淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

摘要:暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑節(jié)能中占據(jù)重要的位置，起著重要的作用，節(jié)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和運(yùn)用是暖通空調(diào)系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)。通過(guò)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的研究與應(yīng)用，必將產(chǎn)生顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:暖通空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能 意義 原則 措施

0 引言

空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境，但隨著全球能源危機(jī)的出現(xiàn)，節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要意義

能源為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了動(dòng)力，但是由于各種原因，能源的發(fā)展往往滯后于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。現(xiàn)有的暖通空調(diào)系統(tǒng)所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占了絕對(duì)比例。對(duì)這些能源的大量使用，使得地球資源目益匱乏，同時(shí)也帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，如在我國(guó)的一些地區(qū)酸雨、飄塵問(wèn)題呈日益嚴(yán)重之勢(shì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了很大影響。在炎熱的夏天，如果對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)采取節(jié)能措施，不僅可以大大緩解電力緊張狀況，同時(shí)對(duì)于降低不可再生能源的消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維持可持續(xù)發(fā)展等都有著重要的意義。根據(jù)暖通空調(diào)行業(yè)的研究成果，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的能耗是驚人的，如果采用節(jié)能技術(shù)，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能20～50%完全可能。因此，采用合理的措施和策略來(lái)節(jié)約空調(diào)能耗，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，而且可避免不必要的電力建設(shè)投資;對(duì)用戶來(lái)說(shuō)則可減少空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的開(kāi)支，其經(jīng)濟(jì)性是顯而易見(jiàn)的，是一件利國(guó)利民的好事。

2 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的原則

2.1 舒適性與節(jié)能之間的矛盾統(tǒng)一 ①以節(jié)能為原則，將熱舒適指標(biāo)PMV在工程中加以實(shí)際應(yīng)用，即利用支配熱舒適的六個(gè)因素(溫度、濕度、平均輻射溫度、風(fēng)速、衣服熱在阻、勞動(dòng)強(qiáng)度)的巧妙組合，達(dá)到舒適和節(jié)能的協(xié)調(diào)。如大空間建筑內(nèi)對(duì)“可感氣流”的用PMV傳感器對(duì)熱環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化控制。②滿足個(gè)人需求，不強(qiáng)求全面統(tǒng)一(溫度、濕度)，個(gè)人與全體兼顧，對(duì)節(jié)能和控制的靈活性均有利。③滿足新的舒適要求，盡管影響人體舒適的主要因素為舒適環(huán)境，但對(duì)于生活環(huán)境中的聲(燥聲)、光(照明)、色(色彩)要求同樣應(yīng)予以滿足。這有利于滿足人的舒適感，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自然境界，這對(duì)節(jié)能是利的。④控制室內(nèi)空氣品質(zhì)。有關(guān)為消除O2、VOC、浮游塵埃、細(xì)菌、臭味等的通內(nèi)量的研究一直都在進(jìn)行中。總的發(fā)展趨勢(shì)是通風(fēng)量應(yīng)增大，應(yīng)注意室內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)的氣流組織，以便有效地利用室內(nèi)的通風(fēng)量。

2.2 能源利用與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾統(tǒng)一 ①提高化石燃料的利用效率。選擇合理的供能(冷、熱)方式，以減少CO2的排放量，例如總能系統(tǒng)可以獲得最佳的一次能源利用效率，對(duì)環(huán)境的影響為最小。②低溫?zé)崮?低位熱源)的應(yīng)用。按質(zhì)用能，先“功”后“熱”是用能的原則，因?yàn)镠VAC技術(shù)中末端設(shè)備的空氣溫度或水溫均在60℃以下，直接用電加熱就極不合理。在選用熱媒時(shí)，應(yīng)采用“高溫”冷水和“低溫”熱水，因而輻射空調(diào)方式是符合這一原則的。為了利用冬季大氣中的低位熱量，風(fēng)冷熱泵也是很節(jié)能的裝置。此外，由于它排給大氣的那部熱量被循環(huán)使用，其排熱影響就小于直接燃燒化石燃料的供暖方式。③“未利用能”的利用，如太陽(yáng)能、江河水、地?zé)岬榷际欠仙鲜鲈瓌t的。

