暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施探究

高志強(qiáng)

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

0 引言

當(dāng)今社會(huì)，國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略提出得到人們普遍關(guān)注，空調(diào)行業(yè)也要積極根據(jù)國(guó)家號(hào)召，進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展，在暖通空調(diào)系統(tǒng)方面采取一些節(jié)能措施。根據(jù)國(guó)家制定的建筑工程暖通空調(diào)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)公共建筑物、居住建筑物暖通空調(diào)的有效節(jié)能設(shè)計(jì)，等到2020年我國(guó)的建筑工程暖通空調(diào)能源消耗將減少3億t標(biāo)準(zhǔn)煤的水準(zhǔn)，在空調(diào)高峰負(fù)荷方面可以降低8 000萬(wàn)kW左右。節(jié)約能源消耗是我國(guó)的基本政策，在暖通空調(diào)系統(tǒng)上做好節(jié)能措施具有十分重要的意義。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能原則

1)合理處理新風(fēng)問(wèn)題。暖通空調(diào)能否節(jié)能受到暖通空調(diào)新風(fēng)問(wèn)題影響，當(dāng)新風(fēng)量很多時(shí)就會(huì)增大暖通空調(diào)負(fù)荷，增大電耗;當(dāng)新風(fēng)量過(guò)少時(shí)就會(huì)降低暖通空調(diào)環(huán)境的整體質(zhì)量。對(duì)此，需要根據(jù)空調(diào)環(huán)境的實(shí)際情況調(diào)整好新風(fēng)比例和送風(fēng)溫度。例如，在夏季需要供冷、冬季需要供熱的空調(diào)環(huán)境，暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗隨室外新風(fēng)量增大而增大。需要把室外新風(fēng)控制在環(huán)境衛(wèi)生的最小值上。對(duì)于過(guò)渡季節(jié)，不對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行供熱或者供冷，可以采用新風(fēng)，這樣一來(lái)，暖通空調(diào)系統(tǒng)有效做到節(jié)能目的。

2)選擇合適空調(diào)方式。近年來(lái)，變頻空調(diào)技術(shù)由于節(jié)能、提供環(huán)境舒適的特點(diǎn)，得到很大發(fā)展。變頻技術(shù)指在普通空調(diào)基礎(chǔ)上，運(yùn)用變頻專用壓縮機(jī)，增加變頻控制系統(tǒng)，主機(jī)能夠自動(dòng)無(wú)級(jí)變速，依據(jù)房間情況自動(dòng)進(jìn)行所需冷熱量提供，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到一定期望值時(shí)，主機(jī)保持好溫度恒定運(yùn)轉(zhuǎn)，保證室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。變頻空調(diào)變頻器能改變壓縮機(jī)供電頻率，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速快慢影響到室內(nèi)溫度。蒸發(fā)溫度每上升1℃或冷凝溫度每下降1℃時(shí)，可逆制冷系數(shù)相應(yīng)地增加2%～2.5%，變頻空調(diào)能耗僅增加1%～1.5%，使得變頻空調(diào)比普通空調(diào)節(jié)能10%～15%。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施分析

1)冷熱水系統(tǒng)的節(jié)能措施。暖通空調(diào)冷熱水系統(tǒng)通過(guò)閉式循環(huán)模式，使能耗降低，這種閉式循環(huán)模式還能降低靜水力在輸送中產(chǎn)生的能耗，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)中的管道有一定的保護(hù)作用，使暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命得到有效延長(zhǎng)。需全年冷水供應(yīng)的空調(diào)區(qū)，需要全年冷熱水交替供應(yīng)的空調(diào)區(qū)，可采用兩管式分區(qū)制水方法，分區(qū)制水的熱水循環(huán)泵要和冷凍水分開(kāi)設(shè)置;當(dāng)暖通空調(diào)區(qū)域有冷熱水頻繁交替供應(yīng)需求時(shí)，使用四管式分區(qū)制水方法。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)滿足調(diào)節(jié)條件時(shí)，保持冷凍水有個(gè)較高供水溫度，提高制冷機(jī)蒸發(fā)溫度，這樣一來(lái)，暖通空調(diào)系統(tǒng)中單位制冷耗能就會(huì)降低。通過(guò)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(shí)的能耗。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)冷凍水靜壓沒(méi)有超過(guò)1 MPa時(shí)，用一泵到頂式的方法取代豎向分區(qū)式的方法，這樣一來(lái)，不但使暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)更加方便，也降低了分區(qū)帶來(lái)的工程成本。當(dāng)暖通空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的水循環(huán)泵以及冷水機(jī)組超過(guò)兩臺(tái)時(shí)，可采用變流量系統(tǒng)。當(dāng)工程規(guī)模不大，負(fù)荷特性差距也不大時(shí)，可采用一次泵系統(tǒng)，供回水管要設(shè)置旁通管以及旁通調(diào)節(jié)閥，控制好旁通調(diào)節(jié)閥的壓差。當(dāng)暖通空調(diào)冷熱水系統(tǒng)阻力很強(qiáng)、規(guī)模很大、壓力差不小于50 MPa時(shí)，可采用二次泵系統(tǒng)，為了更好的節(jié)約能耗，還要使用變頻調(diào)速泵，PID調(diào)節(jié)器以及變頻器借助于冷凍水溫差來(lái)管理變頻器頻率，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，管控冷凍水出水量，如圖1所示。一次泵系統(tǒng)方面，要在回水管附近設(shè)置電動(dòng)式兩通調(diào)節(jié)閥。

