漫漫迷秋途
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暖通空调技术与节能
摘要:随着人们生活水平的日益提高,人们生活的节奏逐渐加快及心理压力的不断增大,使得人们的工作生活环境应该予以重视。而在人们的工作生活环境中倡导环保和节能的生活方式越来越重要。本文主要是对暖通空调技术与节能进行分析。
关键词:暖通空调 技术 节能
2009年9月22日,国家主席胡锦涛在联合国气候变化峰会开幕式上发表题为《携手应对气候变化挑战――在联合国气候变化峰会开幕式上的讲话》的重要讲话,郑重承诺今后中国将进一步把应对气候变化纳入经济社会发展规划,并继续采取强有力的 措施 :一是加强节能、提高能效工作;二是大力发展可再生能源和核能;三是大力增加森林碳汇;四是大力发展绿色经济,积极发展低碳经济和循环经济,研发和推广气候友好技术。明确提出了建设生态文明的重大战略任务,强调要坚持节约资源和保护环境的基本国策,坚持走可持续发展道路,在加快建设资源节约型国家。可见节能对于一个国家乃至世界时是多么的重要。本文主要从节能方面浅谈暖通空调技术。
1.室内设计参数
常规情况下,在冬季供暖时,室内计算温度每降低1℃,能耗将减少约5%～10%;在夏季供冷时,室内计算温度每升高1℃,能耗将减少约8%～10%。室内设计参数必须在规定的参数范围内取值。近几年,低温地板辐射采暖系统已经取代散热器采暖,之所以采用这种方式,主要是因为这种方式具有能耗小、舒适性高、容易分户计量、不占用房间使用面积等优点。
2.采暖设计
采暖空调热负荷为12650KW,热指标为。热源由城市热网供给,一次水供回水温度为95/70℃,经热交换后,高温二次水供回水温度为85/60℃,供采暖系统及空气、新风处理机组使用。各类机房、自行车库等设5-8℃的值班采暖,人防掩蔽体采暖设计温度为18℃,厕所为16℃;低温二次水供回水温度为60/50℃,供风机盘管和汽车坡道化雪系统使用,或者化雪系统由于什么原因没有使用。为保证一层室内良好的温度环境,抵挡大门的冷风侵入,在各大门入口处均设置了热空气幕。
以空气为热泵的热源在寒冷地区进行采暖是当前研究的 热点 。因为它和以往的燃煤、燃油、直接用电等取暖方式比较的话,在环保、节能、安全使用,甚至经济等方面有突出的优点,其可推广性也超过了水源、地源热泵。
地板采暖的空气热泵机组容量的选择
机组容量(W)=当地建筑采暖设计负荷()×用户采暖的建筑面积()÷(1-)×
室外机最好安装在冬季主导风的背风面,应该设置遮雪蓬,机组如果安装在平台上,则底面应抬高至少20cm,以免化霜结冻,机组吸风口距障碍物至少25cm,双机之间距离至少20cm。
地板下埋管的设计
空气热泵作为热源时,供水温度或供回水平均温度应尽可能设计得低些,以使机组效率尽可能高,又由于工程实践证明本机组的供回水温差较少仅2℃-3℃,所以,选择地下埋管时可参照“低温热水地板辐射供暖应用技术规程”( DBJ/T01-49-2000)附录 E-1至 E-3中平均水温35℃一栏,按照地板所需散热量选择间距,然后,将管道直径放大到Φ20/16成间距缩小一档即可。
3.风系统设计
集中空调系统的排风热回收
一直以来,业内人士只是从经济方面的角度来衡量热回收装置的利弊,而环保与节能则被忽视。当今,业内人士考虑的角度有所转变,现在从环保和节能这个角度来衡量热回收装置的利弊。
空调区域排风中的热能量是非常多的,如果把这些热能量加以回收利用,那么环保和节能定会实现。如果新风和排风采用专门独立的管道输送,那么有利于集中热回收装置的设置。新风和排风采用热回收装置进行湿热或者全热交换,节能效果非常明显的表现出来。
空调风系统
