淺析暖通空調的節能設計

【摘要】隨著社會經濟的飛速發展，各類能源被大量消耗，節能已經成為世界發展的主題。暖通空調作為建筑工程的能源消耗大戶，對其進行節能設計，不僅符合當前空調設計和建筑設計的主流發展形式，對于保護生態環境、締造綠色節能社會也是大有裨益的。本文分析了暖通空調節能技術問題。

【關鍵字】暖通；空調；節能

1、引言

隨著社會經濟的飛速發展，空調技術已經廣泛應用于人們生活的各個方面，隨之而來的就是建筑能耗的逐年增長。因此 ，暖通空調的設計人員對于空調系統的節能設計也越來越重視，并且在設計過程中，采取了一系列措施和技術，在一定合理的范圍內 ，盡可能的提高能源的利用率 ，避免能源的不必要浪費 ，促進能源在各個環節的運用。本文主要介紹暖通空調的優化設計和新技術的應用。

2、優化設計

2.1暖通空調的節能設計

空調的設計不是簡單的選取空調系統，而是與建筑的許多因素相關。因此，在空調設計中應注意以下要點：（1）對于各類地區氣候特征、建筑類型、建筑用途、人群特點、建筑布局等細節，建立統計數據；（2）對建筑中的維護結構要進行細致的熱計算分析；（3）選擇合理的設計參數指標，包括室內溫度、濕度、新風量、用水量以及照度等；（4）較精確的計算建筑供冷、供熱量需求，為空調系統選擇提供合理參數；（5）因地制宜地選擇合適空調系統，避免機組閑置，浪費能源。

2.2暖通空調的方案選擇

空調系統按照空氣調節范圍可以分為：集中式空調，半集中空調和分散式空調。集中式空調（又稱中央空調）采用集中整體式供冷的力式為多個房間或整棟樓房，甚至是整個小區進行冷氣供應。集中式空調一般采用冷水，這樣可以極方便的在整個系統中循環。集中式空調的優點是：效率高、能耗小，整體占用面積小，適用于一些大型設施、辦公場所、住宅小區。缺點是：系統較為復雜，需要專人管理；初期需要投入一筆較大費用；整個系統工程需要專門設計。分散式空調是指采用獨立機組對室內部分空氣進行調節的空調，這種機組大多都非常小巧，一般適合于零散住戶使用，優點是：安裝靈活；缺點是：噪音較大，效率低。半集中式空調一般采用一個機組對1個或多個房間進行空氣調節的制冷系統，這主要是因為隨著技術發展，壓縮機效率的提高，壓縮機系統可以帶動多個蒸發器制冷，同時滿足多處空氣調節的功能。優點是：安裝靈活，使用力便，其效率大于分散式空調。目前，多數住戶采用這種方式。無論是從節能等各方面比較，集中式空調性能最佳，遠優于半集中空調和分散式空調，從節能的角度考慮，應盡可能的采用集中式空調力式。

2.3冷水機組的選擇

冷水機組是集中式空調的核心部件，其能耗占整個空調系統的90%以上。冷水機組有兩種基本類型：壓縮循環冷水機組和吸收式冷水機組。

2.4蒸發器

當溫度相對較高的液態制冷劑通過節流組件（膨脹閥或節流閥）時，一部分液相制冷劑閃蒸為制冷劑蒸氣，然后部分液相和氣相組成的制冷劑經過蒸發器，最后全部轉化為氣態制冷劑。蒸發器的重要的功能是實現制冷劑液體通過吸熱轉化為制冷劑氣體。在這一過程中，有一個非常重要的溫度點——蒸發溫度。要使蒸發器高效運行，蒸發器盤管內的制冷劑盡可能在全液態下運行，同時又不允許在盤管出口出現液態制冷劑。這是因為，蒸發器出口的液滴會對壓縮機造成傷害，所以需要對蒸發器設定一定的過熱度。蒸發器的過熱度越高，壓縮機的進口制冷劑的蒸氣壓力越低，不利于壓縮機的運行。另外，對于蒸發溫度的設定要依據空調運行工況，研究表明在冷凝溫度不變的條件下，蒸發溫度降低，壓縮機的制冷效率降低，排氣溫度升高。蒸發器中制冷劑，蒸發溫度降低1 ℃，要產生相同的冷量，耗電量約增加4.5%，而保證較高的蒸發溫度有利于節省能耗。因此需要在設計空調制冷系統時，選用適當的蒸發器進行匹配。

