我國的環(huán)境問題與建筑設備的關系

1、鄭州華信學院建筑工程學院建筑設備論文姓 名：葉露丹學號：1103010272專業(yè)班級：2011級建筑工程技術專業(yè)2班院系：建筑工程學院指導老師：賈靜恩2013年10月我國的環(huán)境問題與建筑設備的關系建筑環(huán)境與設備工程每個人都希望過上舒適，開心的生活。然而，人類的祖先借山洞棲息，躲避 風雨嚴寒。我們的祖先過著這樣落后的生活，我們又是怎樣過上這種冬暖夏涼， 方便的用水和電的生活的呢？這就是靠建筑環(huán)境與設備工程的專業(yè)人員們來完 成的。建筑環(huán)境與設備工程是從事室內環(huán)境設備系統(tǒng)和建筑公共設施設計、安裝 調試、運行管理及國民經濟各部門所需的特殊環(huán)境開發(fā)的高級工程技術。建筑環(huán)境與設備工程作為一個對未來發(fā)展有著

2、很重要的意義的專業(yè)，我們專 業(yè)學生學習建筑物理環(huán)境和環(huán)境控制系統(tǒng)的基礎理論和基本知識，受到建筑設備 系統(tǒng)的設計、調試和運行管理等方面的基本訓練，并初步具備這方面的工作能力。 畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域必需的技術基 礎理論知識，主要應包括：傳熱與傳質、流體力學與流體機械、工程熱力學、計 算機、建筑電氣、電子、機械、建筑環(huán)境等；較系統(tǒng)地掌握建筑環(huán)境工程、建筑 設備工程的專業(yè)基本理論知識，并了解本專業(yè)領域的現狀與發(fā)展趨勢；具有一定 的室內環(huán)境及設備系統(tǒng)測試、調試及運行管理的能力；初步掌握室內環(huán)境及設備 系統(tǒng)的設計方法；具有較好的自然科學基礎及人文社會科學基礎；具有較強

3、的工 作適應能力及協作精神和自學能力。新世紀里，健康、能源、環(huán)境已成為倍受人類關注的三大主題，建筑環(huán)境與 設備專業(yè)和這三個方面有著密切的關系。在環(huán)保意識不斷增強的明天，本專業(yè)有 著重要的研究和應用前景。1992年，世界“環(huán)境與發(fā)展”會議已將人類居住區(qū) 納入議事日程。除原有的傳熱學、流體力學、熱力學外，我們需要越來越多地掌 握人與建筑、人與自然等方面的知識，包括生理學、心理學、氣象學、生態(tài)學、 城市規(guī)劃、建筑設計等學以及聲、光等知識，努力營造建筑物內適宜而健康的人 工熱濕環(huán)境，使之滿足于需要。改革開放以后，該學科與國際的合作交流越來越 頻繁，一起參與協作科研和一些重大的國際會議，與國外知名教授合

4、作，使該專 業(yè)獲得巨大的發(fā)展，暖通行業(yè)已成為世界各界共同關注的行業(yè)。為了更加了解建筑環(huán)境與設備工程這一專業(yè)，我對社會對我們專業(yè)人才的需求進行了調查。安裝、施工企業(yè)由于比較辛苦，以前對本科生的吸引力有限，但由于近幾年 基礎建設的飛速發(fā)展，安裝、施工企業(yè)逐步壯大、正規(guī)化，對技術的要求也在提 高，現在吸納了很大一部分的畢業(yè)生，成為本科生就業(yè)的一個主要方向。為此， 應增加工程方面的教學，讓學生能夠很快地適應工作。隨著建筑節(jié)能工作的加強， 運行管理將會成為畢業(yè)生一個很大的就業(yè)渠道。本次調研結果表明，設計研究院 中，大學本科以上學歷占60%左右，其中大學本科學歷占到45.2%，碩士研究生 學歷占到了 14

