暖通空調系統的精準節能控制策略

鮑俊鋒 蔡峰

【摘要】在現代建筑中，暖通空調系統是一個不可或缺的重要系統，若想提高建筑的舒適度及人們的生活質量，必須要對暖通空調系統進行科學設計。但暖通空調系統本身的能耗非常高，所以在其設計中還需采取有效的精準節能控制策略，以最大限度降低其能耗。本文主要結合實際提出了幾條暖通空調系統的精準節能控制策略。

【關鍵詞】暖通空調系統;節能;精準節能控制;策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

22.138

當今時代，隨著社會經濟的飛速發展，各個領域對能源的需求量也越來越高，但能源本身卻是有限的，人們不能無節制地開采和浪費能源，而應想方設法進行節能，以實現可持續發展。暖通空調系統是建筑中的重要系統，同時也是建筑中能耗最大的系統之一，因此在暖通空調系統設計中，必須要重點關注節能問題，積極采取相關精準節能控制策略。

1、通過應用地源熱泵進行精準節能控制

應用地源熱泵可將低品位熱能有效轉換為高品位熱能。地源熱泵的冷熱源可以是水庫水、地下水、湖河水、江海水等等。常見的地源熱泵有三種類型：地埋管型、地下水源型、地表水源型。目前在我國，以地埋管型最為多見。夏季氣溫高，地源熱泵能夠將多余熱量傳導給大地，到寒冷的冬季時則可利用這部分存熱進行供暖，即地源熱泵再吸收回地下的熱量并傳導給建筑。地源熱泵的應用優勢主要有以下幾點：首先，地源熱泵所使用的是可再生能源，且本身用電量少，節能性和可再生性好;其次，地源熱泵的應用不會對生態環境造成很大污染，環保性好;再者，地源熱泵的部件多布置在地下或室內，且機械運動部件少、使用壽命長、自動化水平高，日常維護要求及成本較低。不過由于我國南北溫差本身較大，所以目前對地源熱泵的應用效果也不平衡，南方地區在暖通空調系統中應用地源熱泵足可滿足實際需求，但北方地區卻難以滿足。故當務之急是要盡快解決南北地源熱泵供暖失衡問題。

2、通過應用變頻節能技術進行精準節能控制

應用變頻節能技術的主要目的是，當遇到暖通空調系統負荷增加情況時能夠利用變頻調節設備和水泵來適當減少能量產生以實現節能。研究表明，在暖通空調系統中應用變頻節能技術后可達到45%左右的能源消耗節約率。例如，冷凍水泵的正常運行余量設計標準為12%，處于長期運行狀態下時其一般會保持最大的水流量，但在季節氣溫變化影響下，實際負載往往是低于預定負載的，因而需調節溫度至8℃左右，不過這樣就會導致運行能耗升高;在暖通空調系統中應用變頻節能技術后，則可智能化地調節和管理冷凍水泵流量，從而降低能耗。

3、通過應用余熱循環技術進行精準節能控制

余熱循環技術是新型節能技術中的典型代表之一，將該技術應用到暖通空調系統中可有效實現精準節能控制目標，同時還可減少空氣污染。余熱循環技術的核心原理是熱傳遞原理，它是通過與循環系統相結合而實現余熱從某部分向其他部分的傳導。由于一般情況下動力系統、熱傳輸系統等不同系統均具有不同回路，因此可有效防止在熱傳遞期間液體受到放射性影響引起回路污染。余熱循環技術在暖通空調系統中的應用不僅能夠降低熱量消耗，同時還可在一定程度上提升供暖質量。