(1)有资料显示,以我国南方地区为例,夏季室内设计温度如果每降低1℃或冬季设计温度每升高1℃,其工程投资将增加6%,能耗将增加8%。该数据很明显地说明,适当提高夏季以及降低冬季的室内空气温度,都将起到显著的节能效果。与此同时,为保证室内空气质量以及人们对新鲜空气的需要,现行《采暖通风与空气调节设计规范》对最小新风量作出明确规定,要求建筑满足国家现行有关卫生标准。研究表明,加大新风量能够在一定程度上解决室内空气质量问题,但增加了空调能耗。新风定值必须按照规范来确定,因为新风量对于能耗和人体健康有着非常重要的作用,如果人员密度较大时,新风的供应按人员的密度来进行的话是非常不经济的。我国建筑采用了新风需求控制(检测室内CO2浓度),值得注意的是:新风量变化,排风量随着也发生变化,否则造成负压,可能会适得其反。
(2)暖通设计师对于规范中新风量的规定表示赞同。暖通设计师认为,在目前中央空调清洗不够规范的背景下,加大新风量是必要的。不过,对于室内设计温度的要求,他们却持保留态度。业内人士有这样的一个说法:“如果说节能像一棵树,有很多枝杈可以作为思路,那么,业主方的意见更像那个根。他们的态度,将成为决定暖通专业乃至建筑节能的根本性因素。”业内人士表示,建设方的意见非常重要。
要想增加新风量或者增强风机盘管处理室内回风的能力,风机盘管加新风的新风口应单独或布置在盘管出风口的旁边,而不应该布置在盘管回风吸入口。
(3)房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温度控制的空气调节区,其空气调节风系统宜采用全空气空调系统,不宜采用风机盘管系统,以利于集中处理、调节,发挥有利因素,弥补之前产生的问题。
(4)建筑空间高度大于或等于10m、且体积大于时,宜采用分层空调系统。与全室性空调方式比,分层空调系统夏季可以节能30%左右,但是冬季并不节能。通常设计时,夏季的气流组织为喷口侧送,下回风,高大空间上部排风;而冬季一般在底层设置地板辐射或地板送风供暖系统,也可将上部过热的空气通过风道送至房间下部。
(5)多个空气调节区合用1个空气调节风系统,各区负荷变化较大、低负荷运行时间较长,且需要分别调节室内温度,在经济条件允许时,宜采用全空气变风量空气调节系统。设计时应注意:要求采用风机调速改变系统风量,而不能采用恒速风机而改变系统阻力调节;其次,应采取保证最小新风量的措施,避免因送风量减少,造成新风量减少而不满足卫生要求的后果;再者,调节末端送风口风量时,推荐采用串联式风机驱动型末端装置以保证室内的气流分布。
(6)在某些情况下,像屋顶传热量较大、吊顶内发热量较大、吊顶空间较大(此时的吊顶至楼板底的高度超过),如果采用吊顶内回风,导致空调区域增大、空调耗能上升,这样非常不利于节能。所以对于建筑顶层或者吊顶上部有较大热量、吊顶空间较高时,直接从吊顶回风是不合理的。
4.围护结构
北京市建筑设计研究院原院长、北京市建筑设计研究院顾问总工程师吴德绳认为,暖通专业既然是建筑节能的支柱力量,因此,目光不仅要盯住如何优化暖通空调系统设计,更应该有所转移,在围护结构设计方面重点考虑。
围护结构在节能工作中,扮演着愈来愈重要的角色。所谓围护结构节能,通常是指通过改善建筑物围护结构的热工性能,使得建筑在夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量泄出室外,以保持室内尽可能接近舒适温度,减少通过辅助设备来达到合理舒适室温的负荷,并最终达到节能的目的,如通过采暖、制冷设备达到节能。
