暖通空调节能及新技术问题

暖通空调节能及新技术问题

暖通空调节能及新技术问题

摘要：伴随着建筑能耗的总量呈逐年上升趋势，而暖通空调系统在建筑能耗中占有30%~50%的重要比重。因此需要对能源进行“可持续开发”，建筑节能和环保是实现可持续发展的关键，建筑节能的关键又在于提高能量效率，因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。暖通空调技术的发展对建筑节能有着至关重要的作用，在能源危机的大背景下，节能建筑成为未来建筑发展的方向，随着人们对住宅舒适性及卫生的要求越来越高，绿色建筑也应运而生。以最少的能耗,创造健康、舒适的室内环境,并保护大气环境,这也正是绿色建筑对暖通专业的要求。

关键词：暖通空调节能技术绿色建筑

1 前言

随着生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，从15世纪末通风机的诞生到20世纪初空调的正式诞生至今，空调已经成为家家户户必不可少的家用电器之一。而某些大型居住小区和企事业单位早已经放弃了户型的小型空调改成大型的暖通空调。而中国作为一个发展中国家，暖通空调系统的能耗一直是建筑能耗中的大户，约占整个建筑能耗的35%以上。发展暖通空调系统节能技术是当今发展趋势，研究空调系统的节能技术与应用显得尤为重要。开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。

2 暖通空调

2.1 暖通空调工作原理

暖通空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化，从而使冷冻水的温度降低，然后，被汽化的制冷剂在压缩机作用下，变成高温高压气体，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，又从气体变成了低温低压的液体，同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中，与混风进行冷热交换形成冷风源，通过送风管道送入被调房间，如此循环，在夏季，房间的热量就被冷却水所带走，在流经冷却塔时释放到空气中。

常用的冷冻水水为载冷剂系统的冷冻水管道均为循环式系统，根据用户

的需求情况的不同，按水压特性划分，可分为闭式系统和开式系统两种：按冷、热水管道的设置方式划分，可分为双管制系统、三管制系统、四管制系统：按各末端设备的水流程划分，可分为同程式和异程式系统：按水量划分，可分为定水量和变水量系统。变流量系统中的供、回水温度保持不变，建筑物负荷变化时，通过改变供、回水的流量来适应，该水系统输送的水流量要与建筑物需求相适宜。

2.2 暖通空调的作用与产生的效果

2.2.1 暖通空调的作用

安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。其作用主要包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中，以能够使人体保持热平衡而满足舒适感为目标，在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内，主要以满足生产工艺为标准。

2.2.2 暖通空调对人体的影响

由于建筑物的密闭性逐渐增加，装修档次也越来越高，从而导致室内污染物的滞留量增加及延长停留时间。如烟雾、病菌及从家具、墙面、地毯和油性漆中散发出的多种致病化学物质，加上通风换气量的明显不足，空气在室内循环造成室内空气品质严重不合格如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题，已引起人们的广泛关注。通过通风换气向室内提供大量新鲜空气，是改善空气质量的有效措施。但同时意味着增加新风负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题，从而减少空调的运行耗能。

2.2.3 影响暖通空调的不利因素

在房屋建筑热工设计时，为了能达到房间内有舒适的微气候，需要恰当地利用房屋围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外，还有规划设计、太阳辐射、空气温湿度等几个方面。

2.3 暖通空调的能耗构成及主要特点

暖通空调系统能耗包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备风机和水泵的能耗。室外气候条件、室内设计标准、以及其他设备照明等因素都对暖通空调系统的能源消耗有重要的影响。暖通空调系统的能耗与其它建筑能耗相比有一些特点，首先能量使用效率受到系统设计、选型、运行管理等因素的影响如果系统设计不合理将会降低能源消耗效率。其次室内空气环境的冷热质量也会影响到暖通空调系统的质量。这就要求尽可能多的利用现有天然能源如太阳能、风能、地热能等作为补充。第三，暖通空调系统的冷热是通过交换形式完成的。因此针对这一特定热点，可以采用冷热量回收的方式来节能减排，从而提高能源的使用效益。

2.4 暖通空调的节能技术

（1）从设计入手，合理选择、设计暖通空调系统，使其在高效、经济的状况下运行，设计是工程的龙头，系统设计的优劣直接影响其使用性能。而建筑负荷计算是设计的重要内容之一，当前普遍存在一个现象就是设计工期短，许多设计人员为了节省时间，错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标，直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据，往往使得总负荷偏大，从而导致空调采暖设备偏大，初投资增高，运行费用增加，能量消耗增加。合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计；合理设计建筑形体，以改善既有的微气候；合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室

内微环境的关键部分，主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时，可借助相关软件进行优化设计。

（2）采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。

（3）结合实际情况，合理选择空调冷热源，力求实现冷热源的多元化，随着暖通空调系统的广泛应用，对不可再生能源的消耗也大幅度上升，同时对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理的选择冷热源，已经引起了各方的广泛关注。

(4)加强冷热回收利用的研究运用工作，实现能源利用的最大化，提高暖通空调系统的能源利用率也是实现空调节能的途径之一。热回收主要是通过系统中安装的能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可以减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，达到节能的目的。在选择热回收装置时，应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑，以确定选用合适的热回收装置，从而达到花较少的投资，回收较多的热冷量的目的。

