暖通空調(diào)節(jié)能技術問題研究

【摘 要】隨著社會的發(fā)展城市房屋的建設和城鎮(zhèn)化的快速步伐，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，給建筑能耗帶來了巨大的壓力。而目前我國建筑能耗水平不允許按照城市建設和城市化的節(jié)奏增長，建筑節(jié)能勢在必行。這不僅具有巨大的經(jīng)濟和環(huán)保意義，同時也有國防戰(zhàn)略意義。而在建筑能耗里，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。隨著人均建筑面積的不斷增大，暖通空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗將進一步增大。這勢必會使能源供求矛盾的進一步激化。本文主要介紹暖通空調(diào)領域具有較大的節(jié)能意義和良好應用前景的技術方式。

【關鍵詞】暖通；空調(diào)領域；節(jié)能技術

1.熱泵技術

熱泵是以大自然中蘊藏著大量的較低溫度的低品位熱能為熱源，如以大氣、地表水、地熱、或工廠排放的廢水（氣）為熱源，通過壓縮機的工作從這些熱源中吸取其中蘊藏著的大量較低溫度的低品位熱能，并將其溫度提高后再傳給高溫熱源。理論和大量的應用實踐都說明，熱泵技術具有很好的節(jié)能效益、經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的應用前景。

（1）空氣源（風冷）熱泵。目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機組和熱泵冷熱水機組。風冷熱泵冷熱水機組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應用，在武漢也有很多的應用?？諝庠礋岜迷谑褂蒙献畲蟮膯栴}是，冬季供熱運行時，室外氣溫較低的時候，室外換熱器翅片表面會結(jié)霜，（需要采取除霜措施）。

（2）地下水水源熱泵。即從地下抽水，經(jīng)過熱泵提取其熱量，然后再回灌到地下。這種技術在國內(nèi)外都已廣泛應用。但受到地下水文地質(zhì)條件的限制，并非處處適用。研究更有效的取水和回灌方式，將使這技術的應用范圍進一步擴大。

（3）土壤源熱泵。即在地下土壤中埋管，通入循環(huán)工質(zhì)，使之成為循環(huán)工質(zhì)與土壤間的換熱器。在冬季，通過這一換熱器從地下取熱，成為熱泵的熱源；在夏季，從地下取冷，成為熱泵的冷源。這樣以來，就實現(xiàn)了冬存夏用和夏存冬用。目前，這種技術的主要問題是初投資過高。提高換熱管的換熱能力，降低初投資是這項技術廣泛推廣的關鍵。與水源熱泵相比，由于沒有水文地質(zhì)條件的限制，土壤源熱泵被認為有更好的應用前景。

（4）污水源熱泵。直接從城市污水中提取熱量，是污水綜合利用的組成部分。據(jù)測算，城市污水全部充當熱源，可解決城市供暖用熱的近20%。熱泵技術有三大優(yōu)勢：一是它能長期大規(guī)模地利用江河湖海、城市污水、工業(yè)污水、土壤或空氣中的低溫熱能，可以把我們生產(chǎn)和生活中棄之不用的低溫熱能利用起來；二是它是目前世界上最節(jié)省一次能源（即煤、石油、天然氣等）的供熱系統(tǒng)，它能用少量不可再生的能源將大量的低溫熱量提升為高溫熱量；三是它在一定條件下可以逆向使用，既可供熱，也可用以制冷，即一套設備兼作熱源和冷源。另外，由于能夠有效地降低一次能源消耗，因而可以減少CO2 氣體和其它燃燒產(chǎn)生的污染物的排放，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術。

2.排風余熱回收技術

夏季，空調(diào)建筑的排風溫度低于室外新風溫度，室內(nèi)含濕量也低于室外新風含濕量。利用熱回收裝置對排風和新風進行熱交換，可以降低新風溫度和濕度。冬季，排風溫度高于室外新風溫度，排風含濕量高于室外新風含濕量，熱回收裝置可以預熱和加濕新風。具體做法為，在排風出口安裝熱交換器，排風和新風分別通過各自的通道進行間接接觸換熱；利用排風余熱來預熱新風（或者利用余冷來預冷新風），從而達到回收排風余熱的目的。目前可以采用的熱回收設備分為顯熱回收型和全熱回收型兩種。這種產(chǎn)品不但能夠用于中央空調(diào)系統(tǒng)，而且能夠用于供暖建筑和使用家用空調(diào)器的建筑。不但節(jié)能，而且改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量?，F(xiàn)在全國已有多家產(chǎn)品，武漢也研制和開發(fā)出了這種產(chǎn)品。有關專家對這項技術的節(jié)能意義有很高的評價，對其應用前景有很樂觀的估計。應當說這項技術的應用在我國還處于起步階段，進一步提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，并且使其易于與各種不同的建筑相結(jié)合，便于安裝使用，是這項技術的主要研究方向。

