浅谈暖通空调系统的节能

李　辉

摘要:暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,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。通过暖通空调系统节能的研究与应用,必将产生显著的环境和社会效益。

关键词:暖通空调系统 节能 意义 原则 措施

0 引言

空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境,但随着全球能源危机的出现,节能降耗成为空调系统设计、运行和管理中的关键环节。

1 暖通空调系统节能的重要意义

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。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,使得地球资源目益匮乏,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。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,是一件利国利民的好事。

2 暖通空调节能技术的原则

2.1 舒适性与节能之间的矛盾统一 ①以节能为原则,将热舒适指标PMV在工程中加以实际应用,即利用支配热舒适的六个因素(温度、湿度、平均辐射温度、风速、衣服热在阻、劳动强度)的巧妙组合,达到舒适和节能的协调。如大空间建筑内对“可感气流”的用PMV传感器对热环境进行优化控制。②满足个人需求,不强求全面统一(温度、湿度),个人与全体兼顾,对节能和控制的灵活性均有利。③满足新的舒适要求,尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境,但对于生活环境中的声(燥声)、光(照明)、色(色彩)要求同样应予以满足。这有利于满足人的舒适感,实现动态自然境界,这对节能是利的。④控制室内空气品质。有关为消除O2、VOC、浮游尘埃、细菌、臭味等的通内量的研究一直都在进行中。总的发展趋势是通风量应增大,应注意室内进、排风的气流组织,以便有效地利用室内的通风量。

2.2 能源利用与环境保护之间的矛盾统一 ①提高化石燃料的利用效率。选择合理的供能(冷、热)方式,以减少CO2的排放量,例如总能系统可以获得最佳的一次能源利用效率,对环境的影响为最小。②低温热能(低位热源)的应用。按质用能,先“功”后“热”是用能的原则,因为HVAC技术中末端设备的空气温度或水温均在60℃以下,直接用电加热就极不合理。在选用热媒时,应采用“高温”冷水和“低温”热水,因而辐射空调方式是符合这一原则的。为了利用冬季大气中的低位热量,风冷热泵也是很节能的装置。此外,由于它排给大气的那部热量被循环使用,其排热影响就小于直接燃烧化石燃料的供暖方式。③“未利用能”的利用,如太阳能、江河水、地热等都是符合上述原则的。

3 暖通空调节能的具体措施

空调技术无不环绕着节能和优化环境的思路来发展,常见的一些方法如下:

3.1 建筑节能 建筑节能是空调系统节能的基础,解决好建筑节能的矛盾是设计水平的体现,平面、朝向、窗户结构和材料的确定,以及起遮阳作用的挑檐的处理等,对养活维护结构的空调负荷起到重要作用。

3.2 传统空调技术的应用 70年代中期以来行之有效的空调节能方法应采用和改进,这些技术主要有:排风中热量的回收;水蓄热(冷)技术;热泵的应用;变风量系统(VAV);变水量系统(VWV)。现在的许多节能技术都是从它们发展起来的。

3.3 舒适、节能、灵活性相结合的各种方法,主要体现在空调方式方面:①大中型办公楼建筑内外分区。为提高灵活性和能源利用合理性,在过去常规的分区基础上,有的把外区做成独立的热泵单元方式,内区热源则可采用区域供热供冷(DHC)、集中吸收式制冷方式等。也有采用闭环水热源单元热泵方式,把内区排热作为外区热泵供热的热源。②不分内外区的中小型办公楼。采用新型的机组方式,如:穿墙式空调机组(TWU),有立式和卧式,有的可供新风并有排风热回收器,建筑立面应有协调设计;VRV系统,即冷剂可变系统,一个室外机可拖达十台室内机,压缩机变频调整,在节能方面十分占优势,这种系统同样可配置有排风热回收的新风系统。③窗际热环境的改善方法。内外分区的目的是为了改善窗际热环境和使空调系统适应各区的负荷特性,但带来了装置费用高和可能造成的冷热混合损失。新的设计采用通风窗、空气屏障方式等来简化内外分区方式。④背景空调和个人空调相结合,对于办公室智能化大楼,结合综合布线要求做成双层布线地板,这样可以实现近似于置换通风的方式,从下向上送风。在此基础上,可设计成个人空调。(送到工作点)和背景空调相结合的系统。前者可由工作人员自己调节以满足个人需要,背景空调参数可有所降低,有利于节能和舒适的统一。⑤利用辐射方式供热供冷。辐射方式与人体的热交换较易满足舒适感;利用辐射方式可以降低对室温的要求,例如电热地毯和挂壁式空调机的组合使用,可比单用对流空调方式节能25%;可以利用高温冷水(如井水)和低温热水(太阳能加热水)节约能源;设在结构中的盘管可使结构起蓄热作用,如利用夜间电力,将热量蓄存在建筑物内供白天使用。当采用辐射供冷时,应防止版面的结露,同时利用新风去湿(负担室内湿负荷)亦应正确把握。⑥节能带的应用。在建筑节能设备较为完备的建筑物内,夏季利用自然通风,冬季利用太阳能供热(被动式),不采用空调,让室内PWV值在容许的范围内波动。在空调系统自控设计中,亦可提供一个加热通风和冷却的顺序控制,并对空调系统的负荷进行自动设定,在过渡季节采用零能带方式控制,停止供热和制冷,而室内环境仍可以维持。

3.4 自然能直接利用。①免费供冷的各种应用。过渡季节空调系统最大限度地利用新风,不仅节约能量而且提高了室内空气品质;晚间通风降温,利用夏季晚间自然通风(大量换气),可以降低室内得热的温升;冬季利用冷却塔获得冷水供水供建筑物内区冷却。②井水、河水的利用。有条件的场合可利用地下水直接供冷并采用“冬灌夏用”的技术,保证冷源的稳定性,反之亦可“夏灌冬用”获得热水。③太阳能应用。用于被动式建筑供暖,利用太阳能加热热水可作为热泵的热源或直接用于辐射供暖。

3.5 空调装置输送系统的节能 ①提高送风系统的温差。与水系统一样,当采用冰蓄冷技术时,由于供水温度低,送风温度也下降,使送风温差增加,即低温送风方式。通过专门的诱导型风口直接送风或利用末端装置内风机混合,以满足入室送风温度。国内已有很多实验经验,低温送风可以减小风管及输送动力,但风管的保温应予加强,末端送风装置亦应防结露。②变水量、变风量方式。考虑到输送能量的节约而用于空调部分负荷时的输送方式,以VAV为例,全年输送动力仅为常规系统的40-60%。③冷剂重力循环供冷供热。对于高发热量的房间,冬季亦需供冷,此时可利用与制冷机组旁通的室内、外盘管之间的高差进行循环,供给少量和稳定的冷量。

结语:暖通空调系统是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。暖通空调系统的节能不仅关系到千家万户的冷暖。更关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染。因此我们有必要对暖通空调系统节能问题给予高度重视。

参考文献:

[1]路永华.暖通空调系统节能探讨[J].应用能源技术.2005(5).

[2]李晓云,张伟.浅谈暖通空调系统的节能问题[J].山西建筑.2007.(36).