4、通過優化變量系統設計進行精準節能控制

變水量系統與變風量系統是暖通空調系統設計中的兩個重要變量系統，必須要對變量系統設計進行有效優化，才能夠更好地實現精準節能控制目標。具體來說，首先在變水量系統的設計方面，目前水泵的應用已經比較廣泛，但冷水機組的局限性較大，且一般都是應用于機組制冷量較小的暖通空調中;另外變水量系統本身雖然節能優勢顯著，但在實際發展中仍舊受到了諸多條件限制，對于很多大型冷水機組變頻而言都尚未應用該系統，而只有少部分暖通空調具備該系統，普及范圍尚不夠廣泛。其次在變風量系統的設計方面，通常情況下所采用的方法是改變系統總風量，并送至建筑室內風量，這樣可以比較有效地優化暖通空調的輸送風量需求;另外這種方式還有助于節約成本和系統運行費用。

5、通過將供熱、采暖及通風設計與節能技術相結合進行精準節能控制

在傳統的暖通空調系統設計中，對于供熱、采暖及通風等方面的設計主要是以改善人的生活環境為主，而忽視了節能問題。但近年來，隨著對暖通空調系統節能要求的不斷提高，在供熱、采暖及通風設計中，必須要與節能技術相結合，以盡量節省暖通空調系統能耗。具體來說，在暖通空調系統的供熱、采暖設計上，首先可選用塑料外殼管道作為輸配管道，這樣不僅能夠提高熱保溫效果，同時也可以降低成本;其次應改變傳統電能供暖方式，積極利用地熱能、太陽能等自然能源，而且自然能源的應用還能夠降低碳排放。在暖通空調系統的通風設計上，雖然不能強制改變空調的通風量，但可以通過新風轉化的方式來保障室內舒適度和保證二氧化碳濃度要求，也就是對空調風機盤管機組處進行單獨設計，適當增加新風。

6、通過降低能量傳輸損耗進行精準節能控制

暖通空調系統在運行過程中需持續性應用能源，但受多方面因素的影響，在能量傳輸過程中會發生一些損耗，如果損耗過大的話則十分不利于節能。故而在暖通空調系統設計中，需設法降低能量傳輸損耗，以減少不必要的能源浪費，提高系統節能效果。目前常用的降低能量傳輸損耗的方法有：選用保溫性能好的材料，利用材料優勢來降低能量傳輸損耗;應用先進計算機技術，實時計算室內相關空氣參數，并據此靈活調節暖通空調，實現能量傳輸損耗的降低;為輸送系統選擇輸送性能良好的動力源，強化輸送能力，以降低能量傳輸損耗;通過減少管路材料用量來盡可能縮短管線，進而降低能量傳輸損耗。

7、通過合理設計暖通空調自控系統進行精準節能控制

暖通空調自控系統的作用是自動化、智能化控制暖通空調系統運行，以將暖通空調系統的運行能耗控制在合理范圍內，而減少不必要的能耗。例如，可對整體暖通空調系統采用多工況空調運行模式進行自控;對除應用螺桿式冷水機組的區域均采用一次泵負荷側變流量系統與冷熱源側定流量系統;在回水管上設置電動二通閥;在供回水總管內安裝壓差旁通裝置;在新風管、排風管及回風管上使用電動風閥、溫濕度傳感器等。

結語：

綜上所述，在暖通空調系統設計中，為實現精準節能控制目標，應積極采取應用地源熱泵、應用變頻節能技術、應用余熱循環技術、優化變量系統設計、將供熱、采暖及通風設計與節能技術相結合、降低能量傳輸損耗、合理設計暖通空調自控系統等策略。實踐表明，這些策略的應用均可有效降低暖通空調系統能耗。

參考文獻：

[1]殷雅冰.暖通空調系統PID控制及節能降耗方案[J].中阿科技論壇（中英阿文），2020（07）：91-95.

[2]唐培忠.暖通空調系統（HVAC）的精準節能控制策略研究[J].科技創新導報，2020，17（15）：74-75.

[3]龐川.暖通空調系統精準節能控制策略研究[J].石化技術，2019，26（01）：172+178.

[4]訾潔.暖通空調系統（HVAC）的精準節能控制策略分析[J].居舍，2020（24）：107-108.