浅析暖通空调节能技术的优化控制

浅析暖通空调节能技术的优化控制

发表时间：2017-12-18T09:39:15.310Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：王赞清

[导读] 摘要：本文主要介绍了节能暖通空调系统，以及分析了暖通空调新技术的应用，并探讨暖通空调节能技术的优化控制措施。

佛山市顺德区境泓机电工程有限公司 528300

摘要：本文主要介绍了节能暖通空调系统，以及分析了暖通空调新技术的应用，并探讨暖通空调节能技术的优化控制措施。

关键词：暖通空调；节能技术；应用；优化控制

我国的科技技术在不断发展和创新，社会也在发展中不断进步，促使整个建筑行业也在快速发展。在发展建筑行业的过程中，将节约能源及提高建筑舒适性放在首位，尤其是对能源有效利用率的提高是非常重要的。只有在建筑发展的过程中，不断提高整体的能源利用率及施工设计注重节能性是维持建筑事业持续发展的根本。同时，在建设节能建筑的过程中，制订、实施有效的节能方案，减少建设材料的使用，降低人力的消耗是提高能源利用率的重要措施。

一、节能暖通空调系统

空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及辅助部件组成，如图1所示。其工作过程如下：压缩过程-制冷剂（气态）通过压缩机受压后，压力增大且温度上升；冷凝过程-高温高压制冷剂气体通过管路输送至冷凝器，通过冷凝器换热（放热），制冷剂温度降低压力不变，此时制冷剂由气态转化为液态；减压过程-在制冷剂通过膨胀阀（或节流部件）时，制冷剂压力降低，制冷剂膨胀，此时制冷剂为低温低压状态（液态）；蒸发过程-膨胀后的制冷剂进入蒸发器，在蒸发器内与外界换热（吸热）即制冷，制冷剂吸收热量由液态向气态转化；蒸发后的制冷剂再次被吸附压缩机，从而实现整个制冷过程。

从公式中可以看出，无论是活塞式压缩机，还是螺杆式压缩机，其产生的制冷量都与频率成正比，只要电源频率确定，在某一工况下压缩机产生冷量就基本确定了。

变频技术在现代空调中的应用越来越广泛，在日本变频空调的应用已超过80%，相关研究表明，通过对压缩机、风机以及泵上使用变频调速装置，可以达到节电30%以上。

（二）温湿度独立控制技术

空调系统中的功能，是对温度和湿度调节。一般除湿负荷占到空调负荷的30%～50%，这样大量的显热负荷也用低温冷媒处理，导致冷源效率低下。近年来此领域的一个重要方向就是采用温度湿度独立控制的空调方式。将室外新风除湿后送入室内，可用于消除室内产湿，并满足新鲜空气的要求，而独立的水系统使用18～20℃的冷水循环即可满足要求，通过辐射或对流型末端来消除室内显热。这一方面可以避免采用冷凝式除湿时为了调节相对湿度进行再热而导致的冷热抵消，还可以用高温冷源吸收显热，使冷源效率大幅度提高。同时这种方式还可以改善室内空气质量，因此普遍认为是未来主流空调方式。不过该项技术尚有难点，如新风的高效除湿。华南理工大学近年来开发的除湿转轮，可以进一步发展成为湿度独立控制的新风处理方式。

（三）蓄冷技术

蓄冷技术是一种利用昼夜电力负荷差异，在夜间或电力不紧张时用制冷机组制冰，使水的潜热以冰的形式存贮起来，在白天电力紧张时，进行融冰释放冷量，从而达到削峰填谷的目的。虽然整个制冷过程并不能节能，但是在一定程度上可以有效缓解用电高峰时期电力紧

