淺析暖通空調設計與節能

趙燕

摘 要 隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善，暖通空調系統得以廣泛應用。由于暖通空調系統能耗的影響因素多，作用過程復雜，能源綜合效率相對較低，因此，通過有針對性的分析后，進行合理的節能優化設計是有效降低能源消耗的重要手段之一。

關鍵詞 暖通空調設計 重要保障 節能措施

隨著暖通空調的廣泛應用，用于暖通空調系統能耗的比例也在不斷增大。而且暖通空調系統通常是以高品質的電能為能源，這與我國部分地區相對緊張和匱乏的電力供給形成了鮮明的對比，引起了能源供求矛盾的進一步激化。因此，設計人員應當從設計的高角度出發全面考慮，嚴格遵守節能規范，將節能的思想貫穿于建筑暖通空調系統的設計過程中。

一、精心的設計是暖通空調系統節能的重要保障

設計方案對暖通空調工程設計的成敗乃至整個工程的使用和節能關系重大。暖通空調系統特別是中央空調系統龐大而復雜，系統設計的優劣直接影響到系統的經濟運行和耗能性能。結合生產實踐的設計經驗，在設計階段需加強以下兩方面的工作：一方面是注重從節能角度認真進行設計方案的比較和優選。例如對冷熱源系統的選擇，因為暖通空調系統所消耗的能量大部分是在冷熱源系統中消耗掉的。選擇冷熱源系統不僅需要考慮它的初投資和運行費用，還應結合當地的能源結構和建筑使用功能特點對耗能指標進行分析比較。再例如在系統形式選擇和劃分時應注意考慮不同朝向、周邊區與內區之間的差異，系統應分開設置應用能源技術或分環，以便分系統或分環控制和調節。這樣可以避免某些區域出現夏季過冷或冬季過熱的現象，造成不必要的能量損耗。尤其應注意控制兩種傾向：一種傾向是不管節能效果如何而盲目地追求新技術的傾向，認為采用最新技術的設計方案就是最佳的設計方案。實際上每種方案都有其適用條件和范圍，若從降低運行費用和能耗指標方面考慮，先進的技術方案就可能變成不合理甚至是不可行的方案：一種設計方案對某個工程項目可能是最佳方案，但對于另一個工程項目就可能是不可行的方案。另外一種傾向是認為復雜的方案就是高水平的方案。但實際上系統越復雜，通常其設備越多，不僅投資和運行費用高， 系統的可靠性和可控性也差，節能效果相應也就相對較差。總而言之，在確定空調設計方案時務必結合工程的具體情況，根據負荷特性、建筑使用功能要求和環境控制特點等多方因素，注意從節能角度通過全面技術經濟分析比較后確定出最佳合理的設計方案，確保系統的運行與被控制的環境有最佳的配合，以達到在有良好的環境控制質量條件下既經濟又節能的目的。

另一方面，須認真進行設計計算。首先應根據工程具體情況對空調運行季節進行全工況、全過程的分析計算，尋找出一個比較合理的設計方案，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地運行，為在運行中節能奠定基礎。其次是通過認真計算，合理確定系統的冷熱負荷及風、水管道阻力，選擇合適的冷熱源設備和水泵、風機等動力設備。確保所選擇的各項設備能恰好處在最佳工況狀態下運行。切忌不經計算和按照水泵或風機的特性曲線選擇設備，而盲目地按水泵或風機樣本的銘牌參數選擇流量、揚程或全壓過大的泵與風機，導致設備運行中造成不必要的能量損耗。另外，在有條件或系統允許的情況下，應在對系統總能耗進行綜合比較的基礎上，合理加大系統的介質溫差，以減少系統的水流量和送風量，降低輸送過程中的能耗。

二、合理選取設計參數是基礎

空調室內計算溫、濕度的確定應取合理值，不能過低（夏季）或過高（冬季）。新風量的計算與取值，在保證衛生要求、生產工藝要求、符合規范要求的前提下盡量節省。

1.室內溫、濕度從節能的角度來確定其標準是節能的重要因素。 空調系統能耗大小除與當地室外氣象參數、建筑物的外圍護結構及室內發熱散濕量有關外，室內設計溫、濕度標準也是直接影響負荷大小的重要因素。在保證生產工藝和人體健康的條件下，夏季將室內空氣的設計溫度每提高 1 ℃，約可減少熱負荷11.2%，節省量是極為可觀的。同樣，在夏季如將室內空氣濕度由60%提高到70%，則可節約能量17%左右。據資料測算，僅僅將夏季室內空氣的設計溫度提高1 ℃，就可使空調初投資總額減低約 6 %，運行費用減少 8 %左右。

2.新風量新風負荷占空調總負荷的20%～40%，對其標準值高低的取舍，與節能關系重大，不可忽視。引進新風主要是為了滿足人員的衛生需求及部分工藝空調所需維持的室內外壓差。而新風量的多少直接影響空調的負載，從而影響空調系統的主機、冷卻塔、水泵、風機盤管等的耗電。

三、設計中應盡量使用配有能量回收裝置的空調器

工程設計中，經常由于空調房間有些工藝要求將空調系統設計成直流系統（如制藥廠此類房間很多），其排風和室外新風之間的溫差在冬夏季很大，而這部分排風又帶有一些污染物，所以不能直接進入空調系統，此時應對排風進行顯熱回收，

室內回風在排至室外以前，先和室外進入的新風經顯熱回收器進行顯熱交換，經能量回收后再排到室外。而室外進入的新風則經過顯熱回收器后夏季溫度降低，冬季溫度升高，而達到能量回收目的。使用顯熱回收器在北方寒冷地區應注意防凍問題。新風應有二個入口，并在空調器排風出口處設一溫度傳感器，調節二新風入口處的電動閥開度，以保證排風出口處的溫度高于5 ℃。否則顯熱回收器排風側有結冰的危險，影響系統正常工作。

帶能量回收裝置的空調器在其他排風量較大的空調系統也適用，如果排風無交叉污染問題，則可以用轉輪式的全熱回收器代替顯熱回收器，這樣能量回收效率則更高。一般來講，顯熱回收器最大能回收50%左右的能量，而全熱回收器則最大能回收80%左右的能量。

四、從節能角度通盤考慮空調系統的設計方案

（1）考慮逐時系數和同時使用系數。采用全空氣系統時，空調機組應按負擔房間的情況考慮各朝向房間的逐時系數（定風量系統為各房間逐時最大值之和，變風量系統為各房間逐時之和的最大值），對水系統而言還應考慮各風系統的同時使用系數。

（2）采用變新風比系統。變新風比系統是空調全年運行過程中節能運行的一個主要方式。國外的一些研究成果及統計資料表明，控制新風比及采用全新風冷卻或預冷的節能占整個空調系統全年能耗的10%～15%。

（3）充分利用自然冷源。充分利用自然資源的冷源與熱源是降低能耗的又一重要途徑（因地適當采用自然冷源可以大大節約能耗）。設計時充分考慮氣候等因素，避免造成大馬拉小車現象。對于地下水源豐富的地區，由于地下水溫度比較恒定，就可以進行充分利用。

（4）根據建筑物的功能劃分，對空調區域采取不同的空調方案。 在設計時將功能相近的各功能區采用一套空調系統，這樣可以在提高系統的同時使用系數和空調負載率，有利于空調設備的高效運行。

五、結束語

隨著國內建筑的高速發展，節能的重點已從工業逐漸轉向建筑方面發展。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成為關系國計民生和國家可持續發展的重要行業，所以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

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