工业建筑暖通设计常用节能措施分析

工业建筑暖通设计常用节能措施分析

李平

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 江苏省无锡市   214000

摘要：工业建筑是生产厂房、仓库、公用辅助建筑以及生活、行政辅助建筑的统称。由于工业建筑需要紧密围绕生产工艺的要求，因而不同生产工艺的厂房具有不同的特征，但通常可见的特征是厂房内部有较大的面积和空间，厂房的结构、构造复杂，技术要求高。厂房内采光、屋面排水及构造处理较复杂，厂房内公用设施系统，生产工艺系统较多。从暖通专业角度来看，工业建筑中的空调，通风，工艺冷却，工艺排风等系统也是比较复杂的，这些系统的设计需要满足生产工艺的要求，比如温湿度，通风换气次数，房间压差，房间洁净度等。而且由于为保证生产的不间断与可靠性稳定性，对空调系统的可靠及稳定也提出了更高的要求。因而工业建筑的暖通设计首当其中的任务就是保证生产过程中对温湿度洁净度及其波动的需要以及对应系统的稳定性。但在考虑稳定性之后，另一个很重要的方面就是要考虑系统的节能性。

关键词：工业建筑；暖通设计；节能措施

1暖通空调低碳节能控制影响因素

为保证空调的温度调节速率和灵敏度，暖通空调的运行往往需要以电机作为动力，对冷却泵、末端风机等进行驱动，以确保顺利完成各类温度调控任务。根据相关研究团队公布的数据可知，电机能耗占暖通空调总体能耗的30%左右。同时，暖通空调的能耗还与空调管路的管材性质、管网优化程度、管径和自身的保温能力有着密切的关系，比如空调管网优化水平较高、保温能力较强的暖通空调的能耗相对较低。考虑到大型建筑物对室内温度和通风的要求，在暖通空调系统末端设置了风机盘管、空气处理机组、风柜等设备，通过终端通风设备的有效协作，提升室内环境的舒适度。换个角度来看，空调末端设备的能耗水平对整个中央空调系统的节能效果也有着直接影响。

2工业建筑暖通设计常用节能措施

2.1双风机运行策略

工业建筑中，由于：生产环境与普通民用建筑不同，它往住需要进行车间的通风换气，民用建筑通常设置新风即可，于工业建筑中，通常需要设置送风及排风，以保证车向的空气品质，因而对于有空调要求的生产车间，设置双风机的全空气系统成为常规的系统方案。当空调季节时，为满足室内正压和最小通风换气次数要求，空气处理机组新风和排凤的比例可设置的比较小，排风的能量可通过换热器预热或预冷新风，减少新风负荷。而当过渡季节时，当室外空气的焓值低于室内焓值时，可采用室外全新风的空气送入堂内，然后通过排风机将室内污浊空气棑出，实现全直流空调系统，在带走室内冷负荷同时实现了最大的换气次数，做到了不开启冷机进行免费冷却的目的，又保证了室内良好的空气品质。

2.2优化能耗传输设计

能源在传输过程中的损耗过大是目前暖通空调设计中较为突出的问题，也是节能优化的重点、难点。为了提高能源转化率，避免不必要的能源浪费，相关工作人员可以针对影响能源传输的空调运转流速、风机、水泵等各类因素进行分析，采用科学合理的手段优化整个暖通空调能源传输系统，将暖通空调内的各类系统参数控制在一个稳定区间，从而以最低的能源损耗达到最佳的性能效果。与此同时，相关工作人员可以采用最为直接有效的方法，设计和采用高传输率、低能耗的载能介质，从而达到降低能源传输过程损耗、提升能源利用效益的目的。另外，暖通空调在运转过程中会持续地消耗能源，即使建筑室内的温度、湿度、空气流量已经完全满足居民对于环境舒适度的需求，但如果没有人为进行调整和控制，暖通空调内部能源就不会停止运输，这种无意义的能源运输无疑是对能源本身的极大浪费。可以在暖通空调设计中引入现代信息技术、自动化技术，研发暖通空调自控系统，实时监控室内温度、湿度、空气流量等各项环境因素，当监测到各项环境因素达到用户设置的目标值后，暖通空调自控系统就会自动断开能源传输开关，停止能源消耗，从而避免无意义的能源损耗。

