HVAC -升级以提高效率

暖通空调:采暖，通风和空调
HVAC -升级以提高效率
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暖通空调在夏季提供空调，在冬季提供供暖，是任何建筑的重要组成部分。冷热空气通过管道输送到不同的房间或办公室，通常采用恒温控制。

下面几节将介绍一些提高暖通空调系统效率的现代方法。第一部分概述了典型的暖通空调系统的运行方式和主要部件。

典型暖通空调系统的组成部分

暖通空调系统由许多部件组成。

  • 管道
  • 空气处理机组(AHU)
  • 过滤器
  • 衰减器
  • 增湿器和De-humidifiers
  • 音量控制和防火/烟雾阻尼器
  • 空气分布扩散器
  • 空气返回烤架

空气处理单元

空气处理机组包括加热和冷却盘管、循环风机和供回风过滤器。

加热/冷却线圈

根据热空气或空调的要求，热水或冷冻水可以供应给盘管。或者，热泵可以与提供热或冷介质的蒸发器/冷凝器一起使用。

衰减器

由于空气在管道中流通而产生的过多噪音既烦人又分散工作人员的注意力。为了减轻噪音，在管道上安装了衰减器(挡板或消声器)。

球迷/鼓风机

风扇或鼓风机将空气通过加热/冷却盘管，通过供给和返回管道循环

吸入和排出过滤器

吸气过滤器位于进入AHU的回流管道上;在空气进入加热/冷却盘管和风扇室之前，这些装置可以清除任何灰尘、烟雾或其他不受欢迎的颗粒或烟雾。在空气再次循环之前，排放过滤器去除任何剩余的颗粒。

增湿器/ De-humidifiers

空调是保持建筑物寒冷的一种非常干燥的方法。在70年代，我飞往迪拜参加迪拜铝冶炼厂工程师职位的最后面试，并在体检后得到了这份工作。然而，困扰我余生的类风湿关节炎刚刚开始发作，冶炼厂的医生认为高温会加重病情。

另一个健康问题是我女儿的哮喘。她只有几岁，但医生认为必不可少的空调干燥会导致哮喘发作更频繁。我没有接受这份工作，第二天就飞回了因弗内斯。回家后，我妻子告诉我，远在苏格兰西部高地的一个海上石油混凝土平台的施工场地要求我立即开始担任项目工程师;但那是另一回事了!

回到现在和加湿器的使用;这些喷雾用非常精细的喷雾将水喷射到干热或冷气流中。

另一方面，除湿器通过将湿空气通过冷却盘管，并将凝结水储存在下面的托盘中，来去除气流中的湿气。

建筑物室内和办公室的实际送风情况是预防空气污染的重要依据病态建筑综合症高湿度促进霉菌、霉菌和螨虫的生长，低湿度导致喉咙刺激和皮肤干燥。使工作场所的湿度处于最佳水平是非常重要的。大多数建筑法规都建议这样做保持在30%到50%之间．

高湿度和低湿度不仅会对在环境中工作的员工造成问题，还会对建筑的结构(钢、复合材料和木材)造成问题。然而，在暖通空调系统中，空气中的湿度可以通过加湿器或除湿器来控制。除湿器可以对军团病和凝结水存储盘中其他细菌/有机体的生长进行抗菌/紫外线处理。

扩散器和格栅

扩散器被设计用来减缓空气的排放速度，通常位于房间的天花板上。这是为了确保空气按要求的方向均匀分布，进入建筑物的房间和办公室。这些是镶嵌在天花板上的;百叶窗是自动调节或固定的，引导空气进入回风管道。回风管道经回风过滤器回流至排气静压箱，再回流至空气处理机组，完成系统回路。有效的扩散器和格栅的几个例子可从www.atlantasupplies.com如下所示;请按图片放大。

暖通空调返回风口www.atlantasupply.com

操作记录

1.在管道中加入了音量控制阻尼器，以控制空气流量和流速。防火和烟雾阻尼器，也可以安装在发生火灾时自动关闭。这些阻尼器需要手动复位。

2.加热和冷却盘管可由热水或冷冻水供应;也可以使用热泵。下一节将对此进行更详细的解释。

3.从建筑外的环境空气可以添加并与循环空气不时混合，以新鲜的热或冷空气供应房间或办公室。

建筑的HVAC系统的典型流程图如下图所示。请注意，AHU内显示两种类型的加热/冷却盘管;通常只使用一种类型，除非系统是在非常寒冷的冬季地区运行。在这种情况下，热泵可以搭配一个热水盘管用于冬季使用。

典型暖通空调系统流程图

改进现有的暖通空调系统以提高效率

在美国，建筑消耗了总能源的40%，其中暖通空调消耗了相当大的比例。

因此，减少这种能源使用符合公司的利益，而实现这一点的方法之一就是提高暖通空调工厂的效率。

在进行任何修改之前，应检查维护记录，以确定过滤器的更换，加热/冷却盘管的清洗，以及所有音量控制阻尼器的维护都已定期进行。

应密切检查现有管道的状态，以确保系统中没有泄漏。法兰连接和柔性管道因泄漏而臭名昭著;应该在需要的地方更换垫圈，并且应该更换任何泄漏的柔性管道。

在一个大型暖通空调系统中，管道泄漏10%就会导致能源消耗增加30%。

绝缘也很重要;通过钢管散热或散热的成本很高!因此，应检查所有管道的绝缘损坏情况，注意绝缘损坏情况，但在此阶段不进行修复，因为可能会有新部件安装到管道上。现代化的管道，可以预先购买与最新的高效率绝缘，应考虑升级。

