暖通空调节能设计及设备噪音处理李光洋

暖通空调节能设计及设备噪音处理李光洋

李光洋

（上海中森建筑与工程设计顾问有限公司）

摘要：本文将首先介绍暖通空调设计中节能与噪音的问题，并研究暖通空调的节能设计方法，最后，分析暖通空调设备的噪音处理方法，希望通过以上三方面的研究，提升我国暖通空调的建设设计水平。

关键词：暖通空调；节能设计；噪音处理

前言：目前我国对环境保护的关注程度逐渐提升，并将节能环保理念逐渐应用在建筑设计中。本文将重点研究暖通空调的节能设计以及噪音处理设计，提升我国暖通空调建设的使用价值，同时有效保护环境，将节能环保理念充分应用在其中。

一、暖通空调设计中的难点问题

（一）暖通空调能量损耗

暖通空调目前已经成为我国建筑设计中的重要组成部分，暖通空调能够对建筑室内的空气进行有效调节，保证室内环境的舒适性。但同时暖通空调的一些设备在实运行中，需要耗费大量的能量，加剧了我国能源损耗情况，甚至对环境产生一定的负面影响，针对这一现象，需对暖通空调中的能源损耗情况进行有效控制，降低暖通空调在运行中的能源消耗量，故将节能理念应用在暖通空调中对控制能源的消耗有着重要的意义。

（二）暖通空调设备噪音

整个暖通空调系统较为复杂，其中包含的设备种类较多，在实际运行的过程中非常容易出现噪声过大等现象，一旦噪音超出正常范围之内，就会影响人们的正常工作休息，严重的甚至还会造成噪音污染。面对这一问题，对设备噪音进行控制，最大程度上降低设备的运行分贝，这也是暖通空调中必须考虑的问题。

二、暖通空调的节能设计方法

（一）合理选择冷热源

暖通空调在实际设计的过程中，需要根据实际情况进行，其中包括当地的政府政策、能源利用情况、季节情况、气候情况以及建筑物周围环境情况等，在此基础上分析用户的实际需求，利用自然条件降低暖通空调建设中的能量损耗。在暖通空调设计过程中，冷热源的合理选择使用，对暖通空调节能来说非常重要。不同设备的使用寿命、运行效能、自动化性能以及运行参数都存在一定的差距，因此必须对暖通空调中的冷热源进行合理配置，并根据实际情况合理选择设备型号及数量。例如在对五星级酒店的冷热源选择时，一方面，我们要考虑备用率，当任何一台机组损坏或正常检修时，其他机组仍能保证至少提供总冷量的75%左右，另一方面酒店周期性负荷的变化率相对较大，其负荷的变化除受季节气候变化外，还受酒店入住率、旅游淡旺季的规律等因素影响，基于此，我们在选择冷热源时就要考虑机组数量及大小的合理搭配，保证既能满足备用率要求又能提高低负荷运行的效率达到节能的目的，假如酒店入住率15%~20%为运营条件为例，当采用3x600RT的制冷机组，最低冷负荷需求时采用运行一台机组的运行策略其运行效率为45%左右，但如果我们采用2x700RT+1x400RT的方案，低负荷下的运行效率可提高到67%左右。在设计阶段时，需根据空调负荷计算及项目所在地的供能条件选择冷热源设备，通过能耗比较与能耗经济性能分析实现对冷热源的合理配置。

（二）冰蓄冷技术

暖通空调设备在使用中主要的能源为电能，运行中会耗费大量的电能，为了降低暖通空调的资源损耗量，可以对电负荷峰谷电价差进行充分利用，在此基础上使用冰蓄冷技术。近几年，我国给予电低谷用电的用户一定优惠，鼓励人们在低谷时期用电，保证整个用电系统电量分配的合理性。冰蓄冷技术就是对这一特点进行充分利用，实现节能的目的。例如，在用电低谷时期，使用冰蓄能系统，将系统中的水变成冰，同时将其保存起来，存储到用电高峰时期继续使用，这种方式能够降低设备运行中电能的损耗量。而对冰蓄冷技术进行模块化的使用设计，还能够降低暖通空调出现运行故障的概率，增加暖通空调设备的实际使用寿命。但在使用该技术的过程中需要注意，必须事先了解该地区供电系统的供电情况以及用电高峰和用电低谷情况，在此基础上确定使用冰蓄冷技术的时间段。

（三）安装余热回收装置

在暖通空调设计中对余热进行有效的收集管理，能够减少暖通空调系统运行的能量损耗，实现节能环保的目的。目前常用的余热回收装置包括转轮式热回收、板翅式热回收等，转轮式装置。在使用的过程中，主要分为显热回收以及全热回收两种方式，新空气通过一个半圆的转轮，排风通过转轮的另一个半圆，其中新风和排风方向相互交替，由于新风和排风之间存在温度差和湿度差，因此转轮材料在此过程中会吸收热量和水分，并在温度低和湿度低的一侧释放出来，通过这种方式完成冷热交换。

板翅式热交换器具有热系数高以及结构紧密等特点，使用成本也较低，整体性能较高，因此目前已经成为应用范围最广的交换器之一，通常情况下其在使用中的热交换率能够达到70%左右。

