章工程伦理应用-暖通空调

1、第六章 工程伦理的应用暖通空调工程一、暖通空调工程的特点暖通空调工程活动是人的一种具有价值性与目的性的、对自然的一种建造性实践活动。暖通空调工程的应用体现了人的生存能力的扩展与人性的展示，是人的本质力量的体现与物化。暖通空调工程首先是一种人类的活动，是人的创造性工作的结果。暖通空调工程的特点第一，社会性。工程的社会性体现在工程往往对社会的经济、政治和文化的发展具有直接的、显著的影响和作用。同时，工程建设本身需要大量的人员。第二，综合性。需要运用多学科知识，需要多个专业的配合，工程的实施需要多个环节。第三，实践性。需求来自于实践，在实践中不断取得创新和发展。暖通空调工程的作用生产生活所需的人工环

2、境控制改善了人类的生活品质，扩展了人的生存和活动空间，提高了人类抵御自然力的能力，对人类文明进步、文化发展做出了巨大贡献。存在的问题：消耗资源，污染环境二、暖通空调工程中的伦理关系1、工程中的人际正义问题同代人之间的分配正义代际之间的分配正义可持续发展2、工程中的人与自然的关系生态公正3、好的工程与坏的工程工程的人本性工程的经济性工程的完整性工程的公正性工程的生态性三、暖通空调工程师责任意识质量生命意识经济效益意识社会责任意识工程伦理在暖通空调工程中的应用建筑节能1、能源的种类：一次能源与二次能源 一次能源：煤炭、石油、天然气 二次能源：电力、蒸汽可再生能源与不可再生能源： 可再生：太阳能、风

3、能、地热能、水能 不可再生：煤炭、石油、天然气常规能源与新能源： 常规： 煤炭、石油等 新能源：太阳能、地热能、风能、核能等污染型能源和清洁型能源：污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等一、中国能源状况与政策中国能源资源特点：能源资源总量比较丰富中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济

4、可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位人均能源资源拥有量较低。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。能源资源赋存分布不均衡中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的

5、基本格局。能源资源开发难度较大与世界相比，中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。随着中国经济的较快发展和工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战，突出表现在以下几方面：资源约束突出，能源效率偏低中国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高能源资源分布不均，也增加了持续稳定供应的难度经济增长方式粗放、能源结构不合理、能源技术装

6、备水平低和管理水平相对落后能源消费以煤为主，环境压力加大煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源随着中国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型。市场体系不完善，应急能力有待加强中国能源市场体系有待完善，能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本能源资源勘探开发秩序有待进一步规范，能源监管体制尚待健全煤矿生产安全欠账比较多，电网结构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警应急体系有待进一步完善和加强。中国政府正在以科学发展观为指导

7、，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。中国能源战略的基本内容是：坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。 建筑使用能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事燃料、家用电气、热水供应等。 在全世界的能源消耗中，无论是发达国家还是

8、发展中国家，建筑能耗在总能耗中的比例都是很大的，约为20%40%。因此，世界各国又都将建筑节能工作作为节能工作的重点二、建筑节能 建筑使用能耗的构成采暖空调热水供应电气照明炊事 各部分所占的比例65%15%14%6%建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。 建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，

9、在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。我国每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建筑单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的23倍建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%，逐渐接近三成。建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。建筑节能的意义1、减少能源总需求量据统计，在发达国家，空调采暖能耗占建筑能耗的65%。目前，我国的采暖空调和照明用能量近期增长速度己明显高于能量生产的增长速度，因此，减少建筑的冷

10、、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容，一般可从以下几方面实1.1 建筑规划与设计面对全球能源环境问题，不少全新的设计理念应运而生，如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等，它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发，坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。1.2 围护结构建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%6%，而节能却可达20%40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量

11、的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗建筑节能的途径1.3 提高终端用户用能效率高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正地减少采暖、空调能耗。1.4 提高总的能源利用效率 从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源损失很大。因此，应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价，才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备，如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应。例如，作为燃料，天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统，可充分利用不同品位热能，最大限度地提高能源利用效率，如热电联产(CHP)

12、、冷热电联产(CCHP)2、利用新能源太阳能利用：太阳能热发电、太阳能光伏发电、太阳热水器、被动式太阳能建筑、太阳能吸收式制冷、太阳能干燥和太阳灶地热能利用：高温地热能发电、地热采暖供热和热水供应、地源热泵和地道风系统风能利用：风力发电、风光互补、自然通风等生物质能：沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等建筑节能的途径建筑设计建筑设备建筑使用者新能源利用清华大学节能楼建筑设计与气流三、建筑环境与设备工程节能技术在建筑能耗中，采暖和空调能耗占主要的比例，一般为5070。日本建筑业CO2排放量在总量中的比例 空调系统与空调建设期年间CO2排放在暖通空调节

