暖通空調系統的節能措施探究

高志強

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

0 引言

當今社會，國家可持續發展的戰略提出得到人們普遍關注，空調行業也要積極根據國家號召，進行可持續發展，在暖通空調系統方面采取一些節能措施。根據國家制定的建筑工程暖通空調節能標準，實現公共建筑物、居住建筑物暖通空調的有效節能設計，等到2020年我國的建筑工程暖通空調能源消耗將減少3億t標準煤的水準，在空調高峰負荷方面可以降低8 000萬kW左右。節約能源消耗是我國的基本政策，在暖通空調系統上做好節能措施具有十分重要的意義。

1 暖通空調系統的節能原則

1)合理處理新風問題。暖通空調能否節能受到暖通空調新風問題影響，當新風量很多時就會增大暖通空調負荷，增大電耗;當新風量過少時就會降低暖通空調環境的整體質量。對此，需要根據空調環境的實際情況調整好新風比例和送風溫度。例如，在夏季需要供冷、冬季需要供熱的空調環境，暖通空調系統的能耗隨室外新風量增大而增大。需要把室外新風控制在環境衛生的最小值上。對于過渡季節，不對室內環境進行供熱或者供冷，可以采用新風，這樣一來，暖通空調系統有效做到節能目的。

2)選擇合適空調方式。近年來，變頻空調技術由于節能、提供環境舒適的特點，得到很大發展。變頻技術指在普通空調基礎上，運用變頻專用壓縮機，增加變頻控制系統，主機能夠自動無級變速，依據房間情況自動進行所需冷熱量提供，當室內溫度達到一定期望值時，主機保持好溫度恒定運轉，保證室內溫度的穩定。變頻空調變頻器能改變壓縮機供電頻率，壓縮機轉速快慢影響到室內溫度。蒸發溫度每上升1℃或冷凝溫度每下降1℃時，可逆制冷系數相應地增加2%～2.5%，變頻空調能耗僅增加1%～1.5%，使得變頻空調比普通空調節能10%～15%。

2 暖通空調系統的節能措施分析

1)冷熱水系統的節能措施。暖通空調冷熱水系統通過閉式循環模式，使能耗降低，這種閉式循環模式還能降低靜水力在輸送中產生的能耗，對暖通空調系統中的管道有一定的保護作用，使暖通空調系統的使用壽命得到有效延長。需全年冷水供應的空調區，需要全年冷熱水交替供應的空調區，可采用兩管式分區制水方法，分區制水的熱水循環泵要和冷凍水分開設置;當暖通空調區域有冷熱水頻繁交替供應需求時，使用四管式分區制水方法。當暖通空調系統滿足調節條件時，保持冷凍水有個較高供水溫度，提高制冷機蒸發溫度，這樣一來，暖通空調系統中單位制冷耗能就會降低。通過加大冷凍水同供回水間的溫度差，有效降低水泵的流量，降低輸送時的能耗。當暖通空調系統冷凍水靜壓沒有超過1 MPa時，用一泵到頂式的方法取代豎向分區式的方法，這樣一來，不但使暖通空調系統的運行維護更加方便，也降低了分區帶來的工程成本。當暖通空調冷熱水系統的水循環泵以及冷水機組超過兩臺時，可采用變流量系統。當工程規模不大，負荷特性差距也不大時，可采用一次泵系統，供回水管要設置旁通管以及旁通調節閥，控制好旁通調節閥的壓差。當暖通空調冷熱水系統阻力很強、規模很大、壓力差不小于50 MPa時，可采用二次泵系統，為了更好的節約能耗，還要使用變頻調速泵，PID調節器以及變頻器借助于冷凍水溫差來管理變頻器頻率，控制電機的轉速，管控冷凍水出水量，如圖1所示。一次泵系統方面，要在回水管附近設置電動式兩通調節閥。