5、.8%；而施工企業(yè)中，專科學歷和成人教育學歷占35.8%左右，本 科生學生占25.3%，研究生學歷僅占12.2%。值得注意的是，各企業(yè)單位專業(yè)人 才分布不均勻。從人才結構上來看，一般分為學術型、工程型（應用研究、技術 理論研究型）、技術型（實用型、技術應用型）、技能型四種類型。本次人才需 求狀況調查表明，工程型人才占50.3%，技術型人才占32.8%，學術型人才僅占 5.6%。因此可以認為，隨著生產的發(fā)展和科技的進步，工程型、技術型人才的需 求數量將增加，人才需求結構比例將呈現橄欖型。人們?yōu)榱酥评洌Х桨儆嫷貙ふ胰菀渍舭l(fā)的物質?，F在用的空調采用的蒸發(fā) 工作物質一般都是制冷劑（氟里昂是其中一種）

6、。我們知道，在一個大氣壓下，水要到吸熱到100C才燒開，才沸騰，才大量 蒸發(fā)。而F22（氟里昂）在一個大氣壓下-30C時就汽化了，就大量蒸發(fā)了。而且 它的化學性質穩(wěn)定，在一般情況下又無毒性，因此，它是一種比較理想的制冷物 質。如何使氣態(tài)氟里昂還原為液態(tài)氟里昂呢？只要注意一下我們周圍兩種極普通 的情況，就能想出辦法來。將灌滿液化氣的鋼瓶，稍微搖晃幾下，就可體察到， 里面大都是液體。這就是液化氣被壓縮而成的液體。從而為我們解決這個問題得 到一個啟發(fā)。只要將氣體加壓，就可以把氣體變成液體。而且壓力越高，越容易 變成液體。還有一種情況是，鍋里燒水，鍋蓋上會有水珠。大家知道，這是鍋里 的水蒸汽遇到較冷的

7、鍋蓋凝結而成的。這又為我們解決這個問題得到一個啟發(fā)， 只要將氣體冷卻，就能把氣體變成液體。而且溫度越低，越容易變成液體。要重 復利用氟里昂，還要使氟里昂不要漏掉了，不要跑掉了。這就要一個密閉的系統(tǒng)。 人們都叫它做空調系統(tǒng)?？照{的主要工作過程:首先，低壓的氣態(tài)氟里昂被吸入壓縮機，被壓縮成高溫高壓的氣體氟里昂； 而后，氣態(tài)氟里昂流到室外的冷凝器，在向室外散熱過程中，逐漸冷凝成高壓液 體氟里昂；接著，通過節(jié)流裝置降壓（同時也降溫）又變成低溫低壓的氣液氟里 昂混合物。此時，氣液混合的氟里昂就可以發(fā)揮空調制冷的“威力”了：它進入 室內的蒸發(fā)器，通過吸收室內空氣中的熱量而不斷汽化，這樣，房間的溫度降低 了

8、，它也又變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機。如此循環(huán)往復，空調就可以連 續(xù)不斷的運轉工作了。而室外機主要就是空調壓縮機，所以室外溫度會被高溫高 壓的氣體氟里昂升高。最后講一講空調水又是怎么來的，平時你一定見過拿出冰 箱的冷飲外表面立刻凝結很多露珠的現象，這是因為空氣中含有很多的水蒸氣， 溫度越高，可以包含的水蒸氣就越多，溫度越低，可以包含的水蒸氣就越少（和 水溶解鹽的多少隨溫度改變原理有點相似），而前面說的空調蒸發(fā)器是冷卻周圍 空氣的，溫度就低，周圍空氣里的水蒸氣就和凝結在蒸發(fā)器上了，和冷飲瓶外表 面凝結很多露珠一樣的道理。但是這個水不能任其凝結，不然房間里就不斷滴水 了，所以需要用一個托盤收集

