浅谈暖通空调的节能设计

浅谈暖通空调的节能设计
引言
建筑的各项耗能中，暖通空调设备的耗能情况最为严重，其耗能量约占总耗能量的40%以上，因此，暖通空调系统中的节能设计也就成为了摆在空调系统工程师面前的一个最重要的难题，而这对暖通空调系统快速的发展也是有着重要的现实意义的。

一、暖通空调系统节能的设计首要考虑的问题
1、要合理的选择冷热源型式。

在设计暖通空调节能系统时，要根据具体的工程建筑选择实用有效的冷热源系统。

一般来说，当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。

而从能量利用效率上来看，其中以热电站的效率最高，其次是热泵技术。

目前应用最广的是以电力驱动压缩机制冷机组，也有少部分采用内燃机驱动压缩机的制冷机组。

按冷凝器冷却方式有水冷式冷水机组、风冷式冷水机组、蒸发冷凝式冷水机组。

蒸发冷凝式结合了水冷式冷却效率高和风冷式机组外形紧凑可室外安装的优点，且相比风冷机组节能效果显著，应用越来越广泛。

设计时根据当地的气候、地表水、地下水、工厂废热资源等情况，在无市政热源且需制热的项目中有条件时优先采用热泵系统。

通过科学的分析，设计人员在设计时，就可以根据建筑自特点，选择合理可行的热源系统。

2、在设计时必须考虑到减少热媒介输送過程中能耗的主要措施。

一是在材料的选用上，可以选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温节能。

二是在能量输送系统管理的设计上，可以选用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试，采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术，以便有效的实现对管网流量的合理分配和控制，提高输送能量的效率，以达到节能的效果。

三是在设计时考虑实用性强的动力传输系统，以保证在实际施工和使用中实现节能的效果。

可以选用效率高、部分负荷特性好和大温差、低流速、低摩阻管道，输送效率高的载能介质的动力设备，这样可以有效的减少输送过程的能耗，节约能源。

3、在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统，采用科学的空调方式有效的降低负荷。

在暖通系统的设计上，采用不同功能、不同朝向、内外区系统分开设置或分环设置，或采用多分区新风机、多分区空调机系统，对内外区分别输送不同参数的空气，风量也可分别调节与控制，从而避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象。

例如变风量（VAV）系统、变露点送风系统、辐射板供冷与供热系统、变水量系统、水环热泵系统、变制冷剂流量（VRV）系统、多分区新风机、多分区空调机系统等都具有节能的优点，分析环境控制场合的特点和各种系统具有的特点，使二者有最佳的配合，从而达到既经济又节能的目的。

二、暖通空调节能设计
1、围护结构的节能设计
在暖通空调系统设计初期，需实地考察房屋围护结构的热导性，利用其优点来抵抗室外低温。

提高建筑围护结构热工的性能，降低热负荷是我国在考虑建筑节能的主线，将建筑物与周围环境同时纳入整体考虑环节，管路系统设计的简约，使管材消耗量减少，便于施工操作，节省国家能源资源并对环境实施重点保护。

2、采用高效的节能设备
空调系统用电量大，在用电高峰期间，往往会造成供电紧张，空调可以采用蓄冷水池，缓解电能源耗能。

在现实情况中，结合当地情况，选用节能、性能优良的设备。

建立能量循环使用系统，高层建筑中的排风与进风量均很大，应将排风所带能量进行适当的回收；回收利用空调夏季冷凝热，随着人民生活水平的稳步提高，生活热水需求量增大，研究利用将冷凝热回收加热生活用水，减少冷凝热对环境的影响，并节省生活热水所产生的能量浪费，达到节水节电效果，另外，暖通空调系统耗能特点是大量余热的浪费，在现实中没有加以利用，造成了资源极大浪费，安装热回收装置，用来调节空调系统运行过程中两种不同的流体，进行全热传递，减少消耗热源能量，达到暖通空调节能目标。

通过结合工程实践，尤其是对于建筑中所采用的制冷空调产品应当提出更高的节能要求，应当选择能效比较高的制冷空调产品；选择带有能量调节装置的制冷机，运行时与台数控制相结合，可适应不同负荷时节能要求。

同时对冷冻水与冷却水须进行防腐防垢杀菌处理，使设备保持高效节能；选择输送系数较高的水泵与通风机；输送系数为显热量与输入功率之比要求水泵TF≥30（供冷）和TF≥200（供热），通风机TF≥4。

3、采用高效的节能系统
通过对暖通空调系统的设计，使其在高效经济的状况下运行，暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能，空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。

因此，设计时一定要在基本的空调系统设计原则的基础上改善，例如新风系统的设计，通过工程实践表明，可以利用新风的冷量，采用新回风混合或是全新风来供冷，而不用开制冷机。

分析结果表明，新风量如果能够从最小新风量到全新风变化，在春秋季可以节约近60%的能耗。

全年累计变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量所需的供冷量少将近20%，所以充分利用低温室外新风的节能效果是很明显的，保证空调系统的高效运行。

4、适宜采用配有能量回收装置的空调器
对于暖通空调的节能设计中，经常由于空调房间某些工艺要求将空调系统设计成直流系统，其排风和室外新风之间的温差在冬夏季很大，而这部分排风又带有一些污染物，所以不能直接进入空调系统，此时应对排风进行显热回收。

（1）制冷机冷凝热回收。

通常蒸汽压缩式制冷机组或空气源热泵产生的冷凝热热量是机组制冷量的1.15～1.3倍，消耗大量电能只制取了空调用冷量，而把大量热能释放到空气中，造成大气热污染和热岛效应，若对此加以利用可制取生活热水，而所增加设备费用2年就可以回收。

（2）空气热回收。

对于有转轮式、板式、板翅式、热管式、中间热媒式等，显热回收效率可达50%～70%，全热回收效率可达70%～85%。

按照《通风空调系统运行管理规范》的规定，符合下列条件之一时，应装设热回收装置应当设有集中排风系统的风量≥3000m3/h的直流式空调系统，当新风与排风的温度差≥8摄氏度时；同时应当设有集中排风系统的风量≥1000m3/h，新风比≥40%的空调系统，当新风与排风的温度差≥8摄氏度时应当设有独立新风和排风的系统。

5、排风余热回收技术的应用
利用热回收装置对排风和新风进行热交换，可以降低新风温度和湿度。

在排风出口安装热交换器，排风和新风分别通过各自的通道进行间接接触换热，利用排风余热来预热新风，从而达到回收排风余热的目的。

这样做不仅节能，还改善了室内空气流通的质量。

四、结束语
总之，暖通空调能耗虽然在建筑能耗中占有很大的比重，但其节能潜力是巨大的。

对于现有的建筑应该重点加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗，提高运行管理人员的节能意识，培养责任心强的运行管理人员。

在设计阶段合理确定好室内设计参数，准确动态地计算出建筑冷热负荷，积极地采用现有节能技术，提高暖通空调系统的能效。