圖1 暖通空調冷熱水系統圖

2)暖通空調風系統的節能措施。暖通空調系統由于不同濕度、不同溫度、不同運行時間上的需求，需要根據實際情況來分離區域。如果建筑里人員較多、有集中溫度的管理控制、有集中濕度的管理控制情況時，暖通空調風系統就要采用全空氣模式。在暖通空調風系統沒有特殊的要求時可采用單風管的方法來送風。暖通空調風系統各個區域要分別對溫度進行管理控制，當運行時間較長、需要全年傳送冷風時，暖通空調系統要采用變風量方法。采用變風量的暖通空調系統借助于調節流入房間風量的大小來管理控制暖通空調系統風機的負荷，降低風機運行時產生的能耗，降低暖通空調系統的裝機容量。

3)暖通空調系統冷卻水上的節能措施。當暖通空調系統所在區沒有豐富水源時，暖通空調系統不能采取直流式的冷卻水方法，要借助于冷卻塔來降低循環水泵的能耗，當冬天來臨時將冷卻塔做成暖通空調系統的冷源設備。暖通空調系統冷卻塔的設置，要提供給冷卻塔一個良好的運行環境，使冷卻塔能夠進行良好的通風。同時還要隔離開冷卻塔和高溫區，保證冷卻塔有一個更好的冷卻效果。進行多臺冷卻塔的并聯時，需要使冷卻塔共用一個水橫槽或者共用一個連通管，這樣一來就能保證冷卻塔合理、均衡地進行溢水以及補水動作，避免了能源的浪費。要使連通管徑比總回水管管徑大，讓連通管同冷卻塔出水管相互連接。同時對暖通空調系統冷水機組進行冷卻水的低溫保護，在暖通空調系統的冷卻塔回水管間以及總供水管間各安置一個通管，借助于兩通式的調節閥或三通式的調節閥來控制管理。借助于不同的出水溫度對風機啟停狀態進行控制，通過變頻調速方法，有效實現節約電能目的。

4)暖通空調系統冷熱源的節能途徑。暖通空調系統選擇冷熱源時要集中設置冷水機組。冷水機組的選擇要考慮到當地能源價格、建筑特征、建筑規模、當地環保規定等多方因素，在機組確定過程中要做到以下內容:a.要考慮附近情況，查看附近是否有區域供熱、工廠余熱、市場供熱，如果有的話，就把它們當成暖通空調系統熱源。b.所在區如果有熱力發電廠，可把熱電廠余熱當成暖通空調系統熱源，對熱電廠的供冷環節加以利用。c.所在區有豐富天然氣時，可利用分布式的聯供以及燃氣系統，對天然氣的峰值峰谷進行有效消除，大大提高暖通空調系統能源利用率。d.所在區有較多能源時，可以復合起來使用。e.所在區有地熱源或者水資源時，可用水源泵服務于暖通空調系統的供熱以及供冷。

5)暖通空調制冷壓縮機節能途徑。制冷壓縮機是暖通空調系統的心臟，制冷壓縮機不節能，暖通空調系統就沒有良好的節能效果。制冷壓縮機電機在很大程度上影響空調能源消耗程度?？照{器中壓縮機電機的額定功率可占到空調總功率的90%以上，電機功率和電機效率有密切關系，而電流熱量損失并不同電機功率成正比，大功率供電機比小功率供電機效率高，同等功率單相交流比三相交流效率低。制冷式空調壓縮機有多種，例如離心式壓縮機，它有不同的葉輪，可在穩定度的提高方面和誘導流場控制氣動方面進行一些改進。漩渦式壓縮機制冷器，可在中間補氣方面做出一些改進。

3 結語

隨著科技的發展，人們生活水平的提高，暖通空調系統的節能措施將得到人們廣泛的關注。通過冷卻水、風系統、冷熱水、冷熱源、制冷壓縮機這幾個方面進行暖通空調系統的節能研究，做出相應的節能措施，可以有效降低暖通空調系統對我國能源的消耗，為貫徹可持續發展戰略做出空調系統應有的貢獻。

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