淺談暖通空調系統中環保節能技術的應用

摘 要: 空調節能就已經成為我國節能技術領域的重要議題。隨著中國經濟的快速發展， 國內民用住宅、旅游賓館、大商場、辦公及商用建筑越來越多， 加上家庭用空調的劇增， 使空調能耗激增， 夏季空調耗電已日漸成為能耗大戶， 空調節能已日漸成為刻不容緩的大事。減少暖通空調系統能耗意義重大，應從設計和系統運行本身充分考慮各種節能措施，以有效地達到節能環保的目的。在暖通空調節能設計， 尤其是可再生能源在暖通空調中的應用方面， 對于如何發展暖通空調新技術提出了一些見解。

關鍵詞: 節能環保；建筑節能；暖通空調

引 言：我國幅員遼闊，地域寬廣。從北到南分為嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。我國嚴寒地區、寒冷地區以及夏熱冬冷地區的部分城鎮都需要采暖，采暖燃煤對大氣造成嚴重污染。與此同時，我國大部分地區夏季炎熱，空調又日益普及，建筑空調能耗正在迅速增加。據統計，空調能耗占建筑能耗的55%左右，約占社會總能耗的20%。因此空調系統的節能不容忽視，降低空調系統的能耗對減少建筑系統總能耗的意義重大，同時對緩解用電緊張局面，優化能源結構和提高能源利用率也具有十分重要的意義。

1 暖通空調目的及其影響

1.1 暖通空調的目的

暖通空調的目標是為人們提供舒適的生活和生產室內熱環境，主要包括:室內空氣溫度、空氣濕度、氣流速度以及人體與周圍環境(包括四壁、地面、頂棚等)之間的輻射換熱(簡稱環境熱輻射)等。在一般的舒適性空調中，以能夠使人體保持熱平衡而滿足人們的舒適感覺為目的；在恒溫恒濕或有潔凈要求的工藝性空調中，一切以滿足生產工藝為目標。

1.2 暖通空調對人體健康的影響

據國外的一份調查報告顯示，居民平均 88%的時間在室內，7%的時間花費在交通上，5%的時間是在室外。從這方面來說住宅的空氣質量品質對人體的健康更加具有積極的意義。然而，由于建筑物的密閉性逐漸增加，建筑物裝飾越來越多樣化，從而導致室內污染物的滯留和增加，例如：煙霧、病毒以及從家具、地毯和油漆中散發的多種危險化學物質，加上新風量的明顯不足，空氣重復循環，會造成室內空氣質量品質嚴重下降，空調房間的空氣污染物指標會遠遠超過國家安全標準。

因此，如何有效地解決這個問題已經受到越來越多的人的關注，研究人員發現增加通風量來稀釋空氣并排放室內的污染物，通風換氣，向室內提供大量的新鮮空氣是改善室內空氣質量最有效的方法。然而，提高新鮮空氣的供給量，意味著增大空調新風負荷，同時也意味著使空調的能耗不斷的增加。由此可見，利用新風和排風進行熱交換能有效地解決這一矛盾，不但增加了室內的新風供給量，同時也回收了排風的能量，降低了新風負荷，減少空調器的運行能耗。

2 暖通空調的節能設計

空調系統的節能設計，應根據工程具體情況對空調運行季節進行全工況、全過程的分析，尋找出一個合理的方案，使空調系統在不同的室外氣象參數或室內狀況下都能經濟合理的運行，并在運行過程中創造良好條件。

2.1 選擇合適的冷熱源

在系統設計中對設備進行合理選配已成為空調節能的關鍵，合理配置中央空調系統的冷熱源對節能與能源合理利用的意義非常重大。中央空調常見的冷熱源配置方式有水冷冷水機組十鍋爐、熱泵型機組和溴化鋰吸收式機組。第一種冷熱源在設計工況下的能效比較高，一般為 3.7～5；第二種冷熱源即熱泵型機組，夏季制冷，冬季制熱。在設計工況下，其能效比水冷機組要低，僅達到 3 左右，但其具有良好的節能和環保效果；中央空調的另一種冷熱源為溴化鋰吸收式機組，這類機組的能效比(制冷量 / 消耗的熱量)比較低，節電不節能，適用于有廢熱和余熱的地方。

