試論建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應用

談慧

摘要：隨著科技的發(fā)展，暖通空調(diào)也已普及，而暖通空調(diào)的耗能非常大，人們對空調(diào)提出了更高的要求就是節(jié)能，針對目前如何使得暖通空調(diào)能在節(jié)能的基礎上而高效運行時行業(yè)關(guān)注這一焦點問題，本文對暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施做了主要討論。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；節(jié)能技術(shù)；能耗

現(xiàn)代建筑的一個特征就是室內(nèi)環(huán)境的人工氣候化，即利用人工的手段在室內(nèi)創(chuàng)造各種環(huán)境，滿足生產(chǎn)、工作和生活的需要，這一過程需要消耗能量來得以實現(xiàn)。國內(nèi)通常意義下的建筑能耗是指建筑物在采暖、通風、空調(diào)、照明、電器和熱水供應等需求方面的能耗。隨著我國城市化的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，建筑能耗所占社會商品能源總消耗量的比例也持續(xù)增加。目前的比例已從1978年的10.0%上升到了近年來的26.7%左右，而暖通空調(diào)系統(tǒng)（指采暖、通風、空調(diào)等系統(tǒng)）的能耗則是其中的重要組成部分，在其中占50.0%～60.0%。對這些能源的大量使用，使得地球資源日益匱乏，同時也帶來一系列嚴重的環(huán)境問題，二氧化碳、硫化物、煙塵、氮氧化物等的排放量增加和酸雨現(xiàn)象頻繁發(fā)生，對自然生態(tài)環(huán)境和社會的可持續(xù)發(fā)展造成了極大的影響。如果能夠采用節(jié)能技術(shù)，將現(xiàn)有暖通系統(tǒng)節(jié)能20%～50%是完全有可能的。因此，研究暖通節(jié)能技術(shù)意義重大。以下闡述了水地源系統(tǒng)及空調(diào)主機結(jié)合的節(jié)能應用、熱回收機組、太陽能集熱器系統(tǒng)以及三聯(lián)供技術(shù)在節(jié)能上體現(xiàn)的應用。

一、水地源熱泵技術(shù)廣泛應用，打造高端住宅

水源熱泵是一種新型節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟可靠的空調(diào)方式，利用地溫能源，冬天采用熱泵技術(shù)原理，通過換熱器將地下水中的熱量提出用于室內(nèi)采暖，而夏天則利用地下水帶走熱量，達到制冷效果，并可提供生活用水，是當代最經(jīng)濟的中央空調(diào)主機。它介于中央空調(diào)和分散空調(diào)之間的優(yōu)化空調(diào)能源方式，它既具有中央空調(diào)合理利用能源，設備能效系數(shù)高，運行成本低和安全，可靠等優(yōu)點，又具有分散空調(diào)調(diào)節(jié)靈活，方便，便于管理和收費等優(yōu)點。

用水源熱泵機組對城市生活污水、河水、湖水以及工業(yè)廢水、油田回注水等進行余熱回收，沒有燃燒過程，不排放廢水、廢氣、廢物，節(jié)能及環(huán)保效益十分明顯。現(xiàn)在，水源熱泵技術(shù)在辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、別墅、住宅小區(qū)等建筑的制冷、采暖和中央空調(diào)的實際工程項目中正日益得到廣泛的應用。

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。在冬季，把土壤中的熱量“取”出來，提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖；在夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來釋放到土壤中去，并且常年能保證地下溫度的均衡。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空調(diào)已經(jīng)成為普遍的要求。

而地源熱泵技術(shù)作為高新技術(shù)的產(chǎn)品真正運用到住宅需求上并不多，將地源熱泵技術(shù)運用到居住空間之中，在高端住宅市場上打造一個低碳、科技、環(huán)保項目，居民可以常年擁有四季如春般的居住體驗。住宅室溫常年保持在20-26度，空氣濕度始終保持在30%-70%，24小時不斷更新經(jīng)過凈化的健康空氣，保持室內(nèi)自然、清新，利用“地源熱泵”系統(tǒng)打造四季如春的高端住宅，居住的品質(zhì)感尊貴感由此而生。

二、風冷熱泵空調(diào)熱回收技術(shù)在節(jié)能上體現(xiàn)的應用

環(huán)境污染和能源危機已成為當今社會的兩大難題，如何在享受舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境的同時付出最少的代價逐漸成為人類的共識，在這種背景下以環(huán)保和健康為主要特征的綠色建筑應運而生。盡可能少地消耗能源為建筑物創(chuàng)造舒適環(huán)境已經(jīng)成為空調(diào)的發(fā)展方向，開發(fā)利用天然的冷/熱源能夠為空調(diào)帶來節(jié)能和環(huán)保雙重效益，因而越來越受到人們的重視。

我們身邊的大氣環(huán)境就是一個巨大的天然資源，可以隨意獲取和使用、對設備無害，是一種理想的天然冷熱源。

空調(diào)在制冷的同時，根據(jù)能量守恒原理要將與制冷量相當?shù)臒崃客ㄟ^冷卻塔或冷卻風扇向大氣中排放掉，此舉除造成大氣廢熱污染外，還會產(chǎn)生溫室效應。而人們又要另外消耗高品位的電力、天燃氣、燃油等能源來加熱僅45℃的熱水，表面上似乎沒有熱能的損失，實際上伴隨著熱能形式轉(zhuǎn)換過程中的熵損失，已經(jīng)是一種能源的浪費。能不能充分發(fā)揮高品位能量工作效率和利用低品位能量呢？