使用高效的暖通空调组件

HVAC系统的设计师在评估建筑的供暖和通风要求时，总是有点笨拙，这一点是出了名的(或臭名昭著的?)这大概是为了在管道和部件漏气的情况下确保供应。有时这是合理的，因为扩展经常添加，所以现有的暖通空调系统将应付。

  • 电动马达

循环风机电动驱动电机是一个典型的过载例子，所以首先要检查的是额定板是否符合原规范的设计要求。这将告诉你，如果你可以降低电机输出。

如果系统已经运行了很长时间，例如10-15年，安装变速电机是值得投资的。这将允许改变风扇的速度，以适应系统中不断变化的条件。据报道，这可以节省高达50%的能源，如果保留现有的交换机和线路，甚至可以节省更多的能源，确保短的回收期。

  • 空气过滤器

将额定MERV < 4的标准处理空气过滤器替换为节能折褶空气过滤器，例如MERV11，可以节省风扇驱动电机的能源使用2-4%。然而，请记住，使用一次性过滤器是因为购买和维护它们更便宜;永久性过滤器的购买成本较高，需要定期进行剥离和清洗保养。

注意:MERV是空气过滤器的等级效率随着价值的增加而增加。

  • 制造的管道

的暖通管道的制造应采用节能措施，如将叶片弯曲成90°，以及管道和不同尺寸或截面的部件之间的平滑过渡。镀锌钢与不锈钢之间应相互隔离，防止电镀锌腐蚀;这将节省管道/组件更换成本。

  • 扩散器和格栅

通过使用现代化的扩散器和格栅以及改进气流控制，可以更有效地将空气供应和抽送到房间/办公室。这确保了最佳的进气量和从房间中抽出的空气量，促进了更均匀的室温。

暖通空调升级的加热和冷却方法

正如我们前面所看到的，热或冷的空气是由风扇提供给建筑物的，风扇通过空气处理单元的盘管将空气抽走。

大型商业建筑使用由熔炉供应的热水在盘管中循环，产生热空气和用于空调的冷水机的冷水。这两种方法已经使用了一段时间，但现代家电的效率提高了20%，因此，现代火炉和冷却器应该加以检查。

在加热和冷却方面最大的节能之一可以通过使用热泵来实现。

热空气模式下，制冷剂气体在AHU内的热泵冷凝器盘管周围循环。当风扇把空气吸过线圈时。制冷剂凝结成液体，将热量释放给空气。然后风扇将热空气排放到建筑物中。

在空调模式下，系统通过换向阀进行换向;AHU中的盘管起到蒸发器的作用，此时液体制冷剂在盘管中循环。

空气被风扇拉过线圈，蒸发制冷剂并将其转化为气体。这样就可以在风扇将空气排到建筑物之前将空气中的热量带走。

HVAC中使用的热泵组件的布局如下图所示。

热泵用于空调的流程图

通过地热热泵的形式利用地热能可以使这个系统更加高效，这种热泵适用于大型建筑，前提是有地面空间来定位地埋管道的回路。垂直回路占用的空间更少，但安装成本比水平回路更高。

简单地说,一个地热热泵可应用于建筑的暖通空调系统在夏季或冬季。在冬季，热泵利用地下循环的热量蒸发制冷剂。制冷剂气体产生的热量被转移到空气中，然后用于给建筑供暖。在夏季，热泵被用来冷却空气，通过地热循环将建筑的热量散发回地下。

用于商业建筑的热泵组件也在不断升级。例如，现代的螺杆或涡旋压缩机比仅仅几年前开发的标准往复式压缩机效率高得多。

制冷剂变得更加环保，这原本会降低它们的效率，但即使是这些现代制冷剂也变得更加节能。当我还是一名海上工程师的时候，二氧化碳是流行的制冷剂(但能源效率非常低)，直到氟利昂进入市场。但由于发现了“臭氧层空洞”，这种做法随后被禁止并逐步取消。有一段时间，人们又转向使用二氧化碳，但如今流行的制冷剂是R22，尽管它会消耗臭氧层。

控制系统

现代暖通空调管理控制系统也可以提高系统的效率。控制系统不断监测整个HVAC系统的关键位置的空气温度和压力。

  • 通过自动调节循环风机/风门来监测和控制管道静态气压。(也可检测漏气)
  • 检查空调湿度和过滤操作
  • 电子可编程恒温器-这些自动控制预设，舒适的温度，无论是在工作时间和建筑空置，减少能源和提高整体工厂效率。
  • 区域传感器——这些传感器用于控制供应到大楼不同区域或区域的空气质量和数量，例如办公室、休息室、会议室、行政套房、食堂和自助餐厅。

作者的尾注

暖通空调为商业建筑提供了非常重要的服务，但在工业总能源消耗中占相当大的比例。现代机械和部件以及电子暖通空调管理控制系统正变得更有效地应对这一问题。然而，基本的维护，如检查管道和部件是否有空气泄漏，更换或清洗空气过滤器，保持门窗关闭，也可以提高暖通空调设备的效率。

不应该考虑通过降低空气质量来降低成本，因为员工会在健康宜人的环境中更有效率、更愿意工作。

参考文献