（5）围护结构。建筑维护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有分本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%—6%，而节能却可达20% —40% 。通过改善建筑围护结构的热工性能，在夏季可减少建筑冷、热消耗。首先，提高围护结构组成部件的热工性能，一般通过改善其组成材料的热工性能实现，然后，根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，选择围护结构组合优化设计方案。最后，评估围护结构各部件与组合的技术经济可能性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。

（6）着力开发可再生能源，积极推广新能源。由于空调系统中所使用的高品位、不可再生能源所引起的资源环境问题也日益突出，必须开发一些合理有效的可再生能源以缓解目前的紧张局面。地热能和太阳能等可再生

资源应用于空调制冷，具有一定的优势，而且清洁无污染。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作为冬季热源和夏季冷源，是既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。

（7）规范暖通空调系统运行的管理。暖通空调系统要实现规范化管理和可持续发展，必须加强对暖通空调工作人员的培训和管理，要严格执行空调操作规范和完善制度，提高管理人员的专业技术水545平和道德素质。杜绝无证上岗和无经验施工，对未达到考核要求和规定的人员应二次回炉，重新培训，直到考核合格方可上岗。只有将责任落实到每个工作人员，管理人员才能根据实际情况做出调整，从而达到规定的节能效果，实现系统控制的高水平。此外，政府的相关职能部门应对此工作给予重视和支持，以实现环境效益和社会效益的双丰收。

3 绿色建筑

3.1 绿色建筑理念

（1）节约资源。在建筑设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的节约用水。

（2）节约能源。充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。

（3）回归自然。绿色建筑外部要强调与周边环境相融合，和谐一致、动静互补，做到保护自然生态环境。

3.2 绿色建筑特点

（1）舒适和健康的生活环境：建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。室内空气清新，温、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。

（2）绿色建筑的建造特点包括：对建筑的地理条件有明确的要求，土壤中不存在有毒、有害物质，地温适宜，地下水纯净，地磁适中。

（3）绿色建筑应尽量采用天然材料。建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等，要经过检验处理，确保对人体无害。

（4）绿色建筑还要根据地理条件，设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置，以充分利用环境提供的天然可再生能源。

随着全球气候的变暖，世界各国对建筑节能的关注程度正日益增加。人们越来越认识到，建筑使用能源所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要来源。节能建筑成为建筑发展的必然趋势，绿色建筑也应运而生。

3.3 绿色建筑与暖通空调

（1）绿色理念下建筑暖通空调系统对能源的节约及对资源的高效利用措施分析：绿色建筑能源消耗的最低消耗标准再一次进行了严格控制，其

在原有最底消耗标准值的基础之上再次下调了10％~60％。具体到建筑暖通空调系统节能设计的角度上来说，在优化能源利用的基础上加大对各种清洁可再生能源的利用是极为关键的。

（2）绿色理念下建筑暖通空调系统对建筑热工性能的优化措施分析：对于建筑物而言，其热工性能包括建筑形体系数、建筑遮阳以及建筑保温性能等多个方面的因素。相关实践研究结果表明：对于建筑物而言，其内部所储存大部分热量均是以建筑围护结构传导的方式所散发的。从这一角度上来说，在建筑人暖能耗水平同建筑形体系数增大而保持一定上升趋势的状态作用下，建筑暖通空调系统所涉及到的热量传递速度以及外表面有效散热面积参数均同样呈一定比例的对应增长关系。在建筑暖通空调系统的节能设计时间当中，为针对此类能耗问题进行合理环节与控制，可采取的措施包括：①选用新型材料；②加强建筑门窗制备及安装精度；③加强密封性能在内的多种方式针对空气渗透问题进行合理控制。在此基础之上以新型保温材料的应用提高墙体保温效果，从而使建筑暖通空调系统在实际应用过程当中对于能源的消耗能够始终维持在较低水平。

（3）绿色理念下建筑暖通空调系统对地源热泵技术的应用措施分析：在当前技术条件支持下，地源热泵技术在建筑暖通空调系统中的应用价值是极为突出的。其借助于建筑物周边地下浅层地热资源的充分应用能够在冬季进行供热作业，并在夏季进行制冷作业。在地源热泵技术与建筑暖通空调系统节能设计相融合的过程当中，其针对建筑周边包括地表水、地下水以及土壤在内的各类型等效低温位热能进行有效转移，从而使整个建筑暖通空调系统能够在环境温度较低的情况下，其借助于对储存在地能当中的热量进行有效聚集，从而实现对建筑结构室内环境的供暖处理。与此同时，在环境温度较高的情况下，其同样能够针对室内热量进行收集与释放，从而发挥对建筑结构室内环境的制冷处理。在实践应用过程当中，地源热泵技术所表现出的绿色环保效应是极为显著的。

4 结束语

节能和环保是实现可持续发展的关键。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，从可持续发展理论出发，空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键，这对于节约能源、降低运行费用、促进国民经济发展具有十分重要的意义。我们应当积极开发新能源, 积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用。能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。因此，在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能，空调系统方案要节约能源 充分回收能量，并尽可能利用天然能源，同时采取自控节能等措施

作为一个将来从事暖通专业的工作者，在空调系统的设计和管理过程中，均应对节能降消问题引起足够的重视，在各个环节中均应积极地争取挽回所有可能挽回的能量，并将能源消耗作为衡量系统优劣的一项重要指标。只要我们各方共同努力，空调系统的节能降耗问题是不难解决的。

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