暖通空調中的節能新技術

朱廣燦

【摘 要】眾所周知，能源是關乎國計民生的大事。在中國這樣一個人口大國，人均能源不占優勢，因此，各行各業的節能尤為重要。而在建筑行業，近年來能耗呈逐年增長的趨勢，其中暖通空調的能耗占據著相當大的比例，暖通空調系統的節能問題就顯得越來越重要。節能技術的研究開發和運用是暖通空調系統節能的基礎。本文針對近年來研究出的一些新技術，作出了介紹。

【關鍵詞】暖通空調;節能;設計;新技術

一、關于暖通空調節能的思路：

暖通空調節能設計的真正目標是以節能為原則，用熱舒適指標指導系統中的節能設計，尋找溫度、濕度、平均輻射溫度、風速和勞動強度這六種影響熱舒適指標因素的合適比例，達到人們熱舒適指標與節能降耗的穩定協調。盡管在寒冷的冬季，影響人體舒適的主要因素是溫度變化，但生活環境中的聲、光、色同樣可以影響舒適指數，在建筑中采用暖色調提高人們的心理溫度，調低實際室內溫度，避免能源消耗。同時通過選取合理的暖通設計參數，從溫度和濕度方面來確保室內舒適的標準時，節能是負荷大小的重點因素。

在設計時，整體上，需要考慮三個方面：

設計、計算的合理性。就目前而言，暖通空調設計是基于典型設計工況進行的，所得到的所有與能源有關的參數都是指的設計狀態下的參數，這些參數對于空調系統能源的意義在于對能源負荷的影響。如果以電能來評價，這些參數尤其對城市供電負荷的影響起到了較大的作用，夏季許多城市電力緊張在一定程度上也是因為空調需求所做的“貢獻”，因此，合理而有目的的控制這些參數，對于緩解能源緊張有著非常積極的意義。

設備配置。設備總容量的選擇計算要求與設計參數的確定有相同之處，即：設備參數的確定，應該以符合系統設計的要求為基本原則，不應該無原則增加所謂“安全系數”和富裕量。設備選擇還有一個容量和臺數的搭配問題。在總容量確定合理的前提下，不同的冷、熱源設備臺數和不同的容量搭配，對于實際運行的能耗效果可能存在一定的區別。

實時控制與全年運行的節能。（1）實時控制。由于全年室外氣候呈周期性變化，而目前的空調設計目標首先是以滿足設計狀態下的正常運行來確定設備裝機容量和進行系統設計的，因此對于全年來說，在絕大部分時間段，建筑的冷、熱量需求都處于低負荷狀態。如果設備還按照滿負荷來運行，必然造成大量不必要的能耗增加，室內所需的空氣參數也得不到保證（過冷或過熱）。因此，必須有目的、有針對性地對相關系統和設備采取必要的控制措施。（2）全年運行節能。空調系統全年運行節能設計，與典型設計日的空調設計是不一樣的。通常我們采用的典型設計日設計方法，得到的是設備的最大安裝容量，它影響的是能源負荷。設計時考慮空調系統全年運行的節能，實際上是關注空調系統的全年能耗消耗量問題。它既是對上述節能設計的最終運行效果的評價，也與空調系統的運行管理密切相關。因此，空調設計不但要關注典型設計日的負荷，更要關注年能耗量的情況。

二、目前存在著影響暖通空調節能的不利因素有以下幾方面：

1.圍護結構的影響。圍護結構包括外圍護結構和內圍護結構。外圍護結構包括屋面、外墻和窗戶等;內圍護結構系指室內地面、天棚、內隔墻等。在空調能耗中，20%～50%能耗是為了滿足由于圍護結構傳熱所帶來的能耗。圍護結構的保溫性能和窗戶與墻壁所占面積，都決定了圍護結構綜合傳熱系數，決定通過圍護結構空調負荷的高低。改善和提高圍護結構的熱工性能，降低熱負荷是我國考慮建筑節能的主線。

