關于暖通空調系統設計中的節能設計措施探討

【摘 要】節能技術的研究開發和運用是暖通空調系統、建筑系統節能的基礎。本文分別從暖通空調系統的設計，熱能回收，可再生能源的空調系統以及暖通空調系統自控策略四個方面探討了暖通空調系統節能設計的措施。

【關鍵詞】暖通空調系統；節能設計；措施

1 暖通空調系統的設計

1.1 改善暖通空調系統的設計

空調系統的設計原則：一是供暖系統應保證各個房間(樓梯間除外)的室內溫度能獨立調控；二是便于實現分戶或分室(區)熱量(費)分攤的功能；三是管路系統簡單、管材消耗量少、節省初投資。暖通空調系統特別是中央空調系統是一個龐大復雜的系統，系統設計的優劣直接影響到系統的使用性能。空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。

1.2 改善建筑維護結構的保溫性能，減少冷熱損失

對于暖通空調系統而言，通過維護結構的空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數的大小。所以對于暖通空調系統而言，通過圍護結構造成的熱損失在整個空調系統能耗中占有很大比重，而圍護結構的保溫性能決定圍護結構綜合傳熱系數的大小，亦即決定通過圍護結構消耗的能耗所占空調負荷的大小。因此，提高維護結構的保溫隔熱性能在空調系統節能中是十分必要的。

1.3 提高系統控制水平

采用舒適性評價指標即體感指標作為空調系統的調控參數，不僅可以解決傳統控制方法存在的弊病，而且可以實現大幅度的節能。據研究表明，采用這種控制方法可使空調系統在人體舒適的條件下節能30%左右。

2 開展熱能回收工作，最大限度地利用能源

2.1 熱回收裝置

空調系統耗能的特點之一是大量余熱的浪費。熱回收裝置可在空調系統運行過程中，使狀態不同（載熱不同）的兩種流體，通過某種熱交換設備進行總熱（或濕熱）傳遞，不消耗或少消耗冷（熱）源的能量，完成系統需要的熱、濕變化過程，從而達到節能的目的。在建筑物的空調負荷中，新風負荷所占比例比較大，一般占空調總負荷的25％～30％。為保證室內環境衛生，空調運行時要排走室內部分空氣，必然會帶走部分能量，而同時又要投入能量對新風進行處理。如果在系統中設置能量回收裝置，用排風中的能量來處理新風，就可減少處理新風所需的能量，降低機組負荷，提高空調系統的經濟性。目前常用的做法有轉輪式余熱交換器、板翅式換熱器、熱管換熱器、建筑結構蓄熱(冷)、熱回收環、熱泵系統等熱回收裝置和系統。其中前四種屬于直接接觸式熱回收裝置，熱回收環、熱泵式兩種則為間接式熱回收裝置。如果熱泵與直接接觸式熱回收設備聯合使用，其熱回收效率比單一設備要高得多。工程中有轉輪式熱回收與熱泵的聯合工作系統，熱管熱回收與熱泵的聯合工作裝置等。

2.2 熱回收措施

2.2.1 排風余熱回收

充分利用排風的能量，對其進行回收，從而對新風進行預冷或預熱，減小新風負荷是暖通空調節能的重要途徑。排風余熱回收可分為顯熱回收和全熱回收，熱回收設備可大致分為轉輪全熱交換器、板式顯熱交換器、板翹式全熱交換器、中間熱媒式熱交換器和熱管式換熱器等等。

2.2.2 制冷機組的冷凝熱回收

制冷機組冷凝熱回收的換熱設備目前逐漸引起人們的重視。這一類的熱回收設備可以與不同的系統結合起來使用。如果與生活用熱水系統相結合，使壓縮之后的制冷劑首先進入板式熱交換器，生活用熱水通過熱交換器的另一側，由于被壓縮后的制冷劑溫度較高，只要設計合理，它能夠供的熱量完全可以將熱水加熱到洗澡用的溫度，可以儲存在保溫水箱中，滿足人們的需要。當制冷機組的冷凝器所產生的熱量不能夠將熱水加熱到需要的溫度時，亦可在系統中添加水源熱泵作為輔助熱源以滿足用戶需要。這樣的系統既可以避免冷凝熱排放到大氣中造成熱污染，又可以節省為提供熱水而設的鍋爐及其附屬設備，避免了由于燃料的燃燒向大氣排放的有害物，應該說是一種效果明顯，又有環保作用的節能技術。

