住宅建筑采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)

賈新坡（鄭州廣源建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河南　鄭州　450000）

?

住宅建筑采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)

賈新坡
（鄭州廣源建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河南鄭州450000）

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，城市居住環(huán)境有了很大改善，人們?cè)诮ㄖ孢m性方面的要求也在不斷提升，暖通空調(diào)的使用充分地滿足了這種需求。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，作為建筑整體能耗的重要產(chǎn)生部分，目前暖通空調(diào)能耗已經(jīng)占到國(guó)家整體能源消耗的20%，因此采取相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要的社會(huì)價(jià)值與環(huán)境效益。目前住宅建筑采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)的主要應(yīng)用形式為針對(duì)各元器件進(jìn)行的節(jié)能優(yōu)化和系統(tǒng)整體運(yùn)行流程的采暖效率提升。本文探討了住宅建筑采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，旨在提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：暖通；制冷；空調(diào)；節(jié)能

1. 節(jié)能暖通空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

典型的住宅采暖空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜由多部分器件構(gòu)成，主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等，系統(tǒng)構(gòu)成與工作流程如圖1所示。

暖通空調(diào)的工作流程為：（1）壓縮過(guò)程。暖通空調(diào)內(nèi)部的制冷劑在壓縮機(jī)作用下，呈現(xiàn)壓力與溫度共同上升的狀態(tài)，為能源交換積蓄能量；（2）冷凝過(guò)程。通過(guò)壓縮機(jī)的制冷劑傳遞到冷凝器結(jié)構(gòu)，高溫高壓氣體在此部位進(jìn)行換熱，整體溫度降低，冷凝放熱后變?yōu)橐簯B(tài)；（3）減壓過(guò)程。冷凝換熱后的制冷劑繼續(xù)流通，在膨脹閥位置釋放壓力，轉(zhuǎn)化為低溫低壓液體；（4）蒸發(fā)過(guò)程。完成冷凝減壓的制冷劑流通至蒸發(fā)器，與環(huán)境進(jìn)行再次換熱，吸收外界熱量，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)；（5）循環(huán)過(guò)程。蒸發(fā)氣態(tài)化之后的制冷劑被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)行再次循環(huán)采暖。

2. 住宅建筑采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1合理選擇機(jī)組容量

住宅建筑采暖空調(diào)主機(jī)是系統(tǒng)的核心設(shè)備，在整體能耗中占比60%以上，而主機(jī)運(yùn)行中的能耗又由有效功率和空載功率組成。所以，選擇適宜的機(jī)組容量，對(duì)于在保證滿足建筑采暖需求的基礎(chǔ)上，降低空載功率，提升采暖機(jī)組實(shí)際使用效率具有重要的作用。處于降低能耗的考慮，當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能主機(jī)配置的形式多為差額配置，即采用大容量和小容量機(jī)組配合使用的形式。以居民住宅建筑為例，暖通空調(diào)系統(tǒng)差額配置的為200萬(wàn)kcal/h大容量冷水機(jī)組和60萬(wàn)kcal/h小容量冷水機(jī)組，在采暖需求較大的高峰期，開(kāi)啟大容量機(jī)組，而在低谷期則開(kāi)啟小容量機(jī)組，這樣有效實(shí)現(xiàn)了機(jī)組容量的合理控制，有效降低了空載功率，提升了整體能耗控制效果，收到了節(jié)能減排與維護(hù)采暖空調(diào)機(jī)組狀態(tài)的效果。

