暖通空調(diào)系統(tǒng)的精準(zhǔn)節(jié)能控制策略

鮑俊鋒 蔡峰

【摘要】在現(xiàn)代建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個不可或缺的重要系統(tǒng)，若想提高建筑的舒適度及人們的生活質(zhì)量，必須要對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。但暖通空調(diào)系統(tǒng)本身的能耗非常高，所以在其設(shè)計(jì)中還需采取有效的精準(zhǔn)節(jié)能控制策略，以最大限度降低其能耗。本文主要結(jié)合實(shí)際提出了幾條暖通空調(diào)系統(tǒng)的精準(zhǔn)節(jié)能控制策略。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能;精準(zhǔn)節(jié)能控制;策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

22.138

當(dāng)今時代，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨罅恳苍絹碓礁?，但能源本身卻是有限的，人們不能無節(jié)制地開采和浪費(fèi)能源，而應(yīng)想方設(shè)法進(jìn)行節(jié)能，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑中的重要系統(tǒng)，同時也是建筑中能耗最大的系統(tǒng)之一，因此在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須要重點(diǎn)關(guān)注節(jié)能問題，積極采取相關(guān)精準(zhǔn)節(jié)能控制策略。

1、通過應(yīng)用地源熱泵進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

應(yīng)用地源熱泵可將低品位熱能有效轉(zhuǎn)換為高品位熱能。地源熱泵的冷熱源可以是水庫水、地下水、湖河水、江海水等等。常見的地源熱泵有三種類型：地埋管型、地下水源型、地表水源型。目前在我國，以地埋管型最為多見。夏季氣溫高，地源熱泵能夠?qū)⒍嘤酂崃總鲗?dǎo)給大地，到寒冷的冬季時則可利用這部分存熱進(jìn)行供暖，即地源熱泵再吸收回地下的熱量并傳導(dǎo)給建筑。地源熱泵的應(yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：首先，地源熱泵所使用的是可再生能源，且本身用電量少，節(jié)能性和可再生性好;其次，地源熱泵的應(yīng)用不會對生態(tài)環(huán)境造成很大污染，環(huán)保性好;再者，地源熱泵的部件多布置在地下或室內(nèi)，且機(jī)械運(yùn)動部件少、使用壽命長、自動化水平高，日常維護(hù)要求及成本較低。不過由于我國南北溫差本身較大，所以目前對地源熱泵的應(yīng)用效果也不平衡，南方地區(qū)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用地源熱泵足可滿足實(shí)際需求，但北方地區(qū)卻難以滿足。故當(dāng)務(wù)之急是要盡快解決南北地源熱泵供暖失衡問題。

2、通過應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的主要目的是，當(dāng)遇到暖通空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷增加情況時能夠利用變頻調(diào)節(jié)設(shè)備和水泵來適當(dāng)減少能量產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。研究表明，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)后可達(dá)到45%左右的能源消耗節(jié)約率。例如，冷凍水泵的正常運(yùn)行余量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為12%，處于長期運(yùn)行狀態(tài)下時其一般會保持最大的水流量，但在季節(jié)氣溫變化影響下，實(shí)際負(fù)載往往是低于預(yù)定負(fù)載的，因而需調(diào)節(jié)溫度至8℃左右，不過這樣就會導(dǎo)致運(yùn)行能耗升高;在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)后，則可智能化地調(diào)節(jié)和管理冷凍水泵流量，從而降低能耗。

3、通過應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

余熱循環(huán)技術(shù)是新型節(jié)能技術(shù)中的典型代表之一，將該技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)中可有效實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能控制目標(biāo)，同時還可減少空氣污染。余熱循環(huán)技術(shù)的核心原理是熱傳遞原理，它是通過與循環(huán)系統(tǒng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)余熱從某部分向其他部分的傳導(dǎo)。由于一般情況下動力系統(tǒng)、熱傳輸系統(tǒng)等不同系統(tǒng)均具有不同回路，因此可有效防止在熱傳遞期間液體受到放射性影響引起回路污染。余熱循環(huán)技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅能夠降低熱量消耗，同時還可在一定程度上提升供暖質(zhì)量。