13、能领域，可通过以下三个途径实现CO2的减排：（1）采用高效节能的空调冷热源方式和空调系统的运行方式（2）在空调系统中，应兼顾热舒适、室内空气品质（IAQ）和节能的要求（3）采用CO2排量小的能源，包括扩大新能源的应用范围具体应用方式举例：地源热泵一、地源热泵原理二、地源热泵的应用背景三、地源热泵设计应用要点四、学校开展的有关工作一、地源热泵应用原理冷凝器蒸发器高温热源低温热源压缩机节流阀（一）热泵原理所谓热泵，实际上是制冷循环的逆循环，即是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置；利用热泵，可以把不能直接利用的低品位热能（如空气、土壤、水中所含的热能，太阳能，工业废热等）转换为可以

14、利用的高位热能。热泵机组的能量转换，是通过消耗一定的辅助能量（如电能），由环境热源中吸取较低温热能，然后转换为较高温热能释放至循环介质中成为高温热源输出整个热泵装置所消耗的能量仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点 通过水循环系统的流向切换，或者工作介质流向的转换，夏季可实现制冷，冬季可实现制热热泵是一种高效节能的建筑物空调冷热源装置，利用热泵可实现建筑物的冬季供热和夏季供冷，或单独实现供热的功能。 （二） 热泵性能的评价标准在各种能量转换装置中，热泵的效率是最高的（三）.热泵的分类按驱动动力：电力驱动压缩式热泵 燃气热泵（内燃式、外燃式） 吸收式热泵按低温热源：空气源 地表水源热泵

15、（江、河、湖、海） 地源热泵（地下水、土壤）（四） 电力驱动热泵的特点1 空气源热泵空气源热泵已在空调领域得到了较广泛的应用其性能受室外气象条件的影响较大制冷量和制热量难以和建筑物的冷热负荷相适应冬季室外换热器等结霜问题COP较低其应用的领域和范围受到很大程度上的限制2 地表水源热泵水源的要求（水温、水质、水量、水源地与应用地点的距离）可以获得较高的COP污水源热泵应用应用的关键是合适的水源，应用地区和范围受到限制3 地下水源热泵水源热泵的基本组成包括地下水源系统、地面热泵机组、建筑物空调系统三部分，其工作原理如图所示 技术要求：水量与水温充足的水源水量是影响水源热泵系统的重要因素, 一般要求

16、地下水的取水量为每制冷量为0.040.06/s, 10,000 m2的空调面积需要的地下水量约为150 m3/h。制冷时水源温度一般要求在 14-33 ；制热时水源温度一般要求在 12-22 之间。另外取水井与回灌井之间应有一定的距离, 目前实际应用运行良好的工程中,取水井与回灌井之间的间距均在40以上。水质要求：热泵机组对水源的水质有一定的要求,如果水质达不到要求,会对阀门、主机及其附件构成危害,尤其对多数热泵厂家采用的板式换热器产生的危害更为严重,从而影响系统的运行用于热泵机组的水源，含砂量应 1/20 万，浑浊度 20 毫克 / 升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，水源水中固体颗粒物的

17、粒径应 0.5 毫米。水源 pH 值应为 6.5-8.5，水源水中的 CaO 含量应 200 Mg/L ，矿化度应 3g/L在水源水质不满足要求的情况下，通常可以采取一些处理手段如设置除污器,电子除垢仪，或在取水井内多设几层过滤装置以减小井水中所含沙尘颗粒直径,从而满足机组对水质的要求水井的要求：水井一般由井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成井孔用钻机钻成，井壁管安装在非含水层处，用以支撑井孔孔壁，防止坍塌，井管与孔口周围用粘土或水泥等不透水材料封闭，防止地面污水渗入滤水管安装在含水层处，除有井壁管作用外其主要作用是滤水挡砂井管最底部为沉砂管，用以沉积水中泥沙，延长管井使用寿命 图2. 管井结构剖

18、面示意图国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。现在国内的大多数系统都采用的是真空回灌的地下水回灌方式 回灌量大小与水文地质条件、成井工艺、回灌方法等因素有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素在砾卵石含水层中，单位回灌量一般为单位出水量的 80% 以上在粗砂含水层中，回灌量是出水量的 50-70% 细砂含水层中，单位回灌量是单位出水量的 30-50% 地下水源热泵可获得较高的COP存在的技术难题：回灌、地下水的二次污染等应用上受到地下水保护要求的限制，尤其在水资源短缺的地区，难以得到推广应用水资源费的收取，很大程度上抵消了其在运行效率的影响4 土壤源