（四）变频技术应用

暖通空调在实际运行的过程中，一旦外界环境发生变化，其内部的运行负荷也会发生变化，当不采用变频技术，在负荷较低的情况下，空调通风设备在额定功率下运行时就会产生浪费，但是在应用变频技术后，能够实现设备的功率随着负荷的变化进行实时调节，根据外界环境的实际运行情况调整运行模式，这种方式能够降低外界环境对暖通空调产生的不良影响，达到改善暖通空调耗能量的目的。例如变风量系统和变流量系统在暖通空调中的运用，根据房间内负荷的变化来改变送入房间的风量或者通过空调末端的水量，减少设备运行时的功率，从而达到降低能耗的目的。

（五）其他节能措施

暖通空调节能措施有很多，比如地下车库设置CO浓度监测系统，通过对CO浓度的监测从而控制风机的启停以达到节能的目的；暖通空调设备选型时需根据规范要求选型，否则导致设备的选型偏大而不经济；空调过渡季采用最大新风比运行，以减少冷机的使用，从而减少能耗；冬天需要供冷的区域采用冷却塔免费供冷。冷却水经板式换热器换热的形式直接提供冷水，在过渡季及冬季时提供冷量；根据系统冷、热负荷变化，控制设备投入数量，根据冷却水供水温度控制冷却塔风机的运行台数。

三、暖通空调噪音处理方法

暖通空调设备在运行中出现噪音的原因有许多，一方面可能是设备性能下降，在实际运行中产生噪音，另一方面可能是暖通空调设备本身的运行噪音超标，在实际运行中就会出现噪音。针对这一情况，我们可以从以下几方面对噪音进行控制]。

（一）暖通空调设备的减振隔振降噪及隔音处理

暖通空调的风机、水泵以及制冷压缩机等设备在运转时都会产生振动，这些振动以弹性波的形式传播，从而产生噪声。在基础与设备中设置减震装置能够有效的降低设备的振动，从而阻隔噪声的传播。在管道与设备之间用软材料连接进行隔振，从而阻断设备的噪声通过管道传播到其他地方。风管与水管在穿墙与管道支架的地方也实施隔振措施。目前主要的隔振设备包括橡胶隔震器、金属隔振器以及空气橡胶弹簧隔振器等。

在机房内采用隔声、吸声措施，在降低机房内设备产生噪声的同时隔断噪声的传播。可以在机房墙或顶棚上设置吸声材料，根据机房内噪声的不同性质采用不同的吸声材料，例如风机房一般采用石膏穿孔板、聚酯纤维吸声板等吸声材料来降低噪音。水泵房与制冷机房一般采用玻璃棉板、聚氨酯泡沫塑料玻璃棉毡吸声材料来消除噪声。同时机房在实际布置中需要尽量减少门窗的数量，门采用隔音效果较好的门，并且对门缝采取一定的隔音措施，避免暖通空调设备运行噪音对外界环境产生影响。

（二）采用消声器降噪

设计阶段风系统噪音处理时，可在风系统管路中设置消声器，消声器一般设置在设备的出口和进口位置，通常情况下，通风与空调系统最常用的消声装置是采用阻性以及阻抗复合性的消声器进行处理，在气流运输时消除空气动力性噪声，降低的幅度约在10-30db左右。不同的空调通风系统有不同的工况，噪声源及噪声要求，故在选择消声器时要综合考虑实际情况合理选择消声器。除了合理选择消声器外，还需将消声器的风速控制在6-8m/s，最高不宜超过12m/s。出口

略，则可将离散控制变量进行四舍五入圆整，形成一个最优个体引入初始种群，其余个体随机产生。

当系统负荷较重时，采用内点法只优化连续变量（发电机端电压）无法获得满足各种约束条件的解时，暂时放宽对负荷节点电压约束的上下限值，获得连续变量的优化结果。将此结果作为连续变量的初值带入到改进遗传算法优化离散变量，利用改进遗传算法善于处理离散变量的特点，在离散优化阶段保持发电机端电压不变，只优化变压器档位和电容、电抗器的投切组数，同时在改进遗传算法的目标函数中引入对越限量的惩罚项，消除该越限量，并获得网损下降时离散变量的解，然后再进行连续变量的优化，如此交替进行，当满足组合策略的收敛条件时结束优化。采用本文组合策略得到的上述系统的优化结果见图2。

图2优化结果

述优化结果无论从网损降低值还是从计算时间上都优，且满足各种约束条件，同时在离散优化阶段采用变压器一次调节的档位限制为±2档，分级步长是1.25%，更符合电力系统运行实际的要求。

结论

本文提出的混合算法优化结果在提升静态电压稳定指标、电压质量及降低网损、计算时间方面都优于传统遗传算法及粒子群算法的优化结果，并且各补偿装置容量均在合理范围内，这是由于混合算法与传统遗传算法及粒子群算法相比具有明显的方向性，大量的连续变量可以通过内点法迅速向最优解靠近，而不是随机地向最优解靠近。当用于更大电力系统时，控制变量更多，此算法将会表现出更强的适用性。

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