關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計措施探討

摘要：節(jié)能技術(shù)的研究開發(fā)和運用是暖通空調(diào)系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)。本文分別從暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，熱能回收，可再生能源的空調(diào)系統(tǒng)以及暖通空調(diào)系統(tǒng)自控策略四個方面探討了暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的措施。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計；措施

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 改善暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計原則：一是供暖系統(tǒng)應(yīng)保證各個房間(樓梯間除外)的室內(nèi)溫度能獨立調(diào)控；二是便于實現(xiàn)分戶或分室(區(qū))熱量(費)分攤的功能；三是管路系統(tǒng)簡單、管材消耗量少、節(jié)省初投資。暖通空調(diào)系統(tǒng)特別是中央空調(diào)系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的使用性能。空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對系統(tǒng)的節(jié)能起著重要的作用。

1.2 改善建筑維護結(jié)構(gòu)的保溫性能，減少冷熱損失

對于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，通過維護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負荷占有很大比例，而維護結(jié)構(gòu)的保溫性能決定維護結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小。所以對于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，通過圍護結(jié)構(gòu)造成的熱損失在整個空調(diào)系統(tǒng)能耗中占有很大比重，而圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能決定圍護結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過圍護結(jié)構(gòu)消耗的能耗所占空調(diào)負荷的大小。因此，提高維護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中是十分必要的。

1.3 提高系統(tǒng)控制水平

采用舒適性評價指標(biāo)即體感指標(biāo)作為空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)，不僅可以解決傳統(tǒng)控制方法存在的弊病，而且可以實現(xiàn)大幅度的節(jié)能。據(jù)研究表明，采用這種控制方法可使空調(diào)系統(tǒng)在人體舒適的條件下節(jié)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(diào)系統(tǒng)耗能的特點之一是大量余熱的浪費。熱回收裝置可在空調(diào)系統(tǒng)運行過程中，使?fàn)顟B(tài)不同（載熱不同）的兩種流體，通過某種熱交換設(shè)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(tǒng)需要的熱、濕變化過程，從而達到節(jié)能的目的。在建筑物的空調(diào)負荷中，新風(fēng)負荷所占比例比較大，一般占空調(diào)總負荷的25％～30％。為保證室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生，空調(diào)運行時要排走室內(nèi)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(fēng)進行處理。如果在系統(tǒng)中設(shè)置能量回收裝置，用排風(fēng)中的能量來處理新風(fēng)，就可減少處理新風(fēng)所需的能量，降低機組負荷，提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。目前常用的做法有轉(zhuǎn)輪式余熱交換器、板翅式換熱器、熱管換熱器、建筑結(jié)構(gòu)蓄熱(冷)、熱回收環(huán)、熱泵系統(tǒng)等熱回收裝置和系統(tǒng)。其中前四種屬于直接接觸式熱回收裝置，熱回收環(huán)、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(shè)備聯(lián)合使用，其熱回收效率比單一設(shè)備要高得多。工程中有轉(zhuǎn)輪式熱回收與熱泵的聯(lián)合工作系統(tǒng)，熱管熱回收與熱泵的聯(lián)合工作裝置等。

2.2 熱回收措施

（1）排風(fēng)余熱回收

充分利用排風(fēng)的能量，對其進行回收，從而對新風(fēng)進行預(yù)冷或預(yù)熱，減小新風(fēng)負荷是暖通空調(diào)節(jié)能的重要途徑。排風(fēng)余熱回收可分為顯熱回收和全熱回收，熱回收設(shè)備可大致分為轉(zhuǎn)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）制冷機組的冷凝熱回收

制冷機組冷凝熱回收的換熱設(shè)備目前逐漸引起人們的重視。這一類的熱回收設(shè)備可以與不同的系統(tǒng)結(jié)合起來使用。如果與生活用熱水系統(tǒng)相結(jié)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(cè)，由于被壓縮后的制冷劑溫度較高，只要設(shè)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(dāng)制冷機組的冷凝器所產(chǎn)生的熱量不能夠?qū)崴訜岬叫枰臏囟葧r，亦可在系統(tǒng)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(tǒng)既可以避免冷凝熱排放到大氣中造成熱污染，又可以節(jié)省為提供熱水而設(shè)的鍋爐及其附屬設(shè)備，避免了由于燃料的燃燒向大氣排放的有害物，應(yīng)該說是一種效果明顯，又有環(huán)保作用的節(jié)能技術(shù)。

