(huán)境供熱。因此,太陽能供熱系統(tǒng)方面的工業(yè),同大型蓄熱裝置的研究、發(fā)展與試驗性建筑工業(yè)緊密相關。太陽能供熱系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性是十分顯著的,其全部費用基本由投資費用決定,運行費用僅限于循環(huán)泵所耗能和維持正常的管理和檢查的費用。
現(xiàn)代社會是以能源為基礎而實現(xiàn)高速發(fā)展的社會,但是值得我們注意的是能源始終都是有限的,若是不對現(xiàn)有的能源加以節(jié)約利用,在不久的將來很有可能發(fā)生能源危機,因此現(xiàn)在有必要實現(xiàn)對能源的合理化利用,構建能源節(jié)約型社會,開發(fā)能源節(jié)約性建筑。這勢必是對暖通空調(diào)行業(yè)的又一次改革,暖通空調(diào)行業(yè)要想發(fā)展,就必須跟上時代的步伐,將環(huán)保、低碳、節(jié)能放在第一位,這就要求我們暖通人去開發(fā)新的技術,尋找新的出路,以求暖通空調(diào)可以更好的發(fā)展。
拿中央空調(diào)來說,美國的家用中央空調(diào)普及率很高,正如你在美劇中看到的那樣,他們的住宅里很少出現(xiàn)柜式或壁掛式空調(diào),因為安裝空調(diào)的美國家庭70%以上安裝的都是中央空調(diào);日本由于人口眾多、資源匱乏,在家用空調(diào)的選擇上也以節(jié)能性良好的中央空調(diào)為主,除了使用量大,日本的空調(diào)生產(chǎn)和研發(fā)能力也很強,世界制冷劑式空調(diào)市場的60%都被日本占有;歐洲的中央空調(diào)市場也一直很穩(wěn)定,不少美日以及中國的空調(diào)企業(yè)都在歐洲建有工廠,可見其消費需求很旺盛。
然而,國內(nèi)的中央空調(diào)市場遠沒有國外發(fā)展的成熟,我們在這一方面提升的空間還很大。中央空調(diào)是一個相對來講節(jié)能高效并且能夠滿足人們所需要的舒適性要求的新型空氣調(diào)節(jié)方式,如果在我國全面推廣使用,將會緩解我國長期以來面臨的能源壓力,環(huán)保問題也會大大降低。
總之,節(jié)能環(huán)保時代的到來,是我們新一代暖通人的機會,它對于整個行業(yè)也是至關重要的。在節(jié)能環(huán)保成為暖通空調(diào)行業(yè)發(fā)展趨勢下,在這個急需更加完美的新技術的時代背景下,我作為即將步入社會的當代大學生,應該牢牢把握住這次機會,努力提高自己的專業(yè)水平,開闊自己的視野。以扎實的專業(yè)素養(yǎng)為保證,為暖通空調(diào)行業(yè),為節(jié)能環(huán)保事業(yè)盡自己的一份力量。