答案是肯定的，這就是利用熱回收技術(shù)巧妙的在空調(diào)制冷的同時將被浪費的熱能集中回收來制取衛(wèi)生熱水（或提供冬季采暖用熱）。其方法就是在空調(diào)制冷壓縮機出口側(cè)高溫高壓制冷劑蒸汽與冷凝器進行熱交換的部件前串聯(lián)或并聯(lián)一個換熱設備（制冷劑在空調(diào)制冷循環(huán)中的物化狀態(tài)及性質(zhì)在此不再累敘），在廢熱沒有被冷卻塔或冷卻風機排放到大氣環(huán)境中去之前就將這部分熱量回收提走，這樣既保證了熱量的有效回收再利用，又保護了大氣環(huán)境免受熱污染，而這部分回收的廢熱則可以用來加熱衛(wèi)生用熱水，直接產(chǎn)生二次經(jīng)濟效益，一舉數(shù)得。

在風冷熱泵空調(diào)機上應用熱回收技術(shù)時，夏天相當于增加了一個水冷卻裝置。水冷卻效率比風冷卻效率高，空調(diào)制冷機因此可節(jié)能10～15%，而且由于冷凝溫度降低還可延長壓縮機使用壽命。冬天熱泵則轉(zhuǎn)換為制熱模式，為房間提供采暖用熱媒水。在滿足采暖需求的前提下還可以生產(chǎn)部分衛(wèi)生用熱水。在春秋季過渡季節(jié)，建筑物既無制冷要求、又無供熱需要，則可以充分利用熱泵設備的高效熱轉(zhuǎn)換效率來生產(chǎn)衛(wèi)生熱水。在滿足熱水加熱要求的前提下，其余時間還可以對蓄熱水箱進行循環(huán)保溫加熱，大大降低的運行費用。

熱回收技術(shù)還使“一機三用”成為可能。利用熱泵技術(shù)冬季向建筑物供暖、夏季向建筑物供冷、并可同時提供衛(wèi)生熱水，配以“四管制系統(tǒng)”還可以實現(xiàn)夏季無需投入鍋爐的前提下同時制冷、供暖，大大提高了設備的綜合利用率，性價比極高，其能源利用率為傳統(tǒng)方式的2～3倍，投入1kW的電能可得到3～4kW以上的制冷或供熱的能量（額定工況下）

對于我國這樣一個人口眾多、能源日益緊張，資金有限的實際狀況，在室外氣候條件合適的地區(qū)大力推廣熱泵制冷采暖和制衛(wèi)生熱水，是符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，也是充分保障使用方的社會效益及經(jīng)濟效益的。

三、太陽能暖通節(jié)能技術(shù)對太陽能的有效利用

根據(jù)對一次能源替代趨勢的研究結(jié)果表明，到公元2050年，核能將占第一位，太陽能占第二位；到二十一世紀末，太陽能將取代核能占第一位。這種趨勢的本質(zhì)是：能源發(fā)展從粗放型利用向技術(shù)型轉(zhuǎn)化，從環(huán)境污染向環(huán)境保護轉(zhuǎn)化。

太陽能供暖利用太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，通過集熱設備采集太陽光的熱量，再通過熱導循環(huán)系統(tǒng)將熱量導入至換熱中心，然后將熱水導入地板采暖系統(tǒng)，通過電子控制儀器控制室內(nèi)水溫。在陰雨雪天氣系統(tǒng)自動切換至燃氣鍋爐輔助加熱讓冬天的太陽能供暖得以完美的實現(xiàn)。春夏秋季可以利用太陽能集熱裝置生產(chǎn)大量的免費熱水。太陽能供暖工程的壽命可達20年以上，一般5年內(nèi)就可收回成本，長達15年以上的免費享用盡顯它的經(jīng)濟節(jié)能本色。系統(tǒng)組成：太陽能集熱器；換熱水箱；燃氣鍋爐（或者其他加熱設備）；循環(huán)控制中心；溫度控制器；地板采暖系統(tǒng)；生活熱水系統(tǒng)。

四、建筑熱電冷三聯(lián)供技術(shù)

當天然氣為城市中主要的一次能源時，與簡單的直接燃燒相比，先由燃氣發(fā)電，再用發(fā)電后的余熱供熱和制冷，可獲得更高的能量利用率。這種方式通過大型建筑自行發(fā)電，解決用電負荷，提高了用電的可靠性，減少了長途輸電損失。同時以余熱的方式解決了供熱和空調(diào)的能源問題。對于全年存在穩(wěn)定的電負荷和穩(wěn)定的熱負荷或冷負荷的建筑，這種具有較高的節(jié)能效果和經(jīng)濟性。

暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑節(jié)能中占據(jù)著重要的位置，起著重要的作用。在節(jié)省能源、保護環(huán)境的大環(huán)境下，要采取各種節(jié)能措施，降低空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗和費用。只要通過暖通空調(diào)專業(yè)人士的不懈努力，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗終會為社會做出有益的貢獻。