關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題探討

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑能耗中所占的比重逐年加大，節(jié)能降耗已成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須要進(jìn)行深入研究和推廣。本文通過分析暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要性和可行性，對(duì)實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)采取的有效措施及應(yīng)注意的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)；節(jié)能；建筑；能耗

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要性和可行性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展迅猛，建筑能耗不斷增加，建筑能耗已經(jīng)占據(jù)社會(huì)總能耗的27%以上，有些地區(qū)已經(jīng)接近40%。而建筑能耗里國(guó)，用于暖通空調(diào)的能耗又占建筑能耗的30%—50%，且在逐年上升。隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，暖通空調(diào)系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗也將進(jìn)一步增大，這勢(shì)必造成能源供求矛盾的進(jìn)一步激化。此外，現(xiàn)有的暖通空調(diào)系統(tǒng)所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占絕大比例。對(duì)這些能源的大量使用，使得地球資源日益匱乏，同時(shí)也帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，隨著二氧化碳、氮氧化物、硫化物、煙塵等的排放增加，酸雨現(xiàn)象頻繁發(fā)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展造成了很大影響。根據(jù)暖通空調(diào)行業(yè)的研究成果，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的能耗是驚人的，如果采用節(jié)能技術(shù)，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能20%—50%是完全可能的。因此，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中考慮節(jié)能意義重大。

2 實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的有效措施

2.1 減小暖通空調(diào)的冷、熱負(fù)荷

暖通空調(diào)負(fù)荷的影響因素主要是外因和內(nèi)因，外因的擾動(dòng)主要有太陽(yáng)輻射和室外環(huán)境，內(nèi)因是人體、照明和設(shè)備等。影響建筑冷熱負(fù)荷有以下幾個(gè)方面：

（1）建筑造型和平面布局

建筑造型盡量方正，避免狹長(zhǎng)、細(xì)高和過多的凹凸，盡量南北向，目的是減少外維護(hù)結(jié)構(gòu)的面積。

（2）結(jié)構(gòu)的性能和墻體隔熱

建筑物通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)散發(fā)傳遞了大量的熱量。形成較大的冷負(fù)荷和熱負(fù)荷，以4個(gè)單元6層的磚墻、混凝土樓板的典型多層建筑為例：在北京地區(qū)，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱熱損失約占全部熱損失的77%（其中外墻25%、窗戶24%、樓梯間隔墻11%、屋面9%、陽(yáng)臺(tái)門下部3%、戶門3%、地面2%），通過門窗縫隙的空氣滲透熱損失約占23%。由此可見改善結(jié)構(gòu)的熱工性能對(duì)于暖通空調(diào)節(jié)能具有重要意義。我國(guó)的維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)是外國(guó)的幾倍，所以降低維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)任重而道遠(yuǎn)，墻體可以通過加保溫層來降低傳熱系數(shù)。可以采取外保溫、中保溫、內(nèi)保溫。也可以采取新型建筑材料，窗戶可以采用雙層甚至三層玻璃，窗戶的嚴(yán)密性要好，窗框的導(dǎo)熱系數(shù)要低。

（3）氣候條件對(duì)空調(diào)負(fù)荷的影響

氣候條件對(duì)于空調(diào)負(fù)荷的影響是很大的，但是對(duì)于當(dāng)?shù)氐挠脩魜碚f幾乎沒有選擇的余地，如我們北半球的建筑，最好在北面不要有進(jìn)出通道，如果確實(shí)要設(shè)的話，需要采取措施，如空氣幕、擋簾、自動(dòng)門等。

2.2 提高暖通空調(diào)系統(tǒng)及其設(shè)備的效率

選用好的效率高的設(shè)備，如制冷設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、熱交換器等，提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。日本是個(gè)能源匱乏的國(guó)家，日本的暖通技術(shù)稍微遜于美國(guó)，但是其節(jié)能的意識(shí)非常強(qiáng)，在20世紀(jì)就有節(jié)能法，在建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就要有能源消耗的計(jì)劃和指標(biāo)；加拿大的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方面，非常重視自動(dòng)化，他們認(rèn)為自動(dòng)化所增加的成本是可以在較短的時(shí)間內(nèi)收回的。關(guān)于能量回收，譬如說大型建筑的排風(fēng)與新風(fēng)的熱交換，可以很好的節(jié)省能源，這方面成功的案例是日本的大阪大林大樓，建筑面積為5萬(wàn)平米，地上32層，地下3層，其節(jié)能措施是：利用蓄熱式回收熱泵系統(tǒng)，在冬季把室內(nèi)的人體、照明、機(jī)器等散發(fā)的熱量以及太陽(yáng)輻射熱進(jìn)行全面回收，然后經(jīng)過處理，供采暖用?；厥盏臒崃烤勾笥诓膳枰臒崃?。

