暖通空调系统节能技术探讨

暖通空调系统节能技术探讨

作者：陈华

来源：《城市建设理论研究》2013年第28期

摘要：暖通空调系统是现代建筑中非常重要的组成部分，该系统节能水平在绿色节能建筑能耗中也起着非常重要的作用，因此被认为是具有战略性的问题，要实现暖通空调系统节能则必须从设计入手，研发更为高效的节能系统，并在整个施工中实施全过程控制确保施工质量方能最终实现更为高效的节能效果。本文探讨了暖通空调系统节能技术

关键词：暖通；空调系统；节能技术；应用

中图分类号：TB494 文献标识码：A

暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着举足轻重的作用。节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。同时，我们各行业的每一名暖通专业的工作者，都有义务在空调节能的领域里积极地争取所有可能挽回的能量。

一、暖通空调系统节能技术的重要性

能源为经济的发展提供了动力，但是由于各种原因，能源的发展往往滞后于经济的发展。近几年，中国的国民生产总值的增长率维持在约10%，但是能源的增长率只有3%～4%。这样的形势要求我们必须节能。此外，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。今年6 月22日广州用电负荷第4 次刷新历史纪录，达到842.5 万kW，据介绍现阶段广州空调系统的负荷就占用电负荷1/3 以上，在炎热的夏天，如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20~50%完全可能。因此，采用合理的措施和策略来节约空调能耗，对我国来说可以节约资源、保护环境，而且可避免不必要的电力建设投资；对用户来说则可减少空调运行费用的开支，其经济性是显而易见的。在某种程度上，综合利用各种技术措施达到空调节能，有利于国民经济的可持续发展，是一件利国利民的好事。

二、暖通空调系统节能技术的应用

1、科学设置计算负荷值

冷热负荷是空调与供暖工程设计中最重要的基础数据，是确定供暖与空调冷、热源容量，空气处理设备能力，输送管道尺寸等的依据。目前，有些设计人员在施工图设计阶段，往往不加区别地将设计手册或技术措施中的单位建筑面积冷、热负荷指标直接用作确定施工图设计阶段空调与供暖冷、热负荷的依据，导致冷热源设备装机容量偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大、管道直径偏大的“四大”现象。其结果是工程的初投资增高，运行费用和能耗增大，给国家和投资方造成巨大损失。在方案设计和初步设计阶段，由于建筑设计还达不到给出详细构造、门窗尺寸等深度，不能满足供暖与空调负荷计算的需要。在统计过程中普遍发现，由于各个工程的实际情况千差万别，所以计算得出的负荷指标有较大差异，数值分布比较离散，回归结果很难获得理想的相关系数。因此，不得不采取分上、下限用两条曲线来进行回归。

2、合理选择设计方案

空调系统新风量的大小不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关，而且关系到人体的健康，设计人员进行工程设计时，不应随意增加或减少。另外，在人员密度相对较大且变化较大的房间，宜采用新风需求控制，即根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量，使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内；风机盘管机组加新风空调系统的新风口应单独设置，或布置在风机盘管机组出风口的旁边，不应将新风接至风机盘管机组的回风吸入口处，以免减少新风量或削弱风机盘管处理室内回风的能力。房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温、湿度控制管理。全空气空调系统具有易于改变新、回风比例，必要时可实现全新风运行，从而获得较大的节能效益和环境效益，且易于集中处理噪声、过滤净化和控制空调区的温、湿度，设备集中，方便维修和管理等优点；建筑空间高度大于或等于10m且体积大10000m3时，宜采用分层空调系统。与全室性空调方式相比，分层空调系统夏季可节省冷量30%左右，因此，能减少运行能耗和初投资。对于民用建筑中的中庭等高大空间，通常来说，人员在底层活动，因此舒适性范围大约为地面以上2m—3m。采用分层空调，其目的是将这部分范围的空气参数控制在使用要求之内，3m以上的空间则处于“不保证”的范畴。

3、水力平衡装置的设置

在供暖与空调水系统中合理地设置水力平衡装置，是系统水力失调、降低系统能耗、创造舒适人工环境的全新解决方案和有效的技术措施，其设置原则如下：对于定流量系统，设计人员应首先通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡，即“设计平衡”；当由于管径、流速等原因的确无法做到“设计平衡”时，应考虑采用静态水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡的方式；当设计认为系统可能出现由于运行管理原因导致水量波动较大时，宜采用阀权度要求较高、阻力较大的动态流量平衡阀；对于变流量系统来说，除了某些需要特定定流量的场所或特殊要求外，不应在系统中设置动态流量平衡阀，而应设置动态压差控制阀；除规模较小的供热系统经过计算可以满足水力平衡外，一般供热系统室外供热管线较长，计算不易达到水力平衡。为了避免设计不当造成水力不平衡，一般供热系统均应在建筑物的热力入口处设置静态水力平衡阀，并应根据水力计算和建筑物内供暖系统所采用的调节方式，决定是否还要设置动态流量平衡阀或动态压差控制阀，否则，出现不平衡问题时将无法调节。经过水力计算需要设置时，对于室内垂直单管跨越式供暖系统，其热力入口处应设置动态流量平衡阀；对于室内双管

供暖系统，其热力入口应设置动态压差控制阀；在组合式空调器、新风机组的供回水管路上宜设置动态平衡电动调节阀，该阀比采用普通的电动调节阀具有更好的调节特性。

4、采用变频应用系统

变频技术在现在空调系统的使用中成为一种必然性，不仅能有效地改造空调系统的某些不足，还能较大地降低能耗、节省运行费用。采取变频技术的原因是:设计人员在进行设备选型时，通常会预留一定的富裕量，事实上设备很少会在全负荷下运行，甚至不可能出现全负荷运行的情况。建筑物由于使用环境的变化，负荷也会发生相应的变化。建筑物的实际负荷会随着室外气候的变化而产生波动。正常情况下，空调设备只能按设备的额定功率运行。当负荷降低时，设备仍以额定功率全负荷输出运行。这就必然造成能量的浪费。如果使用变频技术，使空调设备的输出功率随着负荷的增减而变化，就会起到明显的节能效果。根据空调负荷状况，改变水流量或风流量能有效地实现节能。变风量(VAV)空调系统是通过末端装置来补偿室内负荷的变动，调节室内送风量以维持室温。变水量系统(风机盘管)是通过水量控制的方法来调控温度的。通过对水量、风量及主机的变频控制调节，可以实现所需空调负荷的用时匹配，使其达到节能的目的。

总之，暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全工作效果和产品质量，还关系到国计民生和国家可持续发展的重要行业。因此，有必要对暖通空调系统在节能方面存在的问题给予重视，使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用，使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。

参考文献：

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[4]潘志信，刘曙光.暖通空调工程设计方法与系统分析[M].天津：华中科技大学出版社，2010.