3 加強可再生能源的空調(diào)系統(tǒng)的推廣

隨著空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，空調(diào)對不可再生能源的消耗將大幅度上升，同時對生態(tài)環(huán)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(jīng)成了該領(lǐng)域重要的研究課題。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)以及利用太陽能都是很好的節(jié)能措施。（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(jié)構(gòu)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(gòu)件的恰當(dāng)處理，以自然熱交換方式來利用太陽能。它是太陽能建筑發(fā)展的主流。主動式太陽房結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價較高，需要用電作為輔助能源。采暖降溫系統(tǒng)由太陽集熱器、風(fēng)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(fā)電技術(shù)等先進技術(shù)已經(jīng)在建筑節(jié)能領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在建筑外圍護結(jié)構(gòu)中還可采用太陽能集熱墻，利用太陽能采暖。

（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(zhuǎn)移，以實現(xiàn)既可供熱又可制冷的高效節(jié)能中調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵利用地能一年四季溫度穩(wěn)定的特點，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，即把高于環(huán)境溫度的地能中的熱能取出來供給室內(nèi)采暖。夏季把地能作為空調(diào)的冷源，即把室內(nèi)的熱能取出來釋放到低于環(huán)境溫度的地源中。在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用，進一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。

4 采用先進的暖通空調(diào)系統(tǒng)自控策略

暖通空調(diào)系統(tǒng)先進的自控策略，不僅可以保證暖通空調(diào)房間溫、濕度控制精度要求，節(jié)約人力，而且是防止暖通空調(diào)系統(tǒng)多余能量損失，節(jié)約能耗的重要環(huán)節(jié)。隨著電子技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制技術(shù)在軟、硬件方面都有了迅猛發(fā)展。通過采用先進軟件體系的暖通空調(diào)中央監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)控及長時間的統(tǒng)計分析(如繪制運行趨勢圖、編制并完善故障庫等)，保證系統(tǒng)的節(jié)能運行。通過在線檢測回風(fēng)的CO2濃度來控制最小必要新風(fēng)量，既能滿足通風(fēng)衛(wèi)生要求，又能達到節(jié)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(tǒng)可以依據(jù)室外氣象條件與室內(nèi)熱濕負荷，在滿足使用要求的前提下，確定最佳節(jié)能溫、濕度控制方案和最節(jié)能的空氣處理過程，使空調(diào)系統(tǒng)自動運行。采用先進的控制設(shè)備，也可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。例如可編程恒溫控制閥是目前設(shè)定控制溫度的新型產(chǎn)品，它可以通過改變程序來設(shè)定、改變和存儲多個數(shù)據(jù)。暖通空調(diào)系統(tǒng)使用者可根據(jù)個人需要設(shè)置每月甚至每天的控制程序讓空調(diào)系統(tǒng)按預(yù)定的要求工作，在保證熱舒適的前提下節(jié)能10％。開發(fā)并利用功能強大、界面友好的控制軟件也是保證空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行的有效措施。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)建筑和交通的高速發(fā)展，節(jié)能的重點已從工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向建筑和交通。由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分，因此暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能不僅關(guān)系到人們的冷暖、健康、安全、工作效果和產(chǎn)品質(zhì)量，還關(guān)系到國家能源安全、資源消耗和環(huán)境污染是關(guān)系國計民生和國家可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè)。因此，我們有必要對暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面存在的問題給予重視，使暖通空調(diào)系統(tǒng)具有并發(fā)揮經(jīng)濟性、節(jié)能性、安全性、舒適性和美觀性的作用，使其對國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的提高帶來正面效應(yīng)。

參考文獻

[1]卜增文.綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計[J].制冷與空調(diào)，2000

[2]聶梅生.中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社.2001