2.2 采用蓄冷系統

各國用電狀況都不同程度的存在著電負荷峰谷差較大的情況，在用電高峰時電力供應不足，而在低峰時電力供應過剩。在實施電力峰谷電價的地區，就可利用低電價時段采用冰蓄冷系統將水制成冰來儲存冷量，高電價時段再將冷量釋放出來，這將對整個電力負荷的移峰填谷工作起很大作用。采用冰蓄冷系統能夠產生良好的經濟效益和社會效益。

3 發展可再生能源在暖通空調系統中的應用

當前，為了使空調系統向節能環保方面發展，科技工作者做了大量科研工作，采取了更加有效地措施和方法，例如：“太陽能技術”、“地源泵技術”、“蓄冷技術”、“熱泵水源技術”等等。可再生能源具有資源豐富、不污染環境、清潔安全和資源可再生的優點。因此，在能源狀況日益緊張的今天，大力推廣可再生能源的應用具有十分重大的意義。

3.1 可再生能源在暖通空調系統中的應用形式

可再生能源在暖通空調系統中的應用包括：太陽能的應用、自然通風的應用、地下水的應用、地熱(冷)的應用、海洋能的應用等。

3.1.1 太陽能的應用

太陽能在暖通空調中的應用主要有：被動式和主動式，其中主動式主要包括：太陽能采暖和太陽能制冷2 個方面。

3.1.1.1 太陽能采暖

主動式太陽能采暖用電作為輔助能源，驅動用太陽能加熱的水在管道中循環流動向房間供熱。隨著太陽能集熱器的研制開發，具有工作溫度高、承受壓力大、耐冷熱沖擊和抗冰雹等優點的熱管式真空管太陽能集熱器使主動式太陽能采暖系統的應用成為可能。

3.1.1.2 太陽能制冷

太陽能制冷主要包括太陽能壓縮式制冷、太陽能吸收式制冷和太陽能吸附式制冷。

太陽能壓縮式制冷研究的重點是如何將太陽能有效地轉換成電能，再用電能去驅動壓縮式制冷系統。以太陽能作為熱源的吸收式制冷是利用太陽輻射熱能驅動溴化鋰—水溶液或氨—水溶液的吸收式制冷系統。太陽能吸附式制冷是將系統中的加熱器和冷卻器去掉，將太陽能集熱器與吸附床合二為一，冷卻功能則利用夜間室外空氣的自然冷卻來完成。

3.1.2 自然風的應用

自然風的供冷是可再生能源在暖通空調應用中的重要組成部分。當室外空氣的焓值和溫度低于室內時，在供冷期內就可以利用室外風所帶有的自然冷量來全部或部分滿足室內冷負荷的需要。通常，這種情況出現在供冷期的過渡季和夜間，可采用的方法為新風直接供冷和夜間通風蓄冷。由于利用了自然風提供建筑所需要的冷量，與常規空調系統相比，在運行中不用電或少用電，既節約能源，又減少對環境的污染，同時也改善了室內空氣品質。

3.1.3 地下水的應用

地下水由于地層的隔熱作用，其溫度受氣溫影響很小。在暖通空調中，有些地下水可以直接作為冷源，更是熱泵良好的低位熱源。所以水源熱泵有著良好的節能前景。水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源(如地下水、河流、湖泊)中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并利用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。但是在利用地下水的過程中，需要注意的問題：①要有可靠的回灌技術；②利用地下水時應注意水質。

3.1.4 海洋能的應用

海洋能利用的主體是利用海洋能發電，其技術已日趨成熟。海洋是地球氣候和淡水循環的天然調節源，其容量巨大，與大氣、陸地間通過水汽等方式不斷進行能量和物質循環，是一個天然容量巨大的低位冷熱源，為人類制冷供熱提供了良好的條件，海水熱泵是一個很好的選擇。

4 結束語

隨著空調應用的日益普及，空調領域作為耗能大戶應從設計、運行等方面特別注意節能的問題，不斷提高空調系統的節能設計水平、節能運行管理水平，采用各種節能措施降低空調系統的運行能耗和費用，改善空調系統的節能效果，并且要大力開發可再生能源在暖通空調系統中的應用，這對于節約能源、保護環境、促進國民經濟的可持續發展都具有十分重要的意義。只要暖通空調專業的工作者和能源環保工作者共同不懈努力，空調系統的節能降耗就可以做得更好。我相信隨著國家對能源環保工作的重視，有關政策法規控制措施的逐步落實，將會迎來一個新能源、新環保的世界。

參考文獻

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