9、起來排到室外，這就是空調水。二.中央空調水系統(tǒng)構成及原理。空調水系統(tǒng)主要是由制冷機組、冷凍水泵、 冷卻水泵、冷卻塔等組成的一個系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理是制冷劑在制冷機組的 蒸發(fā)器中汽化吸收冷凍水的熱量，從而使載冷劑一冷凍水的溫度降低，然后，在 蒸發(fā)器內被汽化的制冷劑經制冷機組的壓縮機時被壓縮成高壓高溫的氣體，當高 溫高壓的制冷劑流經冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻變成低溫高壓的氣體， 低溫高壓的制冷劑通過膨脹閥后重新變成了低溫低壓的液體，而后再在蒸發(fā)器內 氣化，完成一次循環(huán)。通過不斷的循環(huán)，載冷劑不斷地輸送冷量到空氣處理單元， 同時，制冷機組產生的熱量不斷的被冷卻水所帶走，在流經冷卻塔時散發(fā)到空

10、氣 中，冷卻塔上裝有風機，對流經冷卻塔的水進行降溫。中央空調制熱時，冷卻水 系統(tǒng)停止運行，空調機組直接對冷凍水進行加熱，目前主要有電加熱和燃氣燃燒 加熱。經過加熱后的水通過管道流至各個房間，風機把進風口吸進的涼空氣通過 熱管加熱在通過出風口排出，此時一吹出的便是熱風，達到了制熱的目的。同時 變冷的水流進機組，再一次被加熱，然后采暖泵迫使熱水再一次流入房間管道， 如此形成循環(huán)。實際中央空調應用中，由于其冷凍水和熱水用一套水循環(huán)管道，所以在設計 水泵時，有些設計只有兩種水循環(huán)系統(tǒng)，即冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)，此時水泵 也就只有冷凍水泵和冷卻水泵，夏季兩種水泵均工作，而到了冬季，關閉冷卻水 泵，只有冷

11、凍水泵工作。但是由于夏季的制冷量很大，所以冷凍水的流量同時也 很大，因此冷凍水泵的功率設計比較大，是按最大制冷量加余量而設計。冬季時， 制熱量相對較小，不需要很大的制熱量，自然需要的熱水循環(huán)量也就較小，如果 還用冷凍水泵就會造成很大的浪費。因此有些中央空調設計時，會單獨設計一個。 熱水循環(huán)系統(tǒng)，它通過節(jié)流閥連接到冷凍水管道上，夏季時，關閉節(jié)流閥，使冷 凍水使用循環(huán)管道，冬季時，關閉冷凍水的節(jié)流閥，打開熱水節(jié)流閥，使熱水使 用循環(huán)管道。這樣的話，熱水的水泵功率就可以根據制熱量加余量來設計，不會 造成很大的浪費?？紤]到第二種現象在目前的中央空調應用中比較常見，因此本 水系統(tǒng)控制系統(tǒng)是針對第二種情況

12、設計。對于冷凍/蒸發(fā)器的設定值，回水溫度 取決于大廈的熱負荷。現采用蒸發(fā)器的出水管和回水管路上裝有檢測其溫度的變 送器，通過冷凍水的溫差控制，即可使冷凍水泵的轉速相應于熱負載的變化而變 化。參考目前中央空調機組設計和運行的實際情況，冷凍溫差為5 7C時最為 合理。冬季的時候，由于進水溫度低，出水溫度高，所以溫差為負值。對于冷卻 水系統(tǒng)，由于低溫冷卻水溫度取決于環(huán)境溫度與冷卻塔的工況，只需控制高溫冷 卻水的溫度，即可控制溫差。采用在冷卻水出水管安裝溫度變送器，通過控制冷 凝器出水溫度，便可使冷卻水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化，參考目前中 央空調機組設計和運行的實際情況，冷卻水出水溫度為37C

13、左右時最為合理。 中央空調機組在設計時，對于冷凍和冷卻水的流量有一個最小值，即機組在運行 時，流量不能小于這個值，這是因為如果流量過小，可能會發(fā)生機組凍管，損壞 中央空調機組。因此，我們在根據溫度和溫差對水泵轉速進行調節(jié)時，必須要保 證空調機組正常運行所需要的最小流量。如果我們要檢測冷凍水和冷卻水的流 量，應該安裝流量傳感器，但是流量傳感器一般采用法蘭安裝，串接在水管上， 安裝復雜并且價格昂貴。考慮到水的流量和其壓力有一定的線性關系，在實際檢測流量中，一般安裝壓力傳感器，通過測量壓力值來計算出流量值。壓力傳感器 安裝方便，一般為螺紋安裝，并且價格適中。中央空調節(jié)能方案分析空調系統(tǒng)需要消耗大量的

