暖通節能空調的設計探討

【摘要】隨著我國國民經濟的飛速發展和人民生活水平的提高， 空調作為建筑能耗大戶的地位日益突顯，降低空調系統的能耗對于減少建筑系統的能耗具有重要的意義。本文從緩解當前電力緊張局勢、提高能源利用效率的角度出發，探討了影響節能暖通空調的因素以及暖通空調的節能設計。

【關鍵詞】節能;空調;設計;能耗

【中圖號】TM925.1【文獻標示碼】A【文章編號】1005-1074(2009)03-0060-01

隨著人民生活水平的提高，我國建筑能耗總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已高達38%，其中采暖空調能耗約占建筑能耗的55%，占全社會能耗的20%。而空調作為耗能大戶，與能源緊張局勢特別是當前電力緊張局勢的形成有著密切關系，有統計資料表明^[1]，隨著空調用電負荷的猛增，至2004年底，空調能耗占全國耗電量的17%左右，在夏季用電高峰時段，空調用電負荷甚至高達城鎮總體用電負荷的40%左右，到2020 年中國內地空調高峰負荷節電空間約9 000萬kW，相當于5個三峽電站的滿負荷容量，相應可減少電力建設投資4000 億元以上。因此，空調系統的節能已是當務之急，意義重大而深遠。降低空調系統的能耗對于減少建筑系統的能耗、緩解當前電力緊張局勢、優化能源結構、提高能源利用效率等方面都有著非常重要的意義。

1節能暖通空調系統

空調新風問題是影響空調是否節能的一個方面， 新風量過多會增加其負荷， 進而增加電耗， 處理的新風量過少則會影響空調環境的質量， 因此針對具體的空調環境做好送風溫度和新風比例的調整非常有利于節能^[2]。比如， 對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調房間， 室外新風量愈大， 系統能耗愈大， 在這種情況下， 室外新風應控制到衛生要求的最小值。而在過渡季節， 空調室內一般不需供冷或供熱， 可全部采用新風， 這種方法是空調系統最有效的節能措施之一。

近幾年來， 變頻空調由于其具有節能和提供舒適內環境的顯著特點， 而得到飛速發展， 到目前為止， 變頻空調器占日本房間空調器市場銷售份額的80%以上。變頻空調應是空調發展的一個趨勢， 使空調盡可能達到節能要求。在中央空調系統中， 我們應采用變頻技術， 其主要有兩種形式:用變速泵和變速風機替代調節閥， 減少系統內部消耗， 提高整機效率。或者采用變流量技術， 根據空調負荷改變水流量或風流量， 從而達到節能效果。盡量對空調系統進行優化設計， 在既要節能， 又要保證室內空氣品質的前提下， 風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統、蒸發冷卻和去濕空調系統以及免費供冷系統等在國外綠包辦公建筑中已成為流行的空調方案^[3]。

2影響節能暖通空調的因素

在房屋的建筑熱工設計時，為了使房間內產生舒適的微氣候，往往需要恰當地利用房屋圍護結構的熱特性以抵抗室外氣候的變化。因此，圍護結構在熱工設計中是十分重要的，除此之外還有建筑規劃設計、太陽輻射、空氣溫濕度等多方面。

3暖通空調的節能設計

空調系統的節能設計，應根據工程具體情況對空調運行季節進行全工況、全過程的分析，尋找出一個合理的方案，使空調系統在不同的室外氣象參數或室內狀況下都能經濟合理的運行，并在運行過程中創造良好條件。

3.1選擇合適的冷熱源在系統設計中對設備進行合理選配已成為空調節能的關鍵，合理配置中央空調系統的冷熱源對節能與能源合理利用的意義非常重大。中央空調常見的冷熱源配置方式有水冷冷水機組十鍋爐、熱泵型機組和溴化鋰吸收式機組。第一種冷熱源在設計工況下的能效比較高，一般為3.7～5；第二種冷熱源即熱泵型機組，夏季制冷，冬季制熱. 在設計工況下，其能效比較水冷機組要低，僅達到3 左右，但其具有良好的節能和環保效果；中央空調的另一種冷熱源為溴化鋰吸收式機組，這類機組的能效比比較低，節電不節能，適用于有廢熱和余熱的地方。

3.2采用蓄冷系統各國用電狀況都不同程度的存在著電負荷峰谷差較大的情況，在用電高峰時電力供應不足，而在低峰時電力供應過剩。在實施電力峰谷電價的地區，就可利用低電價時段采用冰蓄冷系統將水制成冰來儲存冷量，高電價時段再將冷量釋放出來，這將對整個電力負荷的移峰填谷工作起很大作用。采用冰蓄冷系統能夠產生良好的經濟效益和社會效益。

3．3采用變頻系統變頻技術在現代空調中的使用已成為必然趨勢，它不僅能有效改良空調系統的工藝不足，還能大幅降低能耗，節省運行成本。采用變頻技術的原因有：①設計者在選擇設備時，通常留有一定的設計余量(20%～25%)，實際上設備也極少在全負荷工況下運行，甚至從未全負荷運行過。②建筑物由于使用情況的變化(如出租率不高，建筑功能變化等)，負荷也會發生相應變化。③建筑物的實際負荷會隨著室外氣候的變化而波動。通常空調設備只能按設計的額定功率運行，當負荷降低時，設備仍然按照額定功率全負荷輸出運行，這就必然造成能量的浪費。如果我們能夠使用變頻技術使空調設備的輸出功率隨負荷的變化而變化，那么就可起到節能的效果。

根據空調負荷來相應改變水流量或風流量可有效實現地節能。變風量空調系統(VAV)是通過末端裝置來補償室內負荷的變動，調節房間送風量以維持室溫。變風量和定風量系統相比，一般情況下可節能50%。變水量系統(風機盤管)是通過水量控制的方法來調節溫度的，其比定流量系統要節電。隨著工業變頻器的推廣應用，通過對水流量、風量及主機等的變頻控制調節，可實現其同所需空調負荷的實時匹配，從而產生顯著的節能效益。

參考文獻

[1]洪天真，江億.低能耗健康建筑與可持續發展[J].暖通空調，1996，26(3):28-30.

[2]龍惟定.討論我國暖通空調業的可持續發展[J].空調暖通技術，1999，2:1-9.

[3]殷平.室內空氣計算參數對空調系統經濟性的影響[J].暖通空調，2002，32(2):21-25