2023-08-21
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更多暖通空调的应用为实验室营造适宜的温湿度环境，也对实验室的环境安全提供了保障。实验室暖通空调本身是一类能耗值较高的系统，如果由于设计缺陷造成的施工、运行、维护等诸多环节产生的问题会使得实验室暖通空调系统的功效降低能源损耗加剧。近年来我国大力提倡可持续发展节能减排成为其中的重中之重，在提倡建筑行业重视低碳环保的背景下，实验室暖通空调行业作为其中的能耗大户，有必要在保证实验室暖通空调工作效率的前提下尽量减少能源消耗。因此在设计之初就充分考虑节能减排，提高暖通空调设计方案的水平就显得尤为重要。
一、优化空调水系统供回水参数等设计参数
暖通空调系统构成繁杂，包括冷热源、冷热量输配以及冷热末端三个主要的子系统，它们之间及其内部系统要素件存在相互影响。设计时需要考虑的参数较多，计算复杂。因此我们需要抓住主要的技术参数进行系统、细致、科学地优化，再配合其他附加参数，减少暖通空调的能耗。
其中空调水系统设计供回水参数因具体情况不同，其取值范围也较为宽泛，这就造成了这一参数变量成为对系统能耗影响的最主要的参数。确定其取值应充分考虑全系统的能效，减少系统循环阻力计算等环节的误差，避免后期运行造成的能源浪费。
以采用二次泵循环系统控制空调系统的供回水系统为例：首先，详细计算二次系统一的流量，压降，这对选用二次泵的参数有直接的关系。其次，选用的水泵应该为流量变化， 压力变化不大的类型，避免系统流量变化是影响整个建筑的运行。第三，水系统必须有完整的控制系统，用来控制流量，压力和供水温度， 温度优先控制， 必须有完整的控制系统，才能满足系统的平衡。
此外，座内设计参数也是影响暖通空调能效的重要方面。由于实验室人员流动较大，温度、湿度、新风量等实验室内部条件变化范围较大，设计时忽略这些参数的实际变化也会造成暖通空调系统能耗升高。因此，不仅要考虑实验室暖通空调满负荷运转状态下的室内设计参数的极值，更要充分考虑分析室内环境参数在正态分布中的极大值，首先保证空调系统在常用状态下具备较低的能耗值。
二、提高暖通空调热源及冷源系统节能性
提高暖通空调冷热源的系统节能性主要体现在冷热源的选择与实现能源的利用上。
目前常用的冷热源系统主要有以下几类：
1.电动冷水机组供冷，锅炉供热。
2.溴化锂吸收式冷水机组供冷，锅炉供热。
3.直燃式溴化锂冷热水机组。
4.空气源热泵。
5.天然冷热源。
其中应用最多的冷热源类型是电动冷水机组供冷，锅炉供热，但这一类型能耗较高噪声也较大，属于最传统但是最不节能的一种；而天然冷热源碳排放量最低，能起到很好的降低能耗的作用，但是因技术不成熟而应用较少。
综合比较，在充分考虑实验室外部环境和所在城市的最佳平衡点温度等前提下，利用空气源热泵冷热水机组能耗较低、碳排放较少、安装运行较为方便且占用有效建筑面积较小，作为实验室暖通空调的能热源较为合适。
实现能源梯度利用，意味着在高级能源阶段，即能耗较高的阶段将能源的消耗而产生的功用于发电，将这一过程产生的剩余热量用于较低能耗阶段的供热制冷。这是由于两者能源品味基本完全对应，这样就可以提高冷热源系统的功效形成“一源多效”，减少了冷热源的系统能耗。此外设计师还应该根据具体的冷热源形式经过详尽地计算推演以及充分考虑经济指标、结合价值工程原理来为整个系统选择合理的供热供冷设计温度， 实现低温供热高温供冷达到减排的目的。
三、降低送风状态点造成的运行能耗及费用