圖1

2.2利用復(fù)合能源

在當(dāng)前能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用成為了采暖空調(diào)能源供給的重要研究對(duì)象。除了傳統(tǒng)的電力與燃?xì)饽茉打?qū)動(dòng)形式外，采暖空調(diào)系統(tǒng)的集中供熱和燃油驅(qū)動(dòng)為復(fù)合能源的使用提供了更多選擇。這種能源使用模式，除了能夠有效降低采暖空調(diào)對(duì)于傳統(tǒng)能源的需求，降低電力生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、硫化物對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)多種能源的使用，能夠有效提供采暖空調(diào)的運(yùn)行穩(wěn)定性，在出現(xiàn)電力供應(yīng)短缺的階段，能夠?qū)崿F(xiàn)錯(cuò)峰用電，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，也能夠通過(guò)復(fù)合能源的使用保證空調(diào)機(jī)組的正常運(yùn)行，降低緊急狀況下采暖空調(diào)停止運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成的不良影響。

2.3調(diào)整與改造水系統(tǒng)

采暖空調(diào)中的循環(huán)水系統(tǒng)是進(jìn)行熱量交換的重要結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)能耗占到空調(diào)系統(tǒng)整體能耗的15%～30%水平范圍。可見(jiàn)，針對(duì)采暖空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化具有重要的節(jié)能作用。具體的調(diào)整與改造內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）結(jié)合采暖空調(diào)運(yùn)行理論參數(shù)與實(shí)際參數(shù)，合理選擇驅(qū)動(dòng)水泵的類(lèi)別與型號(hào)，如需選擇大流量和大揚(yáng)程水泵則應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)地檢測(cè)與核對(duì)，避免大功率水泵的功率浪費(fèi)。某建筑采暖空調(diào)系統(tǒng)在水泵選型過(guò)大的情況下，換熱液態(tài)流通速度過(guò)大，閥門(mén)封閉不嚴(yán)，造成了大量的能源浪費(fèi)。而在進(jìn)行初步改造加裝節(jié)流閥后，又導(dǎo)致的換熱液體流通量大幅下降，系統(tǒng)換熱采暖能力不足的情況，系統(tǒng)處于低效運(yùn)行狀態(tài)，在未獲得理想采暖效果的情況下，能源利用效率極低。經(jīng)過(guò)研究分析，工程師發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這一問(wèn)題的根源在于水泵流量過(guò)大，因此將水泵型號(hào)進(jìn)行兩個(gè)更替，從而有效解決了問(wèn)題。

（2）在滿足舒適性和工藝的條件下，盡可能地增大回供水溫差

提升采暖空調(diào)系統(tǒng)熱交換溫差能夠進(jìn)一步提升熱交換過(guò)程的效率，降低水流傳輸過(guò)程中形成的能量損失，同時(shí)高溫差系統(tǒng)對(duì)于管路截面的需求較低，系統(tǒng)管道可選擇小管徑管線搭建，整體建設(shè)成本大幅降低。大溫差熱交換理念并未強(qiáng)調(diào)單純地提升采暖空調(diào)系統(tǒng)溫差，而是在保證機(jī)組系統(tǒng)整體正常運(yùn)行的前提下，借助溫度勢(shì)能提高能源利用效率，因?yàn)檫^(guò)大的溫差可能導(dǎo)致內(nèi)部冷卻器、風(fēng)機(jī)盤(pán)管等器件的性能下降。因此在系統(tǒng)溫差設(shè)置環(huán)節(jié)中應(yīng)進(jìn)行綜合性地考量，兼顧空調(diào)整體能耗、采暖效果以及器件工況等進(jìn)行選擇。如某住宅建筑采暖空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)置溫差參數(shù)如下：冷卻水側(cè)溫差5℃，冷水供水溫度7℃，回水溫度15℃，這一溫差參數(shù)設(shè)置有效實(shí)現(xiàn)了大溫差采暖，保證了系統(tǒng)采暖效率，管線溫升低于0.5℃水平范圍。

（3）對(duì)水泵使用變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)是采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)的重要形式，通過(guò)水泵實(shí)際運(yùn)行功率的自動(dòng)化調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)能耗的降低。對(duì)于建筑采暖節(jié)能空調(diào)實(shí)際應(yīng)用的測(cè)試得知，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，系統(tǒng)循環(huán)水泵整體能耗降低達(dá