张的状况，在地区电力价格为阶梯电价时，可以节约用电费用。

（四）数字化管理节能控制技术

运行管理对于暖通空调具有重要的作用，系统的运行节能控制可以弥补能源设计或管理模式存在的缺陷，通过对设备的运行控制，可以促进能源精确合理的消耗。最理想的状态是通过数字化自动控制系统实现节能控制。自动控制系统主要的功能是进行监测、管理和测量建筑物内的各种设备以保证设备可靠安全运行，节省人力和能源。因此，实现建筑智能化，加强空调的自控系统管理，对空调节能有着重要的作用。

（五）热泵技术

热泵是把处于低温位的热量输送至高温位的设备，其工作原理与制冷原理相同，与普通制冷空调系统相比较，增加了1个四通阀。如果说电加热产生的热能为1，那么热泵可以产生的热能为3～4，由此可以看出热泵是非常节能且环保的产热方式。由于煤电的转化效率约为30%，这就意味着，热泵的效率系数COP大于3，才具有真正的节能价值。热泵技术是一项成熟技术，其真正难点在于提高效率系数COP大于3。即使这样，热泵技术在许多场合应用都能起到节能作用，如：有电无集中供暖的地区；对燃煤限制的地区等。

另外，随着近年来国外技术的发展，热泵技术的效率系数已逐渐突破3，例如：日本推出的以二氧化碳为工质的热泵型热水器，其效率系数超过3接近4；研制的空调系统在冬季供热时其效率系数已接近4。

三、暖通空调节能技术的优化控制措施

（一）优化控制选择冷水机组的措施

在集中式空调中，冷水机组是核心部件，其能耗占整个空调系统总耗能的90%以上。冷水机组有吸收式冷水机组和压缩循环冷水机组这两种基本类型。现在，市面上共有往复式压缩机冷水机组、离心式冷水机组、螺杆式冷水机组和涡旋式冷水机组这四种压缩循环冷水机组。在运行工况较复杂的情况下，常常会使用螺杆式冷水机组。螺杆式冷水机组属于高压制冷剂的大容量冷水机，其采用螺杆压缩机，可靠性高且运动部件少。然而，在暖通空调工程中，常常使用的是后三种。在具体工程中，可以根据实际状况选择冷水机组类型。

（二）优化控制选择暖通空调的措施

根据空气调节范围，空调系统可以分成集中式空调、室内移动式空调和分体式空调。通常情况下，集中式空调在整个系统中循环更加方便，集中式空调效率高、整体占用面积小、能耗低，适用于办公场所、大型设施和住宅小区。室内移动式空调的机组都比较小巧，更加适合零散住户使用。分体式空调是借助单个机组对多个或者是一个房间进行制冷的系统。目前，很多住户使用集中式空调。无论是性能，还是节能效果等都最佳，远远优于室内移动式空调和分体式空调。考虑到节能效果，首选集中式空调。

（三）优化控制暖通空调的节能设计

在暖通空调的节能设计过程中需要注意以下几点：①收集统计数据，对各个地区的建筑布局、人群特点、建筑用途、不同气候特征和建筑类型等细节进行统计分析；②在建筑过程中，要细致地计算、分析其维护结构；③对设计参数指标，比如新风量、室内温度、用水量、湿度和光照度等进行合理的选择；④对建筑供热量和供冷量的需求进行比较精确的计算，选择提供给空调系统合理的参数；⑤在选择空调系统的过程中，要因地制宜，避免浪费能源及机组闲置。

总结

在暖通空调节能技术的优化控制过程中，通过优化整体的技术设计来提高节能效果，能够避免人为浪费能源。在优化控制暖通空调节能技术时，常常需要利用热回收技术、变频技术等空调新技术，以有效提高能源利用效率。因此，当前建筑节能的重点就是暖通空调系统的节能，建筑系统节能的基础是对节能技术的优化控制进行深入的研究，加快开发、应用新技术的速度，提高建筑的舒适度，从而降低能源消耗。

参考文献：

[1]暖通空调节能技术的优化控制_莫艺扬

[2]暖通空调节能技术研究_刘春杰

[3]关于暖通空调节能技术的探讨_黄南飞