传统住宅建筑的围护结构是普通黏土砖,简单架空屋面和单层玻璃钢窗,它们的传热系数分别为、和。而“节能住宅”的围护结构中外墙和屋面采取了保温措施,外窗采用中空塑钢窗或断热中空铝合金窗,它们的传热系数分别为 、和,使围护结构的节能贡献约占25%。采用能效比高的采暖、空调设备(按照国家标准,房间空调器的能效比:制冷>,采暖>),使采暖、空调设备的节能贡献约占25%,两者相加总体达到节能50%的目标。
据介绍,围护结构的节能设计应该从墙体、窗户、屋面等三个方面考虑。对于设计人员而言,如何处理建筑玻璃幕墙的问题,在业内一直存在很大争议。普通玻璃幕墙是建筑节能不能实现的因素之一。统计数据表明,夏季通过玻璃窗的日照热可占制冷机最大负荷的30%,冬季单层玻璃的热损失约可占锅炉负荷的20%。窗体节能技术主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面考虑。另外,在保证室内采光良好的前提下,合理确定窗墙比十分重要。当窗墙面积比超过50%时,负荷将明显增加。不仅是外围护结构,内围护结构在设计中同样重要。暖通设计师要比普通建筑师更懂得建筑节能的途径,所以暖通设计师和普通建筑师多进行沟通效果才会更好。
5.实现节能
暖通空调的设计师在方案设计时,首先应深入了解业主的能源状况以及对空调的使用状况和是否有余热、废气等条件,然后对各种能源方案进行合理综合的对比。设计师在设计时应考虑的重点是:如何利用可再生能源和低品位能源。
暖通设计师在设计阶段完成基础工作之后,最关键的就是环保和节能的实现,而环保和节能的实现是通过综合利用各种先进技术、利用各种可再生资源来实现的。
利用自然条件来满足人们对于室内温度的需求,这是最理想的方式。现在通过各种设备实现对温度的调节,只不过是对人们的过错进行补救。冷热源是设计师最关注的一点,因为其能耗往往能占空调系统总能耗的50%左右。
地源热泵系统就是在这种形势下快速发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统效率。同时,采用新能源利用的供给方式,实现冷、热、电三联供;利用燃气、汽、电力能量转换的原理联合循环使用,将工业流程最尾端的余热收集起来,用于供冷系统空调冷冻水和供热系统的生活热水,这样,能源的利用率可提高至70%～80%左右。这些都给暖通空调设计师提供了广泛的节能设计思路。
6. 总结
随着全球逐渐变暖这种现象的出现,空调现在已经是人们生活中不可或缺的一部分,它使人们工作生活更加舒适,人们对于空调也有了一定的依赖性。然而,环保和节能是当今非常重要的问题,因此,在暖通空调设计方面,暖通空调的环保和节能是目前空调技术方面发展的方向,也就是说,城市供热环保和节能是目前亟须加强和可持续发展的问题。
参考文献:
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水泥窑用耐火材料的应用现状与发展古城炉料新型水泥窑用耐火材料介绍河南省新郑市古城冶金炉料厂坚持科技创新，依靠科技进步不断提升产品质量和档次，以满足各类大型水泥企业不断追求提高设备运转率、降低生产成本的内在需求，产品在市场上供不应求。2005年以来，厂内就瞄准了水泥企业的发展机遇，确立了依靠科技创新，走高端市场的发展思路，与国家级科研单位——洛阳耐火材料研究所、北京建筑科学研究院等国内知名科研院所建立起科研合作关系，对公司产品进行了全面优化和提升。古城牌耐火材料已形成六大系列60个品种，产品先后进入一些大型水泥企业。为了不断提升古城牌耐火材料的内在品质，公司以国外先进指标为参照值，制订出高于国家标准的企业产品标准体系，并以此作为科研开发的方向和产品质量考核的标准。与此同时，公司科研人员联合有关专家，对各种耐火材料的上百种配方进行科学对比研究和性能测试，以提高产品使用效果。在原料选用上，公司坚持选用优质原料组织生产。