暖通空调系统节能技术分析与设计方法探究实践

2021-01-21王若宇

设备管理与维修 2021年20期

关键词：排风热源暖通

王若宇，王雪，张煜

（山东华宇工学院，山东德州 253071）

0 引言

暖通空调是当今建筑的重要设施，在生活中被广泛使用，但其系统却伴有极高的能耗，违背了节能减排的要求。因此，该系统节能技术的开发和应用有利于环境友好型建筑的发展，空调节能技术的不断研发对整个行业的未来发展具有积极的现实意义。

1 空调系统节能的必要性及要求

随着建筑的数量及规模与日俱增，能耗的幅度也在不断上升。发达国家中，能耗占比达40%，其中用于空调系统的能耗占比高达45%，该数值依然呈增长趋势。建筑面积的不断扩增，使空调的运用越发频繁。大量的能源消耗，不仅加深了供给层的矛盾，还使得环境被严重污染。高效的能源使用，如将节能技术融入到空调设备中，是对环境友好的明智选择。

空调系统使用的是化石燃料，现今由于能源的缺乏以及环保政策的要求，利用不可再生能源的系统已与当前的发展要求不符。然而新系统的设计需满足3 个条件。首先，该系统应在各个房间当中安装独立调控温度的设备，楼梯间可排除在外；其次，该系统的设计环节较为复杂，设计人员应简化设计，把管材损耗降到最低，不断使系统得到优化并升级；最后，该种设计要求对能源的损耗和围护结构的散热格外重视，设计人员应提升该系统的保温性，加强围护结构的隔热效果。

2 空调系统的节能技术分析

2.1 系统负荷能力

精准计算空调系统的负荷，使该系统的负荷达到标准水平。当该空调系统的负荷值偏低时，难以满足实际运行的需求；当该系统的负荷值过大时，将会使空调运行的费用大大增加，给建筑业带来了更多的生产成本损失。因此对暖通空调的系统负荷进行精确的计算，不仅消除了能源损耗，而且也节省了建筑成本。

2.2 系统控制水平

空调系统的各项调节参数是决定舒适程度的评价指数，选择适当且有效的参数进行控制，可不断提升舒适度评价指标的节省能源的效果。

2.3 围护构造的保温隔热性质

围护结构的主要作用是降低空调系统在使用时所产生的热量损失。在空调的外围增加此构造，不仅能使整个系统有着极佳的保温隔热效果，而且还有效降低了能源的损耗，节约建筑运行成本。在其节能的设计开发中，围护结构是不可缺少的一部分，提升其材料等级可不断增强对系统的保护作用。采用新型的保温材料，具有良好的保温性、节约能源等优势。

2.4 周围绿化方面

现阶段，建筑工程的精心设计都会遵循绿化的原则，繁茂的绿色植物不仅能够美化建筑物，同时也能够遮挡阳光的照射。在建筑设备长时间被阳光照射时，房间外会因太阳的辐射产生过多的热量，从而使空调能源急剧消耗，此时的绿色植物随光照的增强，其光合作用也增强，将水分消耗，对该系统能源的节约具有重要的意义。因此，增设系统周围的绿化设计可降低房间外表面的温度，增强设备的节能效果。

2.5 变流量调节

在使用暖通空调时，会产生大数额的流量，而流量对空调系统的负荷会产生一定程度的影响，在实际的运行中，流量负荷往往远高于预先设置的负荷能力，从而使得整个系统的流量负荷发生异常。若改变动力变流量的相关技术，可使系统流量得到有效控制，满足负荷能力的高要求。这种技术不仅消除了超负荷对空调的影响，也有利于降低建设成本。

2.6 排风余热回收作用

夏季较为炎热，空调多用来排风，这样会使室内空气的湿度和温度均显著低于室外的温度及湿度；在冬季时，天气比较寒冷，空调设备所起的作用与夏天相反，会使室内的空气湿度及温度明显高于室外。而排风余热回收技术灵活应用了这一季节规律，将要排出的风和新进的风实现了有效交换，大大提高了对新风湿度及温度的提高或降低的效率。它的主要原理是将热交换器安装在排风口，开始时排风和新风各自发生热交换，然后借助排风预热与新风进行交汇，实现排风余热的回收。这样不仅促进了房间内部空气的流通，也增强了节能效果，同时还具备既安全可靠又容易安装的性质，在日常生活中的供暖等行业被广泛应用。