19、热泵（通常也成“地源热泵”）土壤源热泵利用地下埋管与土壤或用井下换热器与地热水进行热交换，系统组成与工作原理如图所示。土壤源热泵主要由三部分组成：地下埋管换热器、地面热泵机组和空调末端循环系统 冷凝器蒸发器压缩机U型埋管膨胀阀采暖末端回热器夏季，热泵机组按制冷工况运行，空调末端装置回水通过蒸发器降温，机组冷凝器热量通过地下埋管换热器排至地下土壤冬季，通过循环水管道阀门切换，热泵机组按制热工况运行，空调末端装置回水通过冷凝器加热升温，蒸发器通过埋管换热器从地下土壤吸热埋管方式水平埋管垂直埋管垂直套管垂直U型管土壤源热泵系统分类一般认为垂直埋管的性能优于水平埋管系统，占地面积较少，但施工难度相对较

20、高一些垂直埋管：地下埋管换热器一般采用高密度聚乙烯塑料管，直径一般在2532mm埋管深度一般为25120m埋管井间距一般为35m埋管井钻孔直径一般在100 150土壤源热泵所具有的特点(1)属国家推广应用的可再生能源利用技术地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，是清洁的可再生能源一种利用形式加快可再生能源的开发与应用，在建筑节能领域推广地源热泵技术，是国家能源发展战略的重要目标之一 （2）属经济有效的节能技术，运行费用低地下土壤温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是优良的热泵低温热源这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节

21、省运行费用40%左右地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性据北美地区的调查资料表明，一个经过精心设计、安装和运行维护管理的地源热泵系统，在满足同样舒适性标准的前提下，其年运行能耗可仅为常规空调系统的50% 地下土壤温度的实测数据表明，地下土壤温度在全年基本稳定，因而是一种较为理想的热泵低温热源和高温热汇。邯郸地区冬季地下土壤温度实测（3）一机多用地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统（4）运行可靠，维护费用低机组使用寿命长，均在15年以上机组紧凑、节省空间自动控制程度高，可无人值守维护费用低Martin

22、等（2000）对地源热泵系统和常规空调系统冷热源的维护维修成本进行了详细地调查和分析，结果是地源热泵平均维护维修费用为常规空调系统冷热源的45（5）环境效益显著地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与电供暖相比，相当于减少70以上该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量地源热泵应用推广的制约因素场地的限制设计和施工的技术要求较高地源热泵系统方案规划、设计和运行控制方法，应充分考虑不同地区的空调和采暖负荷特征以及地下土壤特性等因素，并应综合考虑投资、运行成本等问题。地源热泵技术的推广和应用，

23、必须建立在经过有效性和可靠性验证的地源热泵模拟基础之上 应用领域：可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑特别适合于别墅、住宅楼的采暖、空调土壤源热泵作为一种空调冷热源方式，无论在环境方面还是在运行能耗方面，都具有很大的发展潜力二、土壤源热泵的应用背景和现状（一）采暖空调系统冷热源类型冷源：电力驱动冷热水机组 吸收式冷水机组 直燃式 各类热泵热源：城市热网 集中供热锅炉房（燃煤、燃气） 吸收式或直燃式机组 分散式热源（壁挂炉等） 各类热泵 冷热源选择面临的基本问题能源政策与环境保护政策建筑节能要求能源结构与能源价格调整投资和运行费用目前随着我国住宅市场化改革，新建商品住宅小区发展迅速随着城市环境

24、问题的日益重视和能源结构的调整，北方地区新建小区一般就不再运行采用燃煤锅炉房供热，何种方式可以经济、清洁地解决这些新建小区的供热问题成为目前住宅建设中的大问题（二）地源热泵面临的发展机遇地源热泵是实现住宅等建筑节能的一种切实可行的选择，是一种经过实践证明了的有效供热空调方式（三）有关地源热泵推广的政策：建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见 （建科2006213号）建设部建设事业“十一五”重点推广技术领域建设部公布的第一批可再生能源建筑应用示范项目 （共25项，其中热泵的15项，土壤源热泵的2项）北京市已开始实施的地源热泵优惠政策石家庄市工业经济促进局关于申报2007年电力需求

25、侧管理项目的通知地源热泵推广应用面临着前所未有的良好政策机遇和发展前景（四）地源热泵的应用现状地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利自20世纪70年代末以来，在欧美等国地源热泵发展迅速，基础研究、产品开发和应用推广齐头并进，已制定出相应的行业标准1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19，其中有新建筑中占30据不完全统计据不完全统计，2002年全世界有26个国家共装置了地源热泵约50万台我国地源热泵的应用研究开始于90年代中期，近年日益受到广泛关注和重视有关高校的研究工作地源热泵机组的开发与成熟的商业推广地源热泵的设计标准一批示范工程和实际工程的相继建成与应用国内部分工程实例地点面积m2功能冷负荷kW热负荷kW井数井深m北京26712酒店34992458201100北京14000教学和宿舍105084090100北京18400办公综合1578413391616120北京3000门诊楼24024040100湖北38000高档住宅156010001906570湖北5000办公52037022030江苏4000办公54247419865江苏68115住宅23331828桩基埋管885室外302室外埋管井深60m三、土壤源热泵设计应用要点核心技术和应用基础是大地的热物理性质。包括不同岩土类型，含水率等