这些措施的采用使古城牌耐火材料的防爆、耐磨及热稳定性能远远优于国家颁布的《水泥窑用耐火材料使用规范》所规定的指标。第一部分古城炉料现代机立窑节能型衬里技术与实践机立窑水泥企业是中国水泥工业的特色，随着国家产业政策的调整，环保执法的力度加大，以及ISO新标准的实施，对立窑企业将是一个严竣的挑战，因此立窑企业只有加大科技投入力度，依靠合理的生产工艺、先进的生产设备、科学的管理方法，彻底的粉尘治理，才能够以低成本的投入，实现优质、高产低消耗（即各种生产指标、经济效益）达到现代化的水泥生产要求，立窑企业才有生存空间。机立窑是我国建材工业中大量消耗能源的窑炉之一，节约能源显得十分重要。十几年来随着机械化立窑的不断发展，对优质耐火材料的需求也日益迫切，这种市场需求，有力地促进了我所在耐火材料方面的研究更进一步，并向优质高效、多品种、系列化发展，在提高质量、发展品种方面又取得了一定的成绩。至今在全国400多机立窑厂家使用实践表明，可降热耗15—20%，且改善操作工况，为高产优质创造良好的条件。第一章：立窑窑衬的作用及机理一. 窑衬的作用1.保护筒体立窑是一个高温煅烧设备，料球在烧成带的煅烧温度达到1450℃，然而立窑筒体只是一个用一厘米厚的钢板卷制成的外壳，必须要求具有一定强度和密封性能的窑衬材料来保护它，共同承担来自窑内物料和气体的高温、高压、腐蚀、磨损作用，以完成物料在窑内的一系列物理化学变化过程。2.减少热损失每生产一吨熟料，需要消耗发热量为5500×的实物煤146～200公斤，这其中真正用于熟料煅烧的用煤约80公斤，即：理论热耗仅占51%；另外，蒸发料球水分的热耗占、熟料带走、烟气带走，其余为包括“窑壁散热”在内的各种热损失。因此，窑衬材料的隔热保温对于立窑煅烧节能十分重要。3.稳定热工制度在立窑内，物料主要依靠自重作垂直向下运动，相互之间交叉换位较少，造成料球受热不均；加上窑体结构带来的先天不足，如：“边风过剩、中心通风不良”及窑壁散热损失等原因，使中部需要热量少、边部需要热量多，在立窑的同一断面上，煅烧所需要的热量是不一样的，一般情况下，边部比中部多需要（300～500）×，这给生产工艺及煅烧操作带来难度。从传热角度考虑，优化窑衬材料、强化隔热保温效果、减少窑壁散热损失，是均衡立窑断面热力强度、稳定热工制度的最佳选择。4．改善立窑煅烧状态窑体内壁的形状由窑衬材料砌筑所决定，它直接影响着窑内风、料、煤的动态三平衡。上部预烧带的喇叭口角度、下部冷却带的倒喇叭口和倒阶梯形式，对控制立窑煅烧过程中的加料速度、上火速度、卸料速度三平衡至关重要。它不仅引导边风向窑中心移动、强化中心通风，而且在冷却带逐步扩大物料之间的空隙率，减小通风阻力、预热底风、改善熟料质量；近年来研制的新型节能窑衬材料，配套合理、热阻增大，还可以适当减薄立窑衬里厚度，在窑体规格不变的情况下，扩大窑内有效容积，提高单机生产能力及熟料台时产量。二. 立窑对窑衬材料的要求常用的窑衬材料实际上是由三部分组成：耐火材料、隔热保温材料和胶结材料。1.耐火材料①抗高温热力损失：耐火度不低于1580℃的无机非金属材料及制品称之为耐火材料。在窑内高温作用下，不软化、不溶化；在正常或不正常的情况下，都能保持一定的结构强度和体积密度的稳定性。这种耐火材料砌筑的窑体衬里，才能维持正常的操作和生产。②抗酸碱化学侵蚀：物料在窑内的煅烧过程，要经过一系列各种复杂的物理化学反应，不同部位产生的酸性气体或碱性熔渣都会侵蚀窑衬。尤其是烧成带，反应物料在高温下出现液相，对耐火材料的化学侵蚀作用更为强烈。因此要求材料不能参与化学反应，不出现粘料现象。③抗物料运动磨损：立窑煅烧过程中，物料从由上到下、从低温到高温、再到低温不停地运动。窑体内壁的衬里始终经受着物料的运动磨损，尤其是煅烧后形成的熟料磨琢性较强，对衬里的磨损更为严重。