在暖通空調(diào)消耗的能源中，供暖運(yùn)行能耗的15%—25%為水泵電耗，空調(diào)運(yùn)行能耗的35%—45%為風(fēng)機(jī)和水泵能耗。在這部分風(fēng)機(jī)水泵能耗中，40%以上又被各種調(diào)節(jié)閥門所消耗。當(dāng)在部分負(fù)荷下，要求的水量或者風(fēng)量也就相對(duì)減少，這種減少是靠調(diào)節(jié)閥門的開度來滿足系統(tǒng)的工況需求，這些調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用是以消耗風(fēng)機(jī)或水泵運(yùn)行能耗為代價(jià)的。因此，若通過調(diào)節(jié)水泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量。這樣由于減少了調(diào)節(jié)閥，也就減少了閥門所消耗的能量以及閥門的投資費(fèi)用。同時(shí)，目前可變轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)、水泵價(jià)格與相同流量的電動(dòng)風(fēng)閥、水閥價(jià)格接近，初投資也不會(huì)太高。所以說變頻調(diào)速是一個(gè)較好的選擇，變頻調(diào)速是通過改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度進(jìn)行調(diào)速的，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。利用變頻調(diào)速既可節(jié)約能量，又可減小噪聲，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

水或風(fēng)的流量、揚(yáng)程和軸功率與轉(zhuǎn)速分別是成一次、二次和三次方的關(guān)系，所以說流量減少一半的時(shí)候，功率減少為八分之一，其節(jié)能是相當(dāng)可觀的。上海的某政府辦公大樓，選用的是兩臺(tái)直燃型溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組，系統(tǒng)最初是定水量系統(tǒng)，后來改為變頻控制，系統(tǒng)改造前，夏季的水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用為19—32萬(wàn)元，冬季的為16.8萬(wàn)元，共計(jì)36.12萬(wàn)元，改為變頻后，夏季為13.58萬(wàn)元，冬季11.76萬(wàn)元/a。但是變頻控制也有缺點(diǎn)，如只有變頻器是沒有作用的，它需要和自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合起來；另一方面就是對(duì)智能控制有干擾，價(jià)格較高。

3 應(yīng)注意的其它問題

3.1 空調(diào)新風(fēng)問題是影響空調(diào)是否節(jié)能的一個(gè)

新風(fēng)量過多會(huì)增加其負(fù)荷，進(jìn)而增加電耗，處理的新風(fēng)量過少則會(huì)影響空調(diào)環(huán)境的質(zhì)量，因此針對(duì)具體的空調(diào)環(huán)境做好送風(fēng)溫度和新風(fēng)比例的調(diào)整非常有利于節(jié)能。

比如，對(duì)于夏季需供冷、冬季需供熱的空調(diào)房間，室外新風(fēng)量愈大，系統(tǒng)能耗愈大，在這種情況下，室外新風(fēng)應(yīng)控制到衛(wèi)生要求的最小值。而在過度季節(jié)，空調(diào)室內(nèi)一般不需供冷或供熱，可全部采用新風(fēng)，這種方法是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。

3.2 選擇合適的空調(diào)方式是空調(diào)節(jié)能的一個(gè)重要方面

近幾年來，變頻空調(diào)由于其具有節(jié)能和提供舒適內(nèi)環(huán)境的顯著特點(diǎn)，而得到飛速發(fā)展，到目前為上，變頻空調(diào)器占日本房間空調(diào)器市場(chǎng)銷售份額的80%以上。變頻空調(diào)應(yīng)是空調(diào)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，使空調(diào)盡可能達(dá)到節(jié)能要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，我們應(yīng)采用變頻技術(shù)，其主要有兩種形式：

用變速泵和變速風(fēng)機(jī)替代調(diào)節(jié)閥，減少系統(tǒng)內(nèi)部消耗，提高整機(jī)效率。或者采用變流量技術(shù)，根據(jù)空調(diào)黃花改變水流量或風(fēng)流量，從而達(dá)到節(jié)能效果。

3.3 盡量對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)能耗特點(diǎn)之一是大量余熱的浪費(fèi)。從節(jié)能考慮，將系統(tǒng)中需排掉的余熱移向需要熱的地方去是節(jié)能的一種趨勢(shì)。一種常用的方式采用熱輪回收余熱，它由多孔和高比熱容量的材料制成，有轉(zhuǎn)盤式和轉(zhuǎn)鼓式兩類結(jié)構(gòu)形式。

其次，我們應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)新能源，積極推動(dòng)太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒃幽艿刃履茉丛诮ㄖ械膽?yīng)用。這些能源的開發(fā)利用日益引起世界各國(guó)的重視，它將是解決世界能源危機(jī)的根本措施。

我國(guó)已有這方面的研究應(yīng)用，如地源熱泵系統(tǒng)、太陽(yáng)能一水源泵系統(tǒng)及太陽(yáng)能—空氣能熱泵系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)高效節(jié)、無污染，不失為一種有效利用自然能的好途徑。

節(jié)能對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)來說，具有更重大的意義。目前，全國(guó)各地電力十分緊張，但所需能量也在迅速增長(zhǎng)。

因此，在空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能和熱設(shè)備的保溫性能；空調(diào)系統(tǒng)方案要節(jié)約能源，充分回收能量，并盡可能利用天然能源，同時(shí)采取自控節(jié)能等措施。

[責(zé)任編輯：劉帥]