实验室暖通空调设计中风量平衡是需要重点考虑的一项，因为风量是否平衡决定了实验室空气环境是否安全。送风量、排风量、回风量、压力风量和新风量共同影响了风量平衡，实验室洁净室的送风量与排风量要维持适宜的余风量，这部分风量差使得洁净室风量具备了合理的压差，但实时监测中发现送风量和排风量受其他因素的影响，很难按设计情况完美的达到风量平衡，这就需要在设计时充分考虑合理的送风状态点，同时考虑送风温差大和较小的房间，利用自动控制系统尽量保持合理而稳定的压差。
此外，有的项目单位在较高安全等级的实验室中进行安全等级较低的实验，一方面会在初期投资上造成巨大浪费，而且高安全等级的实验室在暖通空调运行时由于需要控制送风点，就会使用如二次电加热设备等。解决这类问题就需要设计师深入考虑、确定合适的送风点，在实验室暖通空调设计时与项目单位确定好实验室安全等级、避免采用二次电加热， 同时选用合理的风阀和控制系统，将送风口和回风口设计在适当位置，避免产生剧烈变化的室内压差和各房间之间产生混乱的空气流向。
四、利用数据库和模拟手段“预演”设备运行
随着信息技术的发展，利用信息技术手段可以有效避免传统人工计算、绘图带来的误差提高设计水平和效率从根本上解决设计缺陷造成的设备运转不良、能耗较高等问题。
目前市面上有多种信息技术手段可以用于进行暖通空调设计，这些信息技术手段可以实现多变量处理，将二维设计转变为三维设计，使设计师可以充分考虑影响暖通空调系统能耗的各类变量，在设计之初就充分考虑到设计方案的节能减排效果。
另外，利用软件模拟和仿真模型的建立可以更加直观立体的测试设计方案的运行效果，科学地测定水系统供回水等各类参数在运行时的变化情况，充分模拟内外部环境变化对空调系统能效的影响，及时监测在冷负荷、新风量、最优送风点等条件发生变化时，IPD控制器的控制效果，这样就可以极大程度的避免因设计原因造成的二次施工，从而带来的经济损失和能源损耗。
五、结束语
综上所述，暖通空调设计是本行业最重要的一环，要想使暖通空调运行达到减排的目标，首先就需要提高方案设计水平。这就要求暖通设计师在进行方案设计时不仅要考虑用户需求，更要以低碳环保的视角约束设计环节，充分考虑实验室暖通空调系统各环节中可以实现减排的因素，尽最大可能发挥自己的专业优势，在国家倡导低碳生活的大背景下为节能减排做出应有的努力。
广州嘉东提供专业的实验室设计规划，涉及1000+行业案例，规划设计众多行业类型实验室，经验丰富，详情请致电400-052-0378或咨询在线客服。
一、优化空调水系统供回水参数等设计参数
暖通空调系统构成繁杂，包括冷热源、冷热量输配以及冷热末端三个主要的子系统，它们之间及其内部系统要素件存在相互影响。设计时需要考虑的参数较多，计算复杂。因此我们需要抓住主要的技术参数进行系统、细致、科学地优化，再配合其他附加参数，减少暖通空调的能耗。
其中空调水系统设计供回水参数因具体情况不同，其取值范围也较为宽泛，这就造成了这一参数变量成为对系统能耗影响的最主要的参数。确定其取值应充分考虑全系统的能效，减少系统循环阻力计算等环节的误差，避免后期运行造成的能源浪费。
以采用二次泵循环系统控制空调系统的供回水系统为例：首先，详细计算二次系统一的流量，压降，这对选用二次泵的参数有直接的关系。其次，选用的水泵应该为流量变化， 压力变化不大的类型，避免系统流量变化是影响整个建筑的运行。第三，水系统必须有完整的控制系统，用来控制流量，压力和供水温度， 温度优先控制， 必须有完整的控制系统，才能满足系统的平衡。
此外，座内设计参数也是影响暖通空调能效的重要方面。由于实验室人员流动较大，温度、湿度、新风量等实验室内部条件变化范围较大，设计时忽略这些参数的实际变化也会造成暖通空调系统能耗升高。因此，不仅要考虑实验室暖通空调满负荷运转状态下的室内设计参数的极值，更要充分考虑分析室内环境参数在正态分布中的极大值，首先保证空调系统在常用状态下具备较低的能耗值。
二、提高暖通空调热源及冷源系统节能性