圖1 暖通空調(diào)冷熱水系統(tǒng)圖

2)暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能措施。暖通空調(diào)系統(tǒng)由于不同濕度、不同溫度、不同運(yùn)行時(shí)間上的需求，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)分離區(qū)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(shí)，暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)就要采用全空氣模式。在暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有特殊的要求時(shí)可采用單風(fēng)管的方法來(lái)送風(fēng)。暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域要分別對(duì)溫度進(jìn)行管理控制，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、需要全年傳送冷風(fēng)時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)要采用變風(fēng)量方法。采用變風(fēng)量的暖通空調(diào)系統(tǒng)借助于調(diào)節(jié)流入房間風(fēng)量的大小來(lái)管理控制暖通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的能耗，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的裝機(jī)容量。

3)暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻水上的節(jié)能措施。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)所在區(qū)沒(méi)有豐富水源時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)不能采取直流式的冷卻水方法，要借助于冷卻塔來(lái)降低循環(huán)水泵的能耗，當(dāng)冬天來(lái)臨時(shí)將冷卻塔做成暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷源設(shè)備。暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔的設(shè)置，要提供給冷卻塔一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，使冷卻塔能夠進(jìn)行良好的通風(fēng)。同時(shí)還要隔離開(kāi)冷卻塔和高溫區(qū)，保證冷卻塔有一個(gè)更好的冷卻效果。進(jìn)行多臺(tái)冷卻塔的并聯(lián)時(shí)，需要使冷卻塔共用一個(gè)水橫槽或者共用一個(gè)連通管，這樣一來(lái)就能保證冷卻塔合理、均衡地進(jìn)行溢水以及補(bǔ)水動(dòng)作，避免了能源的浪費(fèi)。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(shí)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組進(jìn)行冷卻水的低溫保護(hù)，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔回水管間以及總供水管間各安置一個(gè)通管，借助于兩通式的調(diào)節(jié)閥或三通式的調(diào)節(jié)閥來(lái)控制管理。借助于不同的出水溫度對(duì)風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)進(jìn)行控制，通過(guò)變頻調(diào)速方法，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能目的。

4)暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的節(jié)能途徑。暖通空調(diào)系統(tǒng)選擇冷熱源時(shí)要集中設(shè)置冷水機(jī)組。冷水機(jī)組的選擇要考慮到當(dāng)?shù)啬茉磧r(jià)格、建筑特征、建筑規(guī)模、當(dāng)?shù)丨h(huán)保規(guī)定等多方因素，在機(jī)組確定過(guò)程中要做到以下內(nèi)容:a.要考慮附近情況，查看附近是否有區(qū)域供熱、工廠余熱、市場(chǎng)供熱，如果有的話，就把它們當(dāng)成暖通空調(diào)系統(tǒng)熱源。b.所在區(qū)如果有熱力發(fā)電廠，可把熱電廠余熱當(dāng)成暖通空調(diào)系統(tǒng)熱源，對(duì)熱電廠的供冷環(huán)節(jié)加以利用。c.所在區(qū)有豐富天然氣時(shí)，可利用分布式的聯(lián)供以及燃?xì)庀到y(tǒng)，對(duì)天然氣的峰值峰谷進(jìn)行有效消除，大大提高暖通空調(diào)系統(tǒng)能源利用率。d.所在區(qū)有較多能源時(shí)，可以復(fù)合起來(lái)使用。e.所在區(qū)有地?zé)嵩椿蛘咚Y源時(shí)，可用水源泵服務(wù)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的供熱以及供冷。

5)暖通空調(diào)制冷壓縮機(jī)節(jié)能途徑。制冷壓縮機(jī)是暖通空調(diào)系統(tǒng)的心臟，制冷壓縮機(jī)不節(jié)能，暖通空調(diào)系統(tǒng)就沒(méi)有良好的節(jié)能效果。制冷壓縮機(jī)電機(jī)在很大程度上影響空調(diào)能源消耗程度。空調(diào)器中壓縮機(jī)電機(jī)的額定功率可占到空調(diào)總功率的90%以上，電機(jī)功率和電機(jī)效率有密切關(guān)系，而電流熱量損失并不同電機(jī)功率成正比，大功率供電機(jī)比小功率供電機(jī)效率高，同等功率單相交流比三相交流效率低。制冷式空調(diào)壓縮機(jī)有多種，例如離心式壓縮機(jī)，它有不同的葉輪，可在穩(wěn)定度的提高方面和誘導(dǎo)流場(chǎng)控制氣動(dòng)方面進(jìn)行一些改進(jìn)。漩渦式壓縮機(jī)制冷器，可在中間補(bǔ)氣方面做出一些改進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施將得到人們廣泛的關(guān)注。通過(guò)冷卻水、風(fēng)系統(tǒng)、冷熱水、冷熱源、制冷壓縮機(jī)這幾個(gè)方面進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究，做出相應(yīng)的節(jié)能措施，可以有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)能源的消耗，為貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1] 賀利娜.暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(13):95－97.

[2] 張旭科.淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題[J].價(jià)值工程，2011(6):89－92.

[3] 張 豐.暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(2):51－53.

[4] 高 靜.淺議建筑暖通空調(diào)技術(shù)的節(jié)能[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2011(5):98－110.

[5] 張利娜.淺析暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2010(6):9－11.