建筑暖通空調制冷系統中的環保節能技術

杜曉婕

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

建筑暖通空調制冷系統在現代社會中起著至關重要的作用，為人們提供舒適的室內環境。然而，傳統的暖通空調制冷系統存在能源消耗高、對環境影響大等問題，迫切需要環保節能技術的應用來改善系統性能和減少對環境的負面影響。因此，研究建筑暖通空調制冷系統中的環保節能技術已成為當前工程領域的熱點課題，旨在實現可持續發展和綠色建筑的目標。

1 建筑暖通空調制冷系統中環保節能技術的應用優勢

1)能源效率提升：可以顯著提高建筑暖通空調制冷系統的能源利用效率。例如，高效熱泵系統、太陽能空調系統和廢熱回收技術等技術的應用可以有效地利用可再生能源或廢熱資源，減少對傳統能源的依賴，并將能源轉化為更多的制冷或供暖能力，從而降低系統運行成本[1]。

2)減排與環境保護：可以顯著減少建筑暖通空調制冷系統對環境的負面影響。通過減少能源消耗和碳排放，這些技術有助于降低溫室氣體排放，減緩氣候變化并改善空氣質量。

3)智能控制與優化：智能控制與優化手段可以提高建筑暖通空調制冷系統的運行效率和性能。通過傳感器和監測設備的部署，實時監測和分析系統運行數據，結合優化算法進行智能控制和調整，可以實現精確的溫度、濕度和空氣質量控制，避免能源浪費和不必要的運行。

4)可持續發展與節約成本：有助于實現建筑行業的可持續發展目標，并節約運營成本。通過降低能源消耗和維護成本，企業可以減少經營開支并提高競爭力。同時，環保節能技術也符合政府政策和標準的要求，為企業獲取政府補貼或認證提供了機會。

2 建筑暖通空調制冷系統中環保節能技術應用的有效路徑

2.1 施工前準備工作

1)系統評估與設計：首先，需要對現有的建筑暖通空調制冷系統進行評估，包括系統結構、設備狀況、能源消耗等方面。根據評估結果，設計師可以確定適用的環保節能技術，并進行系統設計，包括設備選型、管道布置、控制策略等。

2)材料采購與供應鏈管理：根據系統設計需求，進行環保節能技術所需要的材料的采購工作。這可能涉及到與供應商的合作，確保所采購的材料符合質量標準并具有良好的環保性能。同時，要進行供應鏈管理，確保材料的及時供應和交付，避免工期延誤。

3)施工計劃制定：制定具體的施工計劃，明確施工的時間安排、任務分配和進度控制。考慮到環保節能技術的應用可能需要對現有系統進行改造或增加新設備，施工計劃應充分考慮到系統運行的連續性和影響降至最低。

4)施工現場準備：在施工開始之前，需要進行施工現場的準備工作。這包括清理現場，確保施工區域的安全和通暢，以及提供必要的輔助設備和工具，如吊裝設備、腳手架等。

在整個施工準備工作流程中，合理的規劃、嚴格的質量控制和順暢的溝通協調是至關重要的。只有充分準備和高效執行，才能確保建筑暖通空調制冷系統中環保節能技術應用的順利實施，并取得良好的效果。

2.2 高效能源利用

2.2.1 高效熱泵系統的安裝與調試

1)安裝前準備。系統設計：根據建筑的需求和能量計算結果，確定高效熱泵系統的類型、規模和組成部分。材料采購：根據系統設計要求，采購高效熱泵系統所需的設備、管道、閥門、控制器等材料[2]。

施工計劃：制定施工計劃，包括任務安排、進度控制和安全考慮。

2)安裝操作。設備安裝：根據設計圖紙和制造商提供的安裝指南，將高效熱泵主機、室內機組、外部換熱器、管道等設備進行安裝。確保設備安裝牢固、正確連接，并嚴格按照規范進行焊接、密封和絕緣處理。管道布置：安裝和連接冷卻水、加熱水、制冷劑和循環水等管道，確保管道布局合理、流動阻力小，并注意隔熱和防腐處理。電氣連接：根據電氣圖紙和規范，進行電氣線路的布置和連接。確保正確接線、接地和安全操作。

3)調試與調整。初始啟動：完成設備安裝后，首先進行初始啟動。檢查設備運轉是否正常，確保電機、風扇、泵等各部件可以正常工作。冷凝器和蒸發器清洗：對冷凝器和蒸發器進行清洗和排污，確保熱交換效果良好。