3 加強可再生能源的空調系統的推廣

隨著空調系統的廣泛應用，空調對不可再生能源的消耗將大幅度上升，同時對生態環境的破壞也在日趨加劇。如何利用可再生能源及低品位能源已經成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統以及利用太陽能都是很好的節能措施。

3.1 太陽能的熱利用是目前建筑中利用太陽能的主要利用形式。它包括被動式和主動式兩種形式。被動式太陽能房的結構相對簡單、造價低、不需要任何輔助能源，通過建筑方位合理布置和建筑構件的恰當處理，以自然熱交換方式來利用太陽能。它是太陽能建筑發展的主流。主動式太陽房結構較為復雜，造價較高，需要用電作為輔助能源。采暖降溫系統由太陽集熱器、風機、泵、散熱器及儲熱器等組成。此外，太陽能集熱板、太陽能光電板發電技術等先進技術已經在建筑節能領域得到廣泛的應用。在建筑外圍護結構中還可采用太陽能集熱墻，利用太陽能采暖。

3.2 地源熱泵是一種利用地下淺層土壤的熱資源，通過輸入少量的高位能源（如電能）將低溫位能向高溫位能轉移，以實現既可供熱又可制冷的高效節能中調系統。地源熱泵利用地能一年四季溫度穩定的特點，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，即把高于環境溫度的地能中的熱能取出來供給室內采暖。夏季把地能作為空調的冷源，即把室內的熱能取出來釋放到低于環境溫度的地源中。在地源熱泵系統中大地起到了蓄能器的作用，進一步提高了空調系統全年的能源利用效率。

4 采用先進的暖通空調系統自控策略

暖通空調系統先進的自控策略，不僅可以保證暖通空調房間溫、濕度控制精度要求，節約人力，而且是防止暖通空調系統多余能量損失，節約能耗的重要環節。隨著電子技術、計算機和網絡技術的提高，暖通空調系統的控制技術在軟、硬件方面都有了迅猛發展。通過采用先進軟件體系的暖通空調中央監控系統，可以實現系統的實時監控及長時間的統計分析(如繪制運行趨勢圖、編制并完善故障庫等)，保證系統的節能運行。通過在線檢測回風的CO2濃度來控制最小必要新風量，既能滿足通風衛生要求，又能達到節能的目的。另外，一個可靠、精確、具有智能功能的計算機檢測與控制系統可以依據室外氣象條件與室內熱濕負荷，在滿足使用要求的前提下，確定最佳節能溫、濕度控制方案和最節能的空氣處理過程，使空調系統自動運行。采用先進的控制設備，也可以大大提高空調系統的運行效率。例如可編程恒溫控制閥是目前設定控制溫度的新型產品，它可以通過改變程序來設定、改變和存儲多個數據。暖通空調系統使用者可根據個人需要設置每月甚至每天的控制程序讓空調系統按預定的要求工作，在保證熱舒適的前提下節能10％。開發并利用功能強大、界面友好的控制軟件也是保證空調系統節能運行的有效措施。

5 結語

隨著國內建筑和交通的高速發展，節能的重點已從工業逐漸轉向建筑和交通。由于暖通空調系統的節能占建筑節能的主要部分，因此暖通空調系統的節能不僅關系到人們的冷暖、健康、安全、工作效果和產品質量，還關系到國家能源安全、資源消耗和環境污染是關系國計民生和國家可持續發展的重要行業。因此，我們有必要對暖通空調系統在節能方面存在的問題給予重視，使暖通空調系統具有并發揮經濟性、節能性、安全性、舒適性和美觀性的作用，使其對國民經濟的發展和人民生活的提高帶來正面效應。

參考文獻：

[1]卜增文.綠色建筑的暖通空調設計[J].制冷與空調，2000.

[2]聶梅生.中國生態住宅技術評估手冊[M].中國建筑工業出版社.2001.

作者簡介：

李輝立（1983-），女，山東濰坊人，山東聯創建筑設計有限公司助理工程師，研究方向:暖通；電話：13793179883。

胡曉菲（1983-），女，山東煙臺人，山東聯創建筑設計有限公司助理工程師，研究方向:暖通。