浅议暖通空调系统节能设计要点

摘 要： 随着国民经济的快速发展，人们生活水平的提高，暖通空调的应用日益普及，大大改善了人们的生产生活环境，但能耗问题也随之凸显起来， 为了创造一个舒适的人居环境， 建筑舒适性空调系统得以广泛应用。本文在暖通空调系统节能设计上及节能设计相关问题上进行了阐述。
关键词： 空调系统设计 节能技术 对策措施
随着社会的发展城市房屋的建设和城镇化的快速步伐，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，给建筑能耗带来了巨大的压力。而目前我国建筑能耗水平不允许按照城市建设和城市化的节奏增长，建筑节能势在必行。这不仅具有巨大的经济和环保意义，同时也有国防战略意义。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30％一5o％，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。本文主要介绍暖通空调领域具有较大的节能意义。
一、暖通空调系统的节能设计
1.1改善暖通空调系统的设计
空调系统的设计原则：一保证各个房间(楼梯间除外)的室内温度能独立调控是供暖系统的首要； 二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能； 三是管路系统简单、 管材消耗量少、 节省初投资。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
1.2改善围护结构性能。对于暖通空调系统而言， 通过围护结构造成的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小。 因此， 提高维护结构的保温隔热性能在空调系统节能中是十分必要的。
1.3提高系统控制水平
解决传统控制方法存在的弊病，继而实现大幅度的节能，采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数不失为一种好方法。据研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。
二、暖通空调节能技术方式
2.1排风余热回收技术
夏季，空调建筑的排风温度低于室外新风温度，室内含湿量也低于室外新风含湿量。利用热回收装置对排风和新风进行热交换，可以降低新风温度和湿度。冬季，排风温度高于室外新风温度，排风含湿量高于室外新风含湿量，热回收装置可以预热和加湿新风。具体做法为，在排风出口安装热交换器，排风和新风分别通过各自的通道进行间接接触换热；利用排风余热来预热新风(或者利用余冷来预冷新风)，从而达到回收排风余热的目的。目前可以采用的热回收设备分为显热回收型和全热回收型两种。这种产品不但能够用于中央空调系统，而且能够用于供暖建筑和使用家用空调器的建筑。不但节能，而且改善了室内空气质量。现在全国已有多家产品，武汉也研制和开发出了这种产品。有关专家对这项技术的节能意义有很高的评价，对其应用前景有很乐观的估计。应当说这项技术的应用在我国还处于起步阶段，进一步提高产品的性能和质量，并且使其易于与各种不同的建筑相结合，便于安装使用，是这项技术的主要研究方向
2.2变流量技术
采暖、空调系统的设计是按照比较不利的气象条件进行的，所以在绝大部分时间内，实际负荷小于设计热(冷)负荷，并且在一天之内也是不断变化的。那么，水和空气作为热量和冷量的的载体，其流量也应当是随着负荷的变化而变化。这既是采暖、空调质量的要求，也是节能的要求。因此，如何动态地控制系统的流量，既能满足经常变化的负荷要求，又能最大限度的节省能耗，是暖通空调领域近年来的技术热点之一。
对系统的流量调节，传统的方式是改变系统的阻力，即用阀门调节。这种方式显然是不经济的，因为是以消耗流体的机械能为代价的，这些机械能是需要泵和风机提供的。为了避免这种无谓的能量消耗，对于系统的集中调节，采用改变系统动力的方式，而不采用改变系统阻力的方式，已成了人们的共识和技术潮流。在改变系统动力的调节方式中，主要有泵／风机多台并联的变台数调节和变速调节，其中包括定速机与变速机的并联、变速与变台数的结合等。在变台数调节中，需要注意的问题是，在调节中单机工况的改变。即随着并联台数的减少，仍在运行的泵(风机)，流量增大，效率降低，结果有可能导致超载现象的发生。在变速调节方面，对于一个具体的工程，需要研究的问题是，变速控制信号的选择，以及运行模式的选择。运行模式是指，是并联各台全部变速，还是定变结合，还是变速与变台数结合等。改变系统动力的变流量技术，就全国范围来看，在热水供暖系统、空调的冷冻水系统、冷却水系统以及风系统中，都有了很多的应用。
三、暖通空调系统节能技术具体措施
3.3.1 空调系统的设计负荷的合理计算
如今正确地计算负荷对整个系统的设计十分重要，负荷算大了会导致投资运行费用增大， 耗能增大，算小了则不能满足功能要求，负荷直接决定空调系统设备和容量的大小。目前我国普遍在负荷计算上结果偏大，通过采取合理降低室内给定值标准与适当的减少新风量的方法，可以消除不必要的损耗， 节约能源。
3.3.2 热源温度的控制
外网及热源必须采取相应的控制手段，是由于暖用户在室内多采取温控措施及室外气温的变化，使系统热负荷的动态的变数， 例如热水网路采取相应的质量 - 流量调节或质量调节方式及气候补偿方式等。目前， 许多地方采用根据室外温度自动调供水温度的方法。
3.3.3 采暖、通风与空调系统的选择要合理
其选择时应在满足规范要求的前提下，选择系统形式。 充分分析人工环境控制场所的特点， 注意朝向、周边区与内区、 使用功能的差异，分开设置或分环设置以便于控制、 调节及管理， 避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象， 使其与系统能够相互配合达到最佳效果， 从而达到既经济又节约的目的。
3.3.4 地源热泵技术
当前以地热作为热泵装置的热源或热汇来对建筑进行采暖或制冷的技术被成为地源热泵技术。 地源热泵通过输入少量的高品位能源 （如电能）， 既可实现低温热源向高温热源的转移。在冬季和夏季，分别将地热能作为高温热源和低温热源，在冬季将地热 “取”出来用于采暖或热水供应，在夏季将室内的热量提取后释放到地层中去。 目前在自然界和工业生产中， 存在大量的低温位热源， 储藏于空气、 土壤、 水，以及工业废气、 废水中， 利用热泵可以回收这些低温位热源， 产生高温位热量来供应生产和生活之用。
3.3.5 降低输送过程中能耗
现如今选用保温性能好的新型保温材料对管道进行处理有利于节能。对供暖系统进行全面的水力平衡调试， 改善供暖质量主要利用计算机。 采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术，实现管网流量的合理分配，提高输送能量的效率。在满足空调精度、 人体舒适度和工艺要求的前提下， 通过提高供回水温差、 选用低流速、 输送效率高的载能介质和效率高、 部分负荷特性好的动力设备， 可以减少输送过程的能耗， 从而提高输送效率。
3.3.6 实现供热管理信息化，采用计算机控制技术
对供热采暖系统的各种设备、阀门等运行状态进行在线的智能化监测、 控制和管理主要采用计算机控制。 全面监测、 记录各运行参数协调各系统间的运行，提高管理水平， 增强系统的安全性和可靠性并可使整个生产过程实现信息化管理， 节省运行能耗， 使供热采暖系统的运行、 管理水平走向现代化。
暖通空调系统使用者可根据个人需要设置每月甚至每天的控制程序让空调系统按预定的要求工作，在保证热舒适的前提下节能 10％。开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证空调系统节能运行的有效措施。
四、结语
综上所述，建筑节能不仅是一项技术综合课题，也是巨大的社会课题。我国政府已经认识到建筑节能是解决今后能源紧缺问题的有效途径之一。暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用。另外，暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、 健康、 安全、 工作效果和产品质量， 还关系到国家能源安全、 资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。因此，我们节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，这些技术的合理应用，一定能为建筑节能做出重要的贡献。