因此，砌筑在窑体内壁的耐火材料必须具备较强的抗磨能力。④规范的外形尺寸：耐火材料的砌筑质量对立窑煅烧过程有着重要影响。立窑内壁不圆，煅烧时容易引起“偏火”现象；砖面不平、接触不紧密，在窑内底火位置不稳定时，由于热震现象会发生衬里松动，降低使用寿命和窑体热损失增加等等。因此，耐火砖的形状和外形尺寸一定要规范和准确，这是保证砌筑质量最基本的条件。GC-75高强耐磨砖 100mm本产品采用多种规格的高铝熟料，并加入复合铝系超微粉和纳米级的硅微粉，使成品砖中氧化铝的含量达到75%以上，进一步提高了产品的抗侵蚀能力，延长了耐磨砖的使用寿命，使用时间达到一年以上，最高可达两年。性 能performanceSA化 学 成 份chemical compositionAl2O3, %≥75Fe2O3, %≤, %≤耐压强度 MPa cold crushing strength≥70体积密度 g/cm3bulk density≥荷重软化开始温度 不低于 ℃ soften temperature under load ≥℃≥1350耐火度 ℃refractoriness ℃≥17802.隔热保温材料①导热系数小：传递热量能力大小的物理量称之为导热系数。金属导热系数大于非金属、液体导热系数大于气体；数值越大，传热能力越强，反过来说：隔热能力越差。在固体材料中，一般把导热系数最小的（≤·℃）非金属材料称之为隔热材料。这些材料气孔多、分布均匀、容积密度小，隔热保温性能好。②热稳定性好：隔热材料的使用温度低于耐火材料，一般在1100℃以下。在使用温度范围内，要求长期工作不变质、不损坏、不腐蚀立窑筒体；材料中可燃物、有机物、含水量极少。③具有一定的强度和可塑性：隔热保温层一般设置在耐火砖与筒体之间，需要满足施工要求，并能承受一定的外力作用；除隔热保温制品之外，在其余空间还要用不定型的浇注料，来胶结成一个保温的整体。（1）GC-FB复合砖 120mm本产品无毒、无害、无污染、无刺激、防水、不可燃。容量轻，导热系数小，保温绝热性能良好，物理性能稳定，不老化，施工快捷，可随意弯曲裁剪。也是大型机立窑的必需材料。理化名称physical &chemical name单位unit指标和数值index & dateAl2O3+SiO2 ≥%96Al2O3 ≥%50Fe2O3 ≤% ≤%工作温度 ≥service temperature℃1000—1200渣球含量(>) ≤slag content (>) ≤%5线收缩1150℃×6h ≤linear shrinkage 1150℃×6h ≤%4含水量 ≤water content ≤%容量volume densityKg/m3100—150（2）GC-QZ多孔保温砖 180mm本产品是采用轻质骨料和耐火粉料混合制作，具有多孔结构的保温砖，导热系数降低到小于等于 W/（），筒体高温带外部的温度小于等于45℃，保温性能更好，热能损失更少，节省了能源。因而达到整体密实的保温效果。理化名称physical & chemical name单位unit指标和数值index and date常温耐压强度 >cold crushing strength >MPa3重烧线变化 不小于2%的试验温度test temperature of linear change on reheating, ≥2%℃1350导热系数coefficient of thermal conductivityw/(m·k)建议使用温度suggested service temperature℃1200体积密度
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