2.7 地源热泵作用

地缘热泵常被运用到采暖以及制冷的设备。其原理主要是通过热泵装置将低温热源中的热量移动到高温热源之中，从而起到降温的效果。地源热泵可通过电源来进行控制，进而实现热量的转移，包括低温热源到高温热源以及高温热源到低温热源的两个方向上的转移。热泵可对工业和自然中的低温热源进行储藏及回收，并把回收的热源转变为高温热源。地源热泵技术不仅节能，也给生活及生产提供了极大的便利。

2.8 输送力及能耗关系

暖通空调系统的动力设备需满足两个条件，即性能好且输送效率高。这样可使大量的能源被节约，同时也极大的符合了人们日常对空调系统控制的精确度，并满足了人体舒适度的要求。

3 空调系统节能的设计方式

空调系统的规划设计，应以环保为首要理念，之后将施工和设计相互结合，才能保证设计在实际中的科学合理性，使施工具有安全可靠以及易操作的特点。因此，在设计时，必须是专业知识过硬，并具备很强的节能意识的人才，在施工前后都能体现良好的节能效果。

3.1 冷冻水系统的优化

设计暖通空调的冷冻水系统时，首先应考虑的是该系统的节能效率。由于大多数的空调采用两管或三管进行制水，这两种系统都是自动运行，不存在明显的超负荷，因而也就降低了能源的消耗。不同的是，两管制不需要系统供应冷热，仅随季节的交替就可进行自然转化来实现冷热的供应。除此特点之外，二者也有一定的不足。如两管制水系统经常被用于实验室，持续供给冷水即可实现制冷。如今绝大多数的空调系统都采用冷热交替的机制，在优化设计时，对制冷或制热系统进行切换，这样空调的系统可在任何时间对室内实现冷与热的供应，从而达到了人们对室内舒适温度的需求[1]。四管制水的应用，可对空调的相关温度参数进行独立控制，对供热还是供冷的模式可自由选择，使用时各系统间并不会产生干扰，各自独立完成供给任务。此种优化设计既可降低能源消耗，又能满足对舒适温度的需求。

3.2 建筑热工性能的优化

空调在设计方面的建筑工程，需按照空调系统的运行特点和整体的负荷能力，科学合理的选择围护构造。空调的外部结构和所处的环境是不同的，空调系统经过长时间的风吹雨打会使热工性能降低，散热量的大幅度增加会导致大量能源被损耗。为节省能源以及降低热的损失，空调外围应采取节能设计，使该系统的热工性能得到改善。因此，围护结构的材料要遵从国家对有关热阻材料的规定，使传热系数变小，进而把能源的消耗降到最低[2]。另外，对这方面进行优化时，要以日照时间为基础，预测出窗墙比例和形体方面的系数，避免使用透明玻璃的材料，否则经太阳辐射过长时间的空调系统会产生大量的热损失。需要注意的是，对建筑物进行该方面的优化时，首先应将热损失的问题纳入考虑的范围，对于墙外的各种优化，可种植绿植，实现优化节能的目标，达到空调系统的节能标准。

3.3 通风系统的优化

暖通空调的通风系统的基本构造原理是：将送风的管道安置在空调的外部，进而经过该管道实现安全送风的目标。而在空调的中央是一种回风管道，被用于排烟。排风和排烟的管道均设置在空调系统的窗口区。当该区域被堵塞或者在特殊紧急情况下，如发生火灾时，可采用机械方式将烟气排出，并顺利通风，将灾难有效遏制，对生命财产安全有一定的保障作用。若是在比较狭窄的空间中，通风设备也可按照要求完成通风的功能，即空气经过空调的内部系统处理，达到室内所需温度及湿度的要求。以变风量为依据，对传送到室内的风量随时进行调整。这样的优化通风系统，不仅降低了整个空调设备的总送风量，实现了系统优化，而且为节约能源做出了贡献[3]。

3.4 空调噪声的控制

空调的运行会产生一些噪声，如在气流、水以及风机管之间的相互作用就会有各种噪声发出。要高效解决这样的噪声的问题，需从产生的噪声的源头出发，才能有效消除，达到噪声控制的优化目的。有3 种方式可进行控制：①对系统内的线圈加工质量要严格要求[4]。在线圈生产时，就要提高其精准度，对风扇中的小叶轮的总重量要减轻，这样可大幅度消除各个叶轮与电机间振动导致的噪声；②是利用配置相对较低的设备。安装风机管时，将其送风口安置在室内的上部，较低配置的噪声设备，能使室内和室外有效隔离，从而减弱噪声音量，降低对日常生活及工作的不良影响；③对空调设备采取消声措施。不同种类的暖通空调均会有噪声，但在系统内的噪声产生之后，经过一定的消声装置，便会把噪声降低。