4、通過優(yōu)化變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

變水量系統(tǒng)與變風(fēng)量系統(tǒng)是暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個重要變量系統(tǒng)，必須要對變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效優(yōu)化，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能控制目標(biāo)。具體來說，首先在變水量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，目前水泵的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，但冷水機(jī)組的局限性較大，且一般都是應(yīng)用于機(jī)組制冷量較小的暖通空調(diào)中;另外變水量系統(tǒng)本身雖然節(jié)能優(yōu)勢顯著，但在實(shí)際發(fā)展中仍舊受到了諸多條件限制，對于很多大型冷水機(jī)組變頻而言都尚未應(yīng)用該系統(tǒng)，而只有少部分暖通空調(diào)具備該系統(tǒng)，普及范圍尚不夠廣泛。其次在變風(fēng)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，通常情況下所采用的方法是改變系統(tǒng)總風(fēng)量，并送至建筑室內(nèi)風(fēng)量，這樣可以比較有效地優(yōu)化暖通空調(diào)的輸送風(fēng)量需求;另外這種方式還有助于節(jié)約成本和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

5、通過將供熱、采暖及通風(fēng)設(shè)計(jì)與節(jié)能技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

在傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對于供熱、采暖及通風(fēng)等方面的設(shè)計(jì)主要是以改善人的生活環(huán)境為主，而忽視了節(jié)能問題。但近年來，隨著對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能要求的不斷提高，在供熱、采暖及通風(fēng)設(shè)計(jì)中，必須要與節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，以盡量節(jié)省暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗。具體來說，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的供熱、采暖設(shè)計(jì)上，首先可選用塑料外殼管道作為輸配管道，這樣不僅能夠提高熱保溫效果，同時也可以降低成本;其次應(yīng)改變傳統(tǒng)電能供暖方式，積極利用地?zé)崮?、太陽能等自然能源，而且自然能源的?yīng)用還能夠降低碳排放。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)上，雖然不能強(qiáng)制改變空調(diào)的通風(fēng)量，但可以通過新風(fēng)轉(zhuǎn)化的方式來保障室內(nèi)舒適度和保證二氧化碳濃度要求，也就是對空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組處進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加新風(fēng)。

6、通過降低能量傳輸損耗進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需持續(xù)性應(yīng)用能源，但受多方面因素的影響，在能量傳輸過程中會發(fā)生一些損耗，如果損耗過大的話則十分不利于節(jié)能。故而在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需設(shè)法降低能量傳輸損耗，以減少不必要的能源浪費(fèi)，提高系統(tǒng)節(jié)能效果。目前常用的降低能量傳輸損耗的方法有：選用保溫性能好的材料，利用材料優(yōu)勢來降低能量傳輸損耗;應(yīng)用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時計(jì)算室內(nèi)相關(guān)空氣參數(shù)，并據(jù)此靈活調(diào)節(jié)暖通空調(diào)，實(shí)現(xiàn)能量傳輸損耗的降低;為輸送系統(tǒng)選擇輸送性能良好的動力源，強(qiáng)化輸送能力，以降低能量傳輸損耗;通過減少管路材料用量來盡可能縮短管線，進(jìn)而降低能量傳輸損耗。

7、通過合理設(shè)計(jì)暖通空調(diào)自控系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能控制

暖通空調(diào)自控系統(tǒng)的作用是自動化、智能化控制暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，以將暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗控制在合理范圍內(nèi)，而減少不必要的能耗。例如，可對整體暖通空調(diào)系統(tǒng)采用多工況空調(diào)運(yùn)行模式進(jìn)行自控;對除應(yīng)用螺桿式冷水機(jī)組的區(qū)域均采用一次泵負(fù)荷側(cè)變流量系統(tǒng)與冷熱源側(cè)定流量系統(tǒng);在回水管上設(shè)置電動二通閥;在供回水總管內(nèi)安裝壓差旁通裝置;在新風(fēng)管、排風(fēng)管及回風(fēng)管上使用電動風(fēng)閥、溫濕度傳感器等。

結(jié)語：

綜上所述，在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能控制目標(biāo)，應(yīng)積極采取應(yīng)用地源熱泵、應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)、應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)、優(yōu)化變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)、將供熱、采暖及通風(fēng)設(shè)計(jì)與節(jié)能技術(shù)相結(jié)合、降低能量傳輸損耗、合理設(shè)計(jì)暖通空調(diào)自控系統(tǒng)等策略。實(shí)踐表明，這些策略的應(yīng)用均可有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷雅冰.暖通空調(diào)系統(tǒng)PID控制及節(jié)能降耗方案[J].中阿科技論壇（中英阿文），2020（07）：91-95.

[2]唐培忠.暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）的精準(zhǔn)節(jié)能控制策略研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（15）：74-75.

[3]龐川.暖通空調(diào)系統(tǒng)精準(zhǔn)節(jié)能控制策略研究[J].石化技術(shù)，2019，26（01）：172+178.

[4]訾潔.暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）的精準(zhǔn)節(jié)能控制策略分析[J].居舍，2020（24）：107-108.