提高暖通空调冷热源的系统节能性主要体现在冷热源的选择与实现能源的利用上。
目前常用的冷热源系统主要有以下几类：
1.电动冷水机组供冷，锅炉供热。
2.溴化锂吸收式冷水机组供冷，锅炉供热。
3.直燃式溴化锂冷热水机组。
4.空气源热泵。
5.天然冷热源。
其中应用最多的冷热源类型是电动冷水机组供冷，锅炉供热，但这一类型能耗较高噪声也较大，属于最传统但是最不节能的一种；而天然冷热源碳排放量最低，能起到很好的降低能耗的作用，但是因技术不成熟而应用较少。
综合比较，在充分考虑实验室外部环境和所在城市的最佳平衡点温度等前提下，利用空气源热泵冷热水机组能耗较低、碳排放较少、安装运行较为方便且占用有效建筑面积较小，作为实验室暖通空调的能热源较为合适。
实现能源梯度利用，意味着在高级能源阶段，即能耗较高的阶段将能源的消耗而产生的功用于发电，将这一过程产生的剩余热量用于较低能耗阶段的供热制冷。这是由于两者能源品味基本完全对应，这样就可以提高冷热源系统的功效形成“一源多效”，减少了冷热源的系统能耗。此外设计师还应该根据具体的冷热源形式经过详尽地计算推演以及充分考虑经济指标、结合价值工程原理来为整个系统选择合理的供热供冷设计温度， 实现低温供热高温供冷达到减排的目的。
三、降低送风状态点造成的运行能耗及费用
实验室暖通空调设计中风量平衡是需要重点考虑的一项，因为风量是否平衡决定了实验室空气环境是否安全。送风量、排风量、回风量、压力风量和新风量共同影响了风量平衡，实验室洁净室的送风量与排风量要维持适宜的余风量，这部分风量差使得洁净室风量具备了合理的压差，但实时监测中发现送风量和排风量受其他因素的影响，很难按设计情况完美的达到风量平衡，这就需要在设计时充分考虑合理的送风状态点，同时考虑送风温差大和较小的房间，利用自动控制系统尽量保持合理而稳定的压差。
此外，有的项目单位在较高安全等级的实验室中进行安全等级较低的实验，一方面会在初期投资上造成巨大浪费，而且高安全等级的实验室在暖通空调运行时由于需要控制送风点，就会使用如二次电加热设备等。解决这类问题就需要设计师深入考虑、确定合适的送风点，在实验室暖通空调设计时与项目单位确定好实验室安全等级、避免采用二次电加热， 同时选用合理的风阀和控制系统，将送风口和回风口设计在适当位置，避免产生剧烈变化的室内压差和各房间之间产生混乱的空气流向。
四、利用数据库和模拟手段“预演”设备运行
随着信息技术的发展，利用信息技术手段可以有效避免传统人工计算、绘图带来的误差提高设计水平和效率从根本上解决设计缺陷造成的设备运转不良、能耗较高等问题。
目前市面上有多种信息技术手段可以用于进行暖通空调设计，这些信息技术手段可以实现多变量处理，将二维设计转变为三维设计，使设计师可以充分考虑影响暖通空调系统能耗的各类变量，在设计之初就充分考虑到设计方案的节能减排效果。
另外，利用软件模拟和仿真模型的建立可以更加直观立体的测试设计方案的运行效果，科学地测定水系统供回水等各类参数在运行时的变化情况，充分模拟内外部环境变化对空调系统能效的影响，及时监测在冷负荷、新风量、最优送风点等条件发生变化时，IPD控制器的控制效果，这样就可以极大程度的避免因设计原因造成的二次施工，从而带来的经济损失和能源损耗。
五、结束语
综上所述，暖通空调设计是本行业最重要的一环，要想使暖通空调运行达到减排的目标，首先就需要提高方案设计水平。这就要求暖通设计师在进行方案设计时不仅要考虑用户需求，更要以低碳环保的视角约束设计环节，充分考虑实验室暖通空调系统各环节中可以实现减排的因素，尽最大可能发挥自己的专业优势，在国家倡导低碳生活的大背景下为节能减排做出应有的努力。
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