暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)問題研究

顧建強(qiáng)

【摘 要】建筑環(huán)境對(duì)暖通空調(diào)的節(jié)能問題具有很大的影響，我們要從多方面努力，積極采取措施，優(yōu)化建筑環(huán)境的設(shè)計(jì)，選取高效節(jié)能的建筑材料，合理使用節(jié)能裝置。使空調(diào)的節(jié)能得到有效保障，降低能源的消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。本文分析了暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)問題。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)；制冷；節(jié)能技術(shù)

1.建筑環(huán)境對(duì)暖通空調(diào)節(jié)能的影響

空調(diào)制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器以及輔助部件組成。其工作過程如下：壓縮過程-制冷劑（氣態(tài)）通過壓縮機(jī)受壓后，壓力增大且溫度上升；冷凝過程-高溫高壓制冷劑氣體通過管路輸送至冷凝器，通過冷凝器換熱（放熱），制冷劑溫度降低壓力不變，此時(shí)制冷劑由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)；減壓過程-在制冷劑通過膨脹閥（或節(jié)流部件）時(shí)，制冷劑壓力降低，制冷劑膨脹，此時(shí)制冷劑為低溫低壓狀態(tài)（液態(tài)）；蒸發(fā)過程-膨脹后的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)與外界換熱（吸熱）即制冷，制冷劑吸收熱量由液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化；蒸發(fā)后的制冷劑再次被吸附壓縮機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷過程。暖通空調(diào)可以為室內(nèi)提供舒適的溫度、濕度等，使人們保持愉悅的心情，提高工作效率。為了保證室內(nèi)環(huán)境的舒適，必然消耗大量的能源，暖通空調(diào)能耗也占建筑能耗的很大比重。合理使用暖通空調(diào)節(jié)能措施，可以在室內(nèi)提供適宜的溫度的同時(shí)，降低能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的節(jié)能。在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如，墻和窗的比例等要滿足節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，而且在選用建筑材料時(shí)，比如門窗的材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料等，以及建筑物的朝向等問題，要盡可能的選取耗能較低的材料，以便減少空調(diào)的負(fù)荷，降低空調(diào)的能耗。我國已經(jīng)頒布的了建筑物設(shè)計(jì)的節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，它進(jìn)一步明確了保溫的要求，使建筑物的保溫問題得到了顯著的提高。隨著新技術(shù)、材料的廣泛使用，在建筑物的材料選用中，加氣的混凝土切塊等新的墻體保溫的材料被普遍的應(yīng)用，而且門窗的使用也從普通的門窗變?yōu)殡p層中空的玻璃、鋼塑的門窗，傳熱性能降低，而且節(jié)能效果明顯，有助于暖通空調(diào)的節(jié)能。

2.暖通空調(diào)的主要節(jié)能技術(shù)

2.1熱回收轉(zhuǎn)輪

熱回收轉(zhuǎn)輪是由輪芯、殼體、動(dòng)力機(jī)構(gòu)所組成的，它以輪芯為媒介，在高溫中吸收能量，然后低溫釋放出氣體，實(shí)現(xiàn)氣體之間的轉(zhuǎn)換，這個(gè)轉(zhuǎn)輪全熱交換器主要是靠轉(zhuǎn)輪來不斷的工作。其中的轉(zhuǎn)芯是由一種吸濕的、無毒害的、能夠蓄熱的鋁箔材料制成的，并且放在一個(gè)具有分隔區(qū)的箱內(nèi)，通過傳輸帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在夏天時(shí)，輪芯開始吸引房間中的冷量，使室內(nèi)的溫度和濕度降低，當(dāng)其與室外空氣接觸時(shí)，轉(zhuǎn)輪就開始釋放冷氣，并且吸收水分，使溫度降低。它主要是利用回收排風(fēng)中的冷熱量使空調(diào)進(jìn)行制冷或制熱，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種轉(zhuǎn)輪的全熱交換器，把吸入和輸出的空氣進(jìn)行熱量交換，降低空調(diào)的耗電量和冷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)能量的回收。

2.2板翅式換熱器

板翅式換熱器主要是由隔板、翅片、封條、導(dǎo)流片等構(gòu)成，把翅片、封條、導(dǎo)流片放在兩隔板間，形成夾層，然后焊接成板束，板束是板翅式交換器的核心部位，這種板翅式的交換器，它的傳熱率要高，而且成本低。板翅式的交換器中，它兩邊的不同溫度和濕度的氣體時(shí)分開的，而且當(dāng)兩側(cè)存在差異時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱量的轉(zhuǎn)換，熱氣體通過中間的間隔流向冷的氣體。這種板翅式的交換器比較適用于換熱介質(zhì)干凈、無腐蝕、不易結(jié)垢、不易沉積、不易堵塞的場(chǎng)合。

2.3熱管換熱器

熱管的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，冷熱可以任意傳遞，而且可以控制溫度，以熱管為基礎(chǔ)的換熱器，它的傳熱率很高。熱管換熱器可以將冷熱氣流完全分開，在冷熱氣體轉(zhuǎn)換時(shí)十分便利，而且這種換熱器可以減少磨損和灰塵的含量。熱管換熱器可以把熱量進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，而且傳輸時(shí)溫差較小，并且不需要轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，安全可靠，在暖通空調(diào)中，熱管換熱器的使用十分廣泛，在空調(diào)進(jìn)行熱回收時(shí)，熱管具有很高的傳熱性。在一些直流的空調(diào)系統(tǒng)中，熱管換熱器可以防止進(jìn)、排風(fēng)之間出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象，而且可以回收能量。