2.3暖通应用调节

通过应用新型节能材料及技术实现暖通空调应用调节环节的创新。在暖通设计中通过相位热调节的方法设计空调结构，有效改善了暖通空调能耗不均衡的现象。当暖通在运行中供电工作人员应该依据暖通空调的实际工作情况，借助控制阀对暖通空调的供电、供暖情况进行控制和调节，使得暖通资源实现最大化，保障暖通空调的供应水平的均衡。在暖通应用调节环节还可以通过自然资源，如太阳能，对空调外部结构中的缺陷进行完善，进而使得暖通空调的供暖效果得到优化。在应用新型节能材料及技术后，有效降低了暖通中的能耗，使得新型节能材料及技术的价值最大限度地发挥出来。

2.4正确使用热回收装置

在碳中和概念下，在建筑设计过程中，设计者应正确理解热回收装置在建筑热效应中的作用。HVAC系统将在实际工作过程中产生大量热量。为了做好节能工作，设计时应充分发挥空调余热的作用，充分考虑供热流体和状态的差异，设置相应的热回收装置，确保在应用过程中，余热能与空调的总热量进行交换，从而更好地为整个建筑提供热能。在设计过程中，应充分考虑室内环境温度变化和湿热变化的需要，在供暖过程中达到系统节能的目的。在实际供暖过程中，工艺排气系统会排放一定量的废气，这部分气体携带大量热量，在一定程度上会导致大量能源消耗。在实际设计过程中，设计应加强风荷载的热回收。再工艺排气于送给工艺生产车间的新风之间设置热交换装置，比如板式换热、转轮热交换气、溶液热交换器的装置。这样在设计中充分利用，减少对能源的需求。

2.5暖通设计与CFD技术融合的节能探讨

集成电路厂房的结构特点如上文描述，有空间高大、结构复杂的特点，同时产线对温湿度、压差、洁净度的要求极高。此外，集成电路厂房运行能耗巨大，因此暖通设计即使存在局部小瑕疵，也可能造成每年上千万的能源浪费。

基于此，行业内已经启动暖通设计与仿真模拟相结合的方式来实现精准设计，同时可以控制运转期间的能耗。这项技术可以与集成电路工厂洁净室生产线的需求做到高效精益的结合，行业内已经开始使用的仿真技术主要是CFD仿真模拟技术，个别高端项目采用暖通设计辅助模拟修正设计的方式进行，并获得了不错的效果。

CFD仿真技术主要是在项目中进行全厂区的暖通大气流模拟，协助完成厂区布局的最优化和节能化。以CFD仿真控制集成电路厂房洁净室气流稳定度及温湿度为例，这个技术可以修正暖通设计中温湿度、洁净度不均匀的情况，从而协助调整干表冷器及高效风机过滤单元的布置率。可以实现暖通设计的精细化，降低建设初投资，同时也降低厂房运行后的能耗。

结论

综上所述，暖通空调与每个人的生活息息相关，不仅关系到千家万户的冷暖，还在经济社会的发展中扮演着重要角色，是建筑节能的重要部分。在目前碳中和理念下，节能技术的应用是重点，所以，节能设计是关键环节，设计者对自己所设计的暖通空调系统是否与建筑匹配，有无仔细考量过该系统的细节，是否更优化、更节能，这都是对设计者本人的深度考问。因此，在可持续发展的战略目标下，只有让设计、建造、运行都得到质的提升，才能更好地使暖通空调节能技术在中国的节能减排中做出更大的贡献，实现绿色建筑的健康发展。

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