3 暖通空調(diào)節(jié)能的具體措施

空調(diào)技術(shù)無(wú)不環(huán)繞著節(jié)能和優(yōu)化環(huán)境的思路來(lái)發(fā)展，常見(jiàn)的一些方法如下:

3.1 建筑節(jié)能 建筑節(jié)能是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，解決好建筑節(jié)能的矛盾是設(shè)計(jì)水平的體現(xiàn)，平面、朝向、窗戶結(jié)構(gòu)和材料的確定，以及起遮陽(yáng)作用的挑檐的處理等，對(duì)養(yǎng)活維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷起到重要作用。

3.2 傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用 70年代中期以來(lái)行之有效的空調(diào)節(jié)能方法應(yīng)采用和改進(jìn)，這些技術(shù)主要有:排風(fēng)中熱量的回收;水蓄熱(冷)技術(shù);熱泵的應(yīng)用;變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV);變水量系統(tǒng)(VWV)。現(xiàn)在的許多節(jié)能技術(shù)都是從它們發(fā)展起來(lái)的。

3.3 舒適、節(jié)能、靈活性相結(jié)合的各種方法，主要體現(xiàn)在空調(diào)方式方面:①大中型辦公樓建筑內(nèi)外分區(qū)。為提高靈活性和能源利用合理性，在過(guò)去常規(guī)的分區(qū)基礎(chǔ)上，有的把外區(qū)做成獨(dú)立的熱泵單元方式，內(nèi)區(qū)熱源則可采用區(qū)域供熱供冷(DHC)、集中吸收式制冷方式等。也有采用閉環(huán)水熱源單元熱泵方式，把內(nèi)區(qū)排熱作為外區(qū)熱泵供熱的熱源。②不分內(nèi)外區(qū)的中小型辦公樓。采用新型的機(jī)組方式，如:穿墻式空調(diào)機(jī)組(TWU)，有立式和臥式，有的可供新風(fēng)并有排風(fēng)熱回收器，建筑立面應(yīng)有協(xié)調(diào)設(shè)計(jì);VRV系統(tǒng)，即冷劑可變系統(tǒng)，一個(gè)室外機(jī)可拖達(dá)十臺(tái)室內(nèi)機(jī)，壓縮機(jī)變頻調(diào)整，在節(jié)能方面十分占優(yōu)勢(shì)，這種系統(tǒng)同樣可配置有排風(fēng)熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。③窗際熱環(huán)境的改善方法。內(nèi)外分區(qū)的目的是為了改善窗際熱環(huán)境和使空調(diào)系統(tǒng)適應(yīng)各區(qū)的負(fù)荷特性，但帶來(lái)了裝置費(fèi)用高和可能造成的冷熱混合損失。新的設(shè)計(jì)采用通風(fēng)窗、空氣屏障方式等來(lái)簡(jiǎn)化內(nèi)外分區(qū)方式。④背景空調(diào)和個(gè)人空調(diào)相結(jié)合，對(duì)于辦公室智能化大樓，結(jié)合綜合布線要求做成雙層布線地板，這樣可以實(shí)現(xiàn)近似于置換通風(fēng)的方式，從下向上送風(fēng)。在此基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)成個(gè)人空調(diào)。(送到工作點(diǎn))和背景空調(diào)相結(jié)合的系統(tǒng)。前者可由工作人員自己調(diào)節(jié)以滿足個(gè)人需要，背景空調(diào)參數(shù)可有所降低，有利于節(jié)能和舒適的統(tǒng)一。⑤利用輻射方式供熱供冷。輻射方式與人體的熱交換較易滿足舒適感;利用輻射方式可以降低對(duì)室溫的要求，例如電熱地毯和掛壁式空調(diào)機(jī)的組合使用，可比單用對(duì)流空調(diào)方式節(jié)能25%;可以利用高溫冷水(如井水)和低溫?zé)崴?太陽(yáng)能加熱水)節(jié)約能源;設(shè)在結(jié)構(gòu)中的盤管可使結(jié)構(gòu)起蓄熱作用，如利用夜間電力，將熱量蓄存在建筑物內(nèi)供白天使用。當(dāng)采用輻射供冷時(shí)，應(yīng)防止版面的結(jié)露，同時(shí)利用新風(fēng)去濕(負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷)亦應(yīng)正確把握。⑥節(jié)能帶的應(yīng)用。在建筑節(jié)能設(shè)備較為完備的建筑物內(nèi)，夏季利用自然通風(fēng)，冬季利用太陽(yáng)能供熱(被動(dòng)式)，不采用空調(diào)，讓室內(nèi)PWV值在容許的范圍內(nèi)波動(dòng)。在空調(diào)系統(tǒng)自控設(shè)計(jì)中，亦可提供一個(gè)加熱通風(fēng)和冷卻的順序控制，并對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，在過(guò)渡季節(jié)采用零能帶方式控制，停止供熱和制冷，而室內(nèi)環(huán)境仍可以維持。