三、暖通空調的節能設計新技術

1.采用變頻變流量技術。

中央空調的冷負荷隨環境溫度和使用面積的變化而變化，定流量水系統的水泵電機基本是滿負荷運行，形成大流量小溫差的現象，針對這種效率低，能耗大的情況，采用空調水系統變頻器控制冷凍水泵電機運行，使冷凍水的流量與冷負荷成正比例的變化，收到良好的節能效果，經濟效益顯著。選用變頻器時主要考慮到電機功率相匹配的容量，同時也要考慮可靠性高，操作簡便，價格適宜等因素。

2.地源熱泵技術。

地源熱泵空調是以水為載體，通過地源熱泵機組系統，冬季將地溫熱能（地下水或土壤熱能）傳遞轉移到需要供暖的建筑物內部，夏季又可以將建筑物內熱量，通過熱泵機組系統，傳遞轉移到地球淺部地層中去，它是充分利用了地下水或地下土壤常年溫度保持恒定特點的一種空調設備。

3.熱回收技術

（1）排風余熱回收。一般的空調系統都要設計新風系統來稀釋室內的有害物，以保證室內空氣品質畜為了保證室內的風量平衡，使新風順利進入室內，同時還要設計排風系統。對于人員集中的建筑如商場、辦公樓的會議室等，新風量較大，使得空調系統中的新風負荷也隨之增大;同時排風將空調房間內的空氣排出室外，也是一種能量的浪費。因此充分利用排風的能量，對其進行回收，從而對新風進行預冷或預熱，減小新風負荷是暖通空調節能的重要途徑。排風余熱回收可分為顯熱回收和全熱回收;熱回收設備可大致分為轉輪全熱交換器、板式顯熱交換器、板翅式全熱交換器、中間熱媒式熱交換器和熱管式換熱器等等。

（2）制冷機組的冷凝熱回收。制冷機組冷凝熱回收的換熱設備目前逐漸引起人們的重視。這一類的熱回收設備可以與不同的系統結合起來使用。如果與生活用熱水系統相結合，使壓縮之后的制冷劑首先進入板式熱交換器，生活用熱水通過熱交換器的另一側，由于被壓縮后的制冷劑溫度較高，只要設計合理，它能夠提供的熱量完全可以將熱水加熱到洗澡用的溫度，可以儲存在保溫水箱中，滿足人們的需要。當制冷機組的冷凝器所產生的熱量不能夠將熱水加熱到需要的溫度時，亦可在系統中添加水源熱泵作為輔助熱源以滿足用戶需要。

這樣的系統既可以避免冷凝熱排放到大氣中造成熱污染，又可以節省為提供熱水而設的鍋爐及其附屬設備，避免了由于燃料的燃燒向大氣排放的有害物，應該說是一種效果明顯，又有環保作用的節能技術。

4.充分使用新興環保資源。

新型空調制冷系統的能源———天然氣。繼世界上最大的自然能源煤和石油后，天然氣可以稱得上是第二大資源。它的合理使用控制空氣中排放的 CO2 和 SO2 含量，而改善了環境，最大限度的降低人體遇到的健康問題。因此在未來的市場中，以天然氣為能源的制冷技術具有廣泛的應用前景。于可再生資源利用的最優化。目前社會對地下水、風、太陽能、海水等各種可再生自然資源進行最優化使用。如以地源熱泵為資源的空調，采用的便是在冬天使用泵吸取土層中的水分、地表的水分等可再生資源，將熱能輸送給建筑，而在夏季散發熱能，并將冷負荷傳送給建筑的一種全能的空調機制，在目前的生活中大多使用在學校、住宅、別墅等地方。以太陽散發的輻射為能源研制的空調便是太陽能空調，該空調克服了電力供應不足的問題，不僅環保，而且也舒緩了供電的壓力，也不會產生城市熱島效應。大家都知道，太陽能中沒有氟利昂，因此就不會破壞地球的臭氧層，是實至名歸的節能空調。在資源豐富的中國，低溫是主要的地熱能源，這種資源能夠被直接的使用，中國一些存在高溫地熱的地區，如西藏、臺灣等可使用高溫熱泵，同樣海水資源能夠用作海水熱泵，這些都具有誘人的前景。

以上便是一些暖通空調中的節能新技術，如果在實際中能夠合理利用這些技術，將會給節能帶來很大的貢獻。目前，眾多的科技工作者依然孜孜不倦地在暖通節能新技術的道路上探索，期待更多的新技術問世。