14、電能和熱能，其總能耗是十 分驚人的，近年來我國空調事業(yè)得到了迅猛發(fā)展，空調應用日益廣泛。隨之而來 的能量供需矛盾也越來越突出。正常運行的一般空調系統(tǒng)其耗能主要有兩個方 面，一方面是為了供給空氣處理設備冷量和熱量的冷（熱）源耗能；另一方面是為 了輸送空氣和水風機和水泵克服流動阻力所需的電能。動力耗能是空調系統(tǒng)總耗 能的兩大部分中的主要部分，如何節(jié)約動力能耗顯得尤為重要。冷水機組是動力 耗能的主要因素，我們可以對冷水機組進行變水量控制，將水系統(tǒng)的調節(jié)方式設 計成定溫度、變流量，使系統(tǒng)的循環(huán)水量隨空調負荷的變化而增減。變水量控制 的節(jié)能關鍵是對水泵的運行控制。目前水泵的運行控制多采用臺數控制、轉速控

15、 制、臺數控制與轉速控制合用等三種方式。水泵轉速控制的最新技術是變頻調速 技術，它變速穩(wěn)定、反應靈敏準確、自動化程度高，對空調系統(tǒng)節(jié)能具有重要意 義。因此，以下從變頻調速技術的角度，對中央空調系統(tǒng)的冷水機組控制方案進 行探討。冷卻水將壓縮機組工作時產生的熱量帶走通過冷卻水泵加壓通過管道帶到 散熱塔，在散熱塔的冷風的作用下降溫冷卻后再流入壓縮機組，這樣可以保證壓 縮機組在正常的溫度下工作。因此實現對水循環(huán)系統(tǒng)的控制便成為重中之重。（1） 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制：通過回水溫度實現變頻控制。由于冷凍水的出水溫度是 冷凍機組“冷凍”的結果，是比較穩(wěn)定的，我們根據回水溫度的高低可以判斷出 房間內的溫度。可

16、以根據回水溫度實現變頻控制：回水溫度高，說明房間溫度高， 應該提高冷凍泵的轉速，加快冷凍水的循環(huán)速度；反之，回水溫度低，說明房間 溫度低，可降低冷凍泵的轉速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，達到節(jié)約能源的目的。（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制：通過檢測進水和回水的溫差實現變頻控制。散熱 塔的水溫是隨環(huán)境溫度變化而變化的，因此單側水溫度不能準確地反映冷凍機組 內產生熱量的多少。對于冷卻泵，以進水和回水間的溫差作為控制依據，實現恒 溫差控制是可行的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速， 增大冷卻水的循環(huán)速度；溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵 的轉速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以實現節(jié)

17、能的目的。中央空調的冷水機組系統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)，在設計時通常是按照 最大換熱量夏季最熱時，且所有空調都打開時再取一定的安全系數來確定的，而 通常情況下由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化以及所啟用空調房間數目的不同，實際換 熱量遠小于設計值，并且隨著外界環(huán)境的變化調節(jié)相當頻繁。傳統(tǒng)的流量調節(jié)是 通過改變閥門的開度來實現的，這種情況下電機總是處于全速運轉狀態(tài)，當負荷 小時相應的調節(jié)冷卻水和冷凍水系統(tǒng)的節(jié)流閥達到調節(jié)流量的目的。節(jié)流閥的存 在會對水流產生阻力，從而產生嚴重的節(jié)流損耗，并且會引起機械振動和產生噪 音。另一方面，冷凍水的流量與水泵的轉速成正比，當水泵轉速高時，冷凍水的 流量大流速也快，因此當冷凍水流過風機盤管組件時，沒有充分的時間完成熱交 換，就又返回制冷機或加熱器去了，這樣循環(huán)水泵電機又作了一部分無用功。另 外，如果水泵長