暖通空调的节能设计及新能源利用

暖通空调的节能设计及新能源利用

摘要：为提高暖通空调节能环保效果，现阶段在暖通空调领域已普遍采用了新

能源技术。本文以暖通空调节能设计为入手点，阐述了新能源技术在暖通空调节

能设计中的应用特点。并结合具体项目，对新能源技术在暖通空调节能设计中具

体应用措施进行了简单的分析。

关键词：暖通空调；节能设计；新能源

前言：在我国工业化发展进程中，环境污染、能源短缺问题逐渐凸显，促使绿色、智能化、节能建筑成为建筑业实践发展的主要趋势。而暖通空调是绿色建筑的重

要组成模块，新能源技术在暖通空调节能设计中的合理应用，不仅可以从根本上

解决供暖制冷能源消耗大的问题，而且可以缓解暖通空调运行阶段对环境污染情况。因此，对新能源技术在暖通空调节能设计中的应用进行适当分析非常必要。

一、暖通空调节能设计原则

1、以热舒适指标为指导

温度、平均辐射温度、劳动强度、湿度、风速等均会影响热舒适指标。据此，设计人员应积极寻找上述因素间联系。设置最佳组合方式，促使室内形成舒适度

较高的微气候[1]。

2、满足室内声光色要求

声、光、色是生活环境舒适度的主要影响因素。因此，设计人员应从居住者

心理层面出发，合理调整室内声音、光照及色调。在降低能源损耗的基础上，促

使人们从心理上感到温暖。

3、局部与个体协调运行

在一定条件下，设计人员需要综合分析集体供暖及个体需求。灵活设置各房

间温度及分户热量分摊比例，以保证局部、整体协调稳定。

二、新能源技术在暖通空调节能设计中的应用

1、暖通空调设计案例

某会展中心总建筑面积为178562m2，主要包括展览馆、会议中心、办公楼等模块。由于展览馆规模、展览内容、展览时间、人流具有不确定性，通过对我国

内部会展中心空调负荷统计数据可得出，该展览馆单位面积空调负荷最大及最小

值分别为415W/m2、259W/m2。整体空调负荷变化幅度较大。

2、地热能热泵及蓄冰系统在暖通空调冷热源节能设计中应用

通过对上述项目中展览馆淡季、旺季运行周期进行分析，得出该展览馆总冷

量及总热量分别为28562kW、13856kW，而会议中心总冷量及总热量分别为

6325kW、5789kW。基于此，设计人员可以结合展览馆空调负荷分布规律。采用

蓄冰系统、地热能热泵分别作为暖通空调冷源、热源。其中在冷源设计中，主要

设定由蓄冰装置、双工况冷水机组承担日空调负荷的百分之七十五；而剩余百分

之二十的日空调负荷，则由基载冷水机组承担。这种情况下，即使该建筑展览馆

全部开放，也可以通过蓄冰装置、双工况冷水机组、基载冷水机组联合供冷的方式，满足外界天气最炎热运行要求。同时根据该建筑特殊情况，在制冰蓄冷系统

配置时，可根据该建筑旺季负荷分布，进行合理计算。即利用负荷计算软件，对

冷负荷进行24小时逐时段计算。

地源热泵主要是利用土壤、地下水作为热源。通过输入少量电能或其他高品

位能源，可以促使低温热源向高温热源稳步转移。在该建筑热源设置过程中，主

要利用地球浅表土壤作为低位热源。通过埋管式地源热泵的设置，为展览馆、会

议中心等模块提供稳定的热源供应。

3、新风预处理及分层空调技术在暖通空调通风节能设计中的应用

根据该建筑运行中对湿度的较高要求，可选择除湿式的新风预处理系统，分

别控制建筑内部温度、湿度，以提高制冷量控制精度，避免冷热抵消、或者低位

设备漏电等对制冷量的影响。在除湿式新风预处理系统设计的基础上，考虑到该

建筑空调区高度与大空间高度之比在0.45以下。因此，可采用分层空调技术[2]。在建筑展览厅内四角分别设置空调机房。利用下部侧送下回、上部排风的方式，

进行气流组织。同时在建筑内南北侧10m高度位置设置两条宽度为1.80m的长管道廊道。并在回风口东西两端侧墙3.8m位置设置回风管道。随后利用球型喷口

侧送的方式，将送风区域划分为远近两个模块。以避免展位遮挡导致的回流不均

情况。其中远送风区域喷口主要位于送风口25-30m位置，安装高度为8.5m；而

近送风区域喷口主要位于送风口1-12m区域，安装高度主要为6.9m。具体送风

参数如表1：

4、变频节能技术在暖通空调送水节能设计中的应用

由于该建筑同时运行概率较低，且冷源、热源中心距离各模块较远，存在较

大的阻力，因此，在该暖通空调水系统设计过程中可采用变频节能技术。即将整

体水系统设置为二次泵便流量体系。经板式换热器、基载环路连接，形成固定蓄

冷系统。随后以固定蓄冷系统一侧作为空调一次水系统，即定流量系统。而二次

变频泵则可向各展览用户侧输送5℃的空调冷水。在一次泵环路中，主要包括供

回水温度传感器、流量检测器等几个模块，依据预先计算负荷要求，设计人员可

以关空调运行费用最低为目的。将主机、基载机、板式换热器与水泵一一对应，

以实现上下载控制运行[3]。一般一次水系统所应用的水泵主要为平坦型特性曲线

水泵。在具体设计时，可根据展览馆空调用户个数，设置四组二次变频泵。每组

二次变频泵内具有两台水泵，一备一用。其中一台水泵在运行频率为50.0Hz时，可达到该建筑暖通空调设计流量的百分之七十。

考虑到该建筑可能运行最小规模为百分之五十标准的小展览厅，因此，可采

用压差控制的模式，在最不利环路供回水干管上设置压差传感器。并以最大压差

测量值作为二次泵频率控制标准。结合建筑用户工作需求，为每一空调用户配置

两个压差传感器。在这个基础上，根据压差控制时变频器正常运行最小流量标准，在二次泵进出口位置合理设置旁通调节阀，以便在变频故障时用户侧可变流量运行。

总结：

综上所述，暖通空调是建筑中能源消耗的主要模块之一，其与温室效应、臭

氧层破坏等环境问题具有紧密的联系。因此，为缓解建筑暖通空调应用阶段出现

的不可再生能源损耗问题，暖通空调设计人员可利用暖通空调节能设计契机，引

入可再生能源暖通空调新技术。利用新能源技术清洁、无污染、可再生优势，推

动绿色建筑可持续运转。

参考文献：

[1]荆通, 于涛, 田顺,等. 暖通空调系统的节能设计[J]. 区域供热, 2017(4):79-82.

[2]刘燕杰. 暖通空调领域新能源热泵技术应用研究[J]. 科技经济导刊, 2017(5):323-323.