制冷劑充注：按照制造商提供的要求，對系統進行制冷劑的充注和檢漏，確保制。

4)冷劑量和壓力符合要求?？刂茀翟O置：根據建筑需求和設計要求，調整高效熱泵系統的控制參數，如溫度設定、循環周期、閥門開度等。

性能測試：通過性能測試和數據采集，評估高效熱泵系統的制冷、供暖、熱水等功能的性能和效果。包括檢查室內外溫度差、壓縮機運行狀態、回收熱量等指標。

2.2.2 太陽能吸收式空調系統的設計與布置

1)系統評估與需求確定。進行現有建筑的能源消耗評估，分析建筑的冷負荷情況。確定對于太陽能空調系統的制冷需求。

2)太陽能集熱器。設計選擇：根據建筑的熱負荷需求和太陽能資源情況，選擇適當的太陽能集熱器類型，如平板式、真空管式或混合式等。安裝位置和角度：安裝太陽能集熱器時，考慮集熱效率最大化，選擇合適的安裝位置和角度，使其能夠充分接受太陽輻射(整體結構如圖1)。

圖1太陽能空調制冷系統

3)吸收式制冷循環。吸收器和發生器設計：確保吸收器和發生器的設計符合實際制冷需求，以提高制冷效果和能效。吸收劑選擇：選擇合適的吸收劑，具有較高的吸收性能和穩定性，以增強系統的制冷能力和可靠性。

4)系統優化與控制策略。熱負荷匹配：根據建筑的實際熱負荷需求，合理調節吸收式空調系統的運行狀態，保持系統在最佳工作點上運行，以提高能效和節能效果。聯動控制：將太陽能吸收式空調系統與其他輔助設備(如風機、水泵等)進行聯動控制，實現能源的協調供給和優化利用。

5)系統管道布置與連接。根據建筑的結構和布局，規劃太陽能空調系統的管道布置方案。確定主要管道的路徑，包括供冷水、制冷劑等管道。進行管道的連接和安裝，確保管道系統的密封性和穩定性[3]。

6)控制系統設計。設計并選擇合適的控制系統，用于監測和控制太陽能空調系統的運行。配置傳感器和控制器，實現對溫度、濕度、風速等參數的監測和調節?？紤]自動化控制、智能調度等功能，提高系統的能效和運行效果。

7)系統調試與優化。完成太陽能空調系統的安裝后，進行系統的調試和優化工作。對設備進行啟動和運行測試，調整控制參數和策略，以達到最佳的能效和舒適性。監測系統運行數據，評估系統的性能指標，并根據需要進行進一步的優化。

8)定期維護與監測。維護保養：定期對太陽能集熱器、吸收器、發生器等關鍵部件進行清洗和維護，確保系統的正常運行和長期穩定性。監測與調試：通過監測系統的運行數據和性能參數，及時發現和解決問題，保證系統的高效運行。

2.2.3 廢熱回收技術的集成與操作

1)廢熱回收技術選型根據系統評估結果和需求確定適合的廢熱回收技術，如煙氣余熱回收、冷凝余熱回收等?？紤]技術可行性、經濟性和適用性等因素，選擇最佳的廢熱回收技術。

2)設備選型與布置。根據選定的廢熱回收技術，根據建筑的結構和布局，進行設備的布置設計。確保設備的位置合理，便于廢熱回收，并與建筑系統連接。

3)廢熱回收系統集成。進行廢熱回收設備與原有建筑暖通空調制冷系統的集成。確保廢熱回收設備與其他系統之間的管道和電氣連接。根據廢熱回收技術的要求，進行系統的調整和優化。如冷凝余熱回收中，調整冷凝溫度和壓力，以最大限度地回收熱量。

4)操作與監控。進行廢熱回收系統的操作和監控。根據系統要求，設置合適的運行參數，如流量、溫度等。監測廢熱回收系統的運行狀態和性能指標，如回收熱量、能效等。定期檢查設備和管道的運行情況，確保正常運行[4]。

5)數據分析與優化。收集廢熱回收系統的運行數據，包括能耗數據、回收熱量數據等。進行數據分析和評估，評估廢熱回收系統的性能和效果，并與設計要求進行比較。根據評估結果，優化系統運行策略，如調整運行參數、改善系統布局等，以進一步提高能源利用效率。