3.暖通空調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用

3.1變頻技術(shù)

變頻空調(diào)是通過變頻調(diào)節(jié)器來改變壓縮機(jī)供電頻率，從而實(shí)現(xiàn)制冷功率的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)低速的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能。變頻技術(shù)在現(xiàn)代空調(diào)中的應(yīng)用越來越廣泛，在日本變頻空調(diào)的應(yīng)用已超過80%，相關(guān)研究表明，通過對(duì)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)以及泵上使用變頻調(diào)速裝置，可以達(dá)到節(jié)電30%以上。

3.2溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)

空調(diào)系統(tǒng)中共有兩部分功能：（1）對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行降溫；（2）對(duì)室內(nèi)進(jìn)行除濕。一般除濕負(fù)荷占到空調(diào)負(fù)荷的30%～50%，這樣大量的顯熱負(fù)荷也用低溫冷媒處理，導(dǎo)致冷源效率低下。近年來此領(lǐng)域的一個(gè)重要方向就是采用溫度濕度獨(dú)立控制的空調(diào)方式。將室外新風(fēng)除濕后送入室內(nèi)，可用于消除室內(nèi)產(chǎn)濕，并滿足新鮮空氣的要求，而獨(dú)立的水系統(tǒng)使用18～20℃的冷水循環(huán)即可滿足要求，通過輻射或?qū)α餍湍┒藖硐覂?nèi)顯熱。這一方面可以避免采用冷凝式除濕時(shí)為了調(diào)節(jié)相對(duì)濕度進(jìn)行再熱而導(dǎo)致的冷熱抵消，還可以用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅度提高。同時(shí)這種方式還可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，因此普遍認(rèn)為是未來主流空調(diào)方式。不過該項(xiàng)技術(shù)尚有難點(diǎn)，如新風(fēng)的高效除濕。

3.3蓄冷技術(shù)

蓄冷技術(shù)是一種利用晝夜電力負(fù)荷差異，在夜間或電力不緊張時(shí)用制冷機(jī)組制冰，使水的潛熱以冰的形式存貯起來，在白天電力緊張時(shí)，進(jìn)行融冰釋放冷量，從而達(dá)到削峰填谷的目的。雖然整個(gè)制冷過程并不能節(jié)能，但是在一定程度上可以有效緩解用電高峰時(shí)期電力緊張的狀況，在地區(qū)電力價(jià)格為階梯電價(jià)時(shí)，可以節(jié)約用電費(fèi)用。

3.4數(shù)字化管理節(jié)能控制技術(shù)

運(yùn)行管理對(duì)于暖通空調(diào)具有重要的作用，系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)能控制可以彌補(bǔ)能源設(shè)計(jì)或管理模式存在的缺陷，通過對(duì)設(shè)備的運(yùn)行控制，可以促進(jìn)能源精確合理的消耗。最理想的狀態(tài)是通過數(shù)字化自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要的功能是進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理和測(cè)量建筑物內(nèi)的各種設(shè)備以保證設(shè)備可靠安全運(yùn)行，節(jié)省人力和能源。因此，實(shí)現(xiàn)建筑智能化，加強(qiáng)空調(diào)的自控系統(tǒng)管理，對(duì)空調(diào)節(jié)能有著重要的作用。

3.5熱泵技術(shù)

熱泵是把處于低溫位的熱量輸送至高溫位的設(shè)備，其工作原理與制冷原理相同，與普通制冷空調(diào)系統(tǒng)相比較，增加了1個(gè)四通閥。如果說電加熱產(chǎn)生的熱能為1，那么熱泵可以產(chǎn)生的熱能為3～4，由此可以看出熱泵是非常節(jié)能且環(huán)保的產(chǎn)熱方式。由于煤電的轉(zhuǎn)化效率約為30%，這就意味著，熱泵的效率系數(shù)COP大于3，才具有真正的節(jié)能價(jià)值。熱泵技術(shù)是一項(xiàng)成熟技術(shù)，其真正難點(diǎn)在于提高效率系數(shù)COP大于3。即使這樣，熱泵技術(shù)在許多場(chǎng)合應(yīng)用都能起到節(jié)能作用，如：有電無集中供暖的地區(qū)；對(duì)燃煤限制的地區(qū)等。另外，隨著近年來國外技術(shù)的發(fā)展，熱泵技術(shù)的效率系數(shù)已逐漸突破3，例如：日本推出的以二氧化碳為工質(zhì)的熱泵型熱水器，其效率系數(shù)超過3接近4；研制的空調(diào)系統(tǒng)在冬季供熱時(shí)其效率系數(shù)已接近4。

4.結(jié)論

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，避免人為的能源浪費(fèi)。采用空調(diào)新技術(shù)，如：變頻技術(shù)、熱回收技術(shù)等，提高能源的利用效率。提出建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用是解決建筑能耗的有效途徑，通過建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用降低建筑對(duì)暖通空調(diào)熱負(fù)荷的需求。目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能成為建筑節(jié)能的重點(diǎn)，尤其是對(duì)占建筑能耗50%～70%的空調(diào)系統(tǒng)能耗，節(jié)能設(shè)計(jì)的研究是建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)。所以要重視暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加快新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。提高建筑的舒適度、成為低能耗的新型建筑。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐偉.中國建筑能耗現(xiàn)狀與節(jié)能技術(shù)對(duì)策[R].中國建筑科學(xué)研究院，2013.