2.5冷凝器

冷凝器是類似蒸發器的熱交換裝置，承擔為系統排熱的重任。其排熱能力決定了整個制冷系統運行的排氣壓力，排熱量越大（即冷凝器內制冷劑的溫度越低）制冷劑在蒸發器內吸收的熱量越大。對于常規冷凝器主要功能有：消除制冷劑過熱、制冷劑冷凝和制冷劑過冷。研究表明，冷凝器的過冷度每降低1℃，制冷效率提高2%。因此，選擇好的冷凝器有利于空調系統的節能。目前，冷凝器一般有兩種類型：水冷式冷凝器和風冷式冷凝器。水冷式冷凝器優點是換熱效果好，缺點是水管結垢的可能性大；風冷式冷凝器優點是結構緊湊，風冷式冷凝器之所以非常普及，是因為風冷式冷凝器幾乎不需要維護。因此，在大型的空調系統中選擇水冷式冷凝器比較合適，有利于節能；而在小型空調系統中，節能要求不高，通常采用風冷式冷凝器。

2.6冷凝器的熱回收

冷凝器在工作過程中排出大量熱量，可以利用過熱排氣管線回收裝置進行熱量收集，排氣管線的溫度一般情況可達100℃，根據制冷量的不同，通過此裝置均可獲得60℃的水，且系統規格越大獲得的熱量越多。利用熱回收裝置可回收能源達到30%以上。因此，在較大空調系統中安裝熱回收裝置可以有效進行節能。

3、暖通空調新技術的應用

3.1變頻技術

變頻空調是通過變頻調節器來改變壓縮機供電頻率，從而實現制冷功率的調節，實現了連續低速的運轉，避免了壓縮機的頻繁啟動，實現了高效節能。變頻技術在現代空調中的應用越來越廣泛，在日本變頻空調的應用已超過80%，相關研究表明，通過對壓縮機、風機以及泵上使用變頻調速裝置，可以達到節電30%以上。

3.2溫濕度獨立控制技術

空調系統中共有兩部分功能：（1）對室內空氣進行降溫；（2）對室內進行除濕。一般除濕負荷占到空調負荷的30%-50%，這樣大量的顯熱負荷也用低溫冷媒處理，導致冷源效率低下。近年來此領域的一個重要方向就是采用溫度濕度獨立控制的空調方式。將室外新風除濕后送入室內，可用于消除室內產濕，并滿足新鮮空氣的要求，而獨立的水系統使用18-20℃的冷水循環即可滿足要求，通過輻射或對流型末端來消除室內顯熱。這一方面可以避免采用冷凝式除濕時為了調節相對濕度進行再熱而導致的冷熱抵消，還可以用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅度提高。同時這種力式還可以改善室內空氣質量，因此普遍認為是未來主流空調方式。不過該項技術尚有難點，如新風的高效除濕。

3.3蓄冷技術

蓄冷技術是一種利用晝夜電力負荷差異，在夜間或電力不緊張時用制冷機組制冰，使水的潛熱以冰的形式存貯起來，在自天電力緊張時，進行融冰釋放冷量，從而達到削峰填谷的目的。雖然整個制冷過程并不能節能，但是在一定程度上可以有效緩解用電高峰時期電力緊張的狀況，在地區電力價格為階梯電價時，可以節約用電費用。

3.4數字化管理節能控制技術

運行管理對于暖通空調具有重要的作用，系統的運行節能控制可以彌補能源設計或管理模式存在的缺陷，通過對設備的運行控制，可以促進能源精確合理的消耗。最理想的狀態是通過數字化自動控制系統實現節能控制。自動控制系統主要的功能是進行監測、管理和測量建筑物內的各種設備以保證設備可靠安全運行，節省人力和能源。因此，實現建筑智能化，加強空調的自控系統管理，對空調節能有著重要的作用。

4、結論

總而言之，在我國當前公共建筑暖通工程建設的過程中，對暖通空調系統用進行節能設計，有著十分重要的意義。目前，暖通空調系統節能成為建筑節能的重點，尤其是對占建筑能耗50%-70%的空調系統能耗，節能設計的研究是建筑系統節能的基礎。所以要重視暖通空調系統的設計，加快新技術的開發應用。提高建筑的舒適度、成為低能耗的新型建筑。

參考文獻

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