2.3 智能控制

2.3.1 控制系統的安裝和配置

1)需求分析。對建筑的暖通空調制冷系統進行需求分析，確定需要監測和控制的參數，如溫度、濕度、壓力、流量等。確定系統的目標，如提高能效、提升舒適性、優化運行等。

2)控制設備選型。根據系統需求，選擇合適的控制設備，包括傳感器、執行器、控制器等。考慮設備的性能、精度、可靠性和兼容性等因素，確保選型與系統要求相匹配。

3)控制系統布線與安裝。根據建筑結構和布局，規劃控制系統的布線方案。確保傳感器、執行器和控制器之間的連線通暢，避免信號干擾。進行控制設備的安裝，如固定傳感器、連接執行器，并確保安裝牢固、接線正確。

4)數據采集與傳輸。配置傳感器和執行器，確保準確采集和傳輸數據。根據需要，選擇合適的通信協議和接口。連接傳感器和執行器與控制器，建立數據傳輸路徑。確保數據傳輸的穩定性和可靠性[5]。

5)控制系統配置。配置控制器，并設定控制策略。根據系統需求和目標，設置相關參數，如溫度設定值、開關時間等。根據具體情況，進行控制算法的選擇和調整，以優化系統的運行效果。

6)系統聯動與集成。對控制系統進行聯動與集成。如將暖通空調系統、照明系統、窗簾系統等進行整合，實現綜合控制和協同運行。配置相應的控制邏輯和觸發條件，確保系統之間的協調和互動。

7)監測與遠程控制。配置系統監測和遠程控制功能。通過網絡連接，實現對控制系統的遠程監測和操作。設置報警和故障提示功能，及時發現和處理異常情況。

2.3.2 傳感器和監測設備的部署

1)確定監測需求。對建筑的暖通空調制冷系統進行需求分析，確定需要監測的參數和指標。這可能包括溫度、濕度、壓力、流量、能耗等。根據系統的特點和目標，確定關鍵的監測需求，以提供有效的數據支持。

2)選擇合適的傳感器和監測設備。根據監測需求，選擇適合的傳感器和監測設備。例如，溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電能表等?？紤]設備的性能、準確度、可靠性、穩定性和兼容性等因素，確保選型與監測需求相匹配。

3)確定傳感器和監測設備的數量和位置。根據監測需求和建筑布局，確定傳感器和監測設備的數量和位置。考慮監測點的代表性和覆蓋范圍，選擇合適的位置安裝傳感器和監測設備。

4)安裝傳感器和監測設備。在確定的位置上安裝傳感器和監測設備。確保設備牢固安裝，與建筑系統連接穩定可靠。針對不同類型的傳感器和監測設備，根據其安裝要求進行正確的安裝。例如，對于溫度傳感器，應放置在合適的位置，并避免直接陽光照射或熱源附近。

5)連接傳感器和監測設備。進行傳感器和監測設備與控制系統之間的連接。根據傳感器和監測設備的接口類型，選擇合適的連線方式，如有線連接、無線連接等。確保信號傳輸的穩定性和可靠性，避免干擾和數據丟失。

6)校準和調試。對安裝好的傳感器和監測設備進行校準和調試，以確保其準確度和精度。根據廠家提供的說明書，進行相關參數的設置和校準操作。

7)數據采集與分析。在控制系統中配置相關的數據采集和分析功能。確保傳感器和監測設備的數據能夠被正確采集和記錄。在數據采集的基礎上，進行數據分析和處理，得出有關建筑暖通空調制冷系統性能和效果的結論。

2.4 變頻技術的應用

1)變頻壓縮機。采用變頻壓縮機：傳統的定頻壓縮機在制冷系統中工作時只有兩個狀態，開或關，無法根據實際負荷需求進行調節。而變頻壓縮機則可以根據室內溫度需求自動調節轉速，以達到節能目的。負載匹配：通過變頻控制，使壓縮機能夠根據室內負荷需求實時調整工作狀態，避免了定頻壓縮機因過大或過小負荷而產生的能耗浪費。

2)變頻風機。采用變頻風機：傳統的風機系統通常采用恒速運行，無法根據實際需求進行調節。而變頻風機可以根據空調負荷的大小來調整風量，提高風機系統的能效。風量自適應：利用變頻技術，實現風機系統的風量自適應，根據室內空調負荷的變化自動調整風機轉速，避免不必要的能耗損失。

3)變頻泵組。采用變頻泵組：傳統的水泵系統通常采用恒速運行，無法根據實際需求進行調節。而變頻泵組可以根據冷熱水供應系統的負荷需求來自動調整水泵的運行頻率和流量，達到節能效果。運行優化：通過變頻技術，可根據實際需要調整水泵的運行頻率，使其在不同負荷情況下工作在最佳狀態，減少能耗浪費。