3.變流量技術

采暖、空調(diào)系統(tǒng)的設計是按照比較不利的氣象條件進行的，所以在絕大部分時間內(nèi)，實際負荷小于設計熱（冷）負荷，并且在一天之內(nèi)也是不斷變化的。那么，水和空氣作為熱量和冷量的的載體，其流量也應當是隨著負荷的變化而變化。這既是采暖、空調(diào)質(zhì)量的要求，也是節(jié)能的要求。因此，如何動態(tài)地控制系統(tǒng)的流量，既能滿足經(jīng)常變化的負荷要求，又能最大限度的節(jié)省能耗，是暖通空調(diào)領域近年來的技術熱點之一。

對系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的方式是改變系統(tǒng)的阻力，即用閥門調(diào)節(jié)。這種方式顯然是不經(jīng)濟的，因為是以消耗流體的機械能為代價的，這些機械能是需要泵和風機提供的。為了避免這種無謂的能量消耗，對于系統(tǒng)的集中調(diào)節(jié)，采用改變系統(tǒng)動力的方式，而不采用改變系統(tǒng)阻力的方式，已成了人們的共識和技術潮流。在改變系統(tǒng)動力的調(diào)節(jié)方式中，主要有泵/風機多臺并聯(lián)的變臺數(shù)調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)，其中包括定速機與變速機的并聯(lián)、變速與變臺數(shù)的結(jié)合等。在變臺數(shù)調(diào)節(jié)中，需要注意的問題是，在調(diào)節(jié)中單機工況的改變。即隨著并聯(lián)臺數(shù)的減少，仍在運行的泵（風機），流量增大，效率降低，結(jié)果有可能導致超載現(xiàn)象的發(fā)生。在變速調(diào)節(jié)方面，對于一個具體的工程，需要研究的問題是，變速控制信號的選擇，以及運行模式的選擇。運行模式是指，是并聯(lián)各臺全部變速，還是定變結(jié)合，還是變速與變臺數(shù)結(jié)合等。改變系統(tǒng)動力的變流量技術，就全國范圍來看，在熱水供暖系統(tǒng)、空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)以及風系統(tǒng)中，都有了很多的應用。

4.暖通空調(diào)可持續(xù)設計

可持續(xù)的暖通空調(diào)設計要求變過去的靜態(tài)設計為動態(tài)設計；變過去的典型工況設計為全工況設計；變過去的純技術設計為技術、經(jīng)濟、環(huán)保的綜合設計；變過去的分工即分家的專業(yè)設計為跨專業(yè)的協(xié)同設計。

所謂“靜態(tài)設計”，就是根據(jù)估算的設計負荷，根據(jù)產(chǎn)品樣本數(shù)據(jù)（往往是設備額定工況下的數(shù)據(jù)）選擇一臺臺孤立的設備，組合成HVAC系統(tǒng)。各臺設備的特性曲線、工作點和所遵循的標準不一定能很好地匹配，節(jié)能的設備不一定能“搭”出一個節(jié)能的系統(tǒng)。而“動態(tài)設計”實際上是系統(tǒng)設計，以保證系統(tǒng)能效比最高為目標，實現(xiàn)系統(tǒng)各組件的最佳匹配。這就要求制造廠能做到“量體裁衣”式的個性化生產(chǎn)，產(chǎn)品帶有遵循某種通訊協(xié)議的調(diào)節(jié)控制裝置。對制造廠來說，增加了產(chǎn)品的技術含量，用“柔性生產(chǎn)”的思想進行管理，是提高效益之舉?，F(xiàn)在國內(nèi)己經(jīng)有一些知名企業(yè)開始朝這個方向努力。

HVAC系統(tǒng)絕大部分時間是在部分負荷狀態(tài)下運行的，部分負荷工況下系統(tǒng)能效比會降低，因此，設計的任務就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到最佳。就是說，HVAC設計者不僅要考慮系統(tǒng)在設計工況下的效率，還要考慮系統(tǒng)在部分負荷下的運行程序和控制邏輯。暖通專業(yè)工程師與自控專業(yè)工程師應當相互融通，因為今后節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑和設備系統(tǒng)離開自控和電腦化的能源、環(huán)境管理系統(tǒng)是不可思議的。在綠色建筑中，還要解決好利用晝光照明和降低空調(diào)負荷這一對矛盾。國外更提出“建筑能源綜合設計”的思想，即將空調(diào)、照明、圍護結(jié)構(gòu)、電力驅(qū)動以及建筑調(diào)試和能源管理系統(tǒng)（EMS）結(jié)合在一起作通盤的設計。

【參考文獻】

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