3.4 自然能直接利用。①免費(fèi)供冷的各種應(yīng)用。過(guò)渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)最大限度地利用新風(fēng)，不僅節(jié)約能量而且提高了室內(nèi)空氣品質(zhì);晚間通風(fēng)降溫，利用夏季晚間自然通風(fēng)(大量換氣)，可以降低室內(nèi)得熱的溫升;冬季利用冷卻塔獲得冷水供水供建筑物內(nèi)區(qū)冷卻。②井水、河水的利用。有條件的場(chǎng)合可利用地下水直接供冷并采用“冬灌夏用”的技術(shù)，保證冷源的穩(wěn)定性，反之亦可“夏灌冬用”獲得熱水。③太陽(yáng)能應(yīng)用。用于被動(dòng)式建筑供暖，利用太陽(yáng)能加熱熱水可作為熱泵的熱源或直接用于輻射供暖。

3.5 空調(diào)裝置輸送系統(tǒng)的節(jié)能 ①提高送風(fēng)系統(tǒng)的溫差。與水系統(tǒng)一樣，當(dāng)采用冰蓄冷技術(shù)時(shí)，由于供水溫度低，送風(fēng)溫度也下降，使送風(fēng)溫差增加，即低溫送風(fēng)方式。通過(guò)專門的誘導(dǎo)型風(fēng)口直接送風(fēng)或利用末端裝置內(nèi)風(fēng)機(jī)混合，以滿足入室送風(fēng)溫度。國(guó)內(nèi)已有很多實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，低溫送風(fēng)可以減小風(fēng)管及輸送動(dòng)力，但風(fēng)管的保溫應(yīng)予加強(qiáng)，末端送風(fēng)裝置亦應(yīng)防結(jié)露。②變水量、變風(fēng)量方式。考慮到輸送能量的節(jié)約而用于空調(diào)部分負(fù)荷時(shí)的輸送方式，以VAV為例，全年輸送動(dòng)力僅為常規(guī)系統(tǒng)的40-60%。③冷劑重力循環(huán)供冷供熱。對(duì)于高發(fā)熱量的房間，冬季亦需供冷，此時(shí)可利用與制冷機(jī)組旁通的室內(nèi)、外盤管之間的高差進(jìn)行循環(huán)，供給少量和穩(wěn)定的冷量。

結(jié)語(yǔ):暖通空調(diào)系統(tǒng)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè)。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能不僅關(guān)系到千家萬(wàn)戶的冷暖。更關(guān)系到國(guó)家能源安全、資源消耗和環(huán)境污染。因此我們有必要對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題給予高度重視。

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