在實際應用中，需要根據建筑的需求以及變頻設備的性能參數來確定合適的變頻技術應用策略對于變頻設備的選擇和安裝，還應保證設備的質量和可靠性，并進行定期維護和檢修，以確保變頻技術的有效運行和節能效果的持續發揮。

2.5 水蓄冷技術的應用

1)冷水儲存系統設計。儲存系統容量：根據建筑的冷卻負荷和運行需求，合理確定冷水儲存系統的容量?？紤]到實際情況和經濟性，可以采用地下水槽、水塔或水庫等形式進行冷水儲存。儲存系統絕熱設計：確保冷水儲存系統具備良好的絕熱性能，減少冷水在儲存過程中的溫度損失，提高儲存效果。

2)優化運行策略。低峰時段充電：利用低峰時段的較低電力負荷，啟動制冷設備，將冷水儲存到冷水儲存系統中。這樣可以利用低成本的電能來制冷并將冷水儲存起來，為高峰時段的制冷提供支持。高峰時段放電：在高峰時段，通過控制冷水循環泵或調節閥門等手段，將儲存的冷水釋放出來，用于建筑的制冷需求。這樣可以減輕制冷設備負荷，降低系統的能耗。

3)系統優化與聯動控制。調整冷卻水溫差：根據實際需要和環境條件，合理調節冷卻水溫差，以提高水蓄冷系統的制冷效果和能效。與其他系統的聯動控制：與建筑的照明、排風系統等進行聯動控制，通過智能控制系統實現系統之間的協同調度，進一步提高整體的能耗效率。

4)定期檢修與維護。定期清洗系統：定期對水蓄冷系統進行清洗和消毒，保證冷水質量達到要求，避免因污染影響系統性能。檢查儲存設施：定期檢查和維護冷水儲存設施，包括檢查絕熱層是否完好、管道是否漏水等，確保系統正常運行。

水蓄冷技術的具體應用策略需要結合建筑的需求和制冷負荷特點進行綜合考慮，同時還需充分考慮建筑所處的氣候條件、電力價格以及設備成本等因素，以達到最優的節能效果。此外，對于水蓄冷系統的選型、設計和安裝，需要依據相關標準和規范進行，并進行定期的監測和維護，以確保系統的可靠性和性能穩定性。

2.6 定期維護和故障排除

1)定期維護。制定維護計劃：根據系統類型和使用情況，制定定期維護計劃，并記錄相關信息，如維護日期、操作內容等。清潔和更換過濾器：定期清潔或更換空氣處理單元和機組的過濾器，以確?？諝饬鲃訒惩?，并減少灰塵和污染物對系統的影響。檢查和清理冷凝器和蒸發器：定期檢查和清理冷凝器和蒸發器表面的污垢，以提高傳熱效率。校準溫度和濕度控制器：定期校準溫度和濕度控制器，確保其準確性和穩定性。檢查電氣線路和連接：檢查電氣線路和連接是否松動或損壞，修復或更換受損部分。檢查管道和閥門：檢查管道和閥門是否有泄漏或損壞，修復或更換受損部分。驗證系統運行參數：檢查系統的運行參數，如壓力、流量、溫度等，確保其符合設計要求。

2)故障排除。收集故障信息：當系統出現故障時，及時收集相關信息，如故障現象、出現時間等，以便更好地進行故障排除。檢查電源和電路：首先檢查電源和電路是否正常工作，確保供電充足且沒有電路中斷或短路。檢查傳感器和控制器：檢查傳感器和控制器的工作狀態，確保其準確性和穩定性。檢查設備和元件：檢查各設備和元件的運行狀態，如壓縮機、風機、泵等，確保其正常運轉和無異常噪音。清潔和維修：根據故障類型，采取相應的清潔和維修措施，如清洗堵塞的管道、更換損壞的部件等。測試和調試：在排除故障后，進行系統測試和調試，確保系統恢復正常運行并達到預期的性能要求。

3 結語

綜上所述，隨著全球環境保護意識的不斷提高和可持續發展的追求，建筑暖通空調制冷系統中的環保節能技術正越來越受到關注和重視。各種創新技術的出現和應用，如高效能源利用、智能控制與優化、建筑外觀與隔熱材料以及智能化監控與維護等，為實現節能減排、提高系統性能和室內舒適度提供了廣闊的空間。然而，仍然存在挑戰和機遇，需要更多的研究和工程實踐來推動環保節能技術在建筑暖通空調制冷系統中的應用。未來，有信心通過不懈的努力，推動建筑行業朝著更加環保、節能和可持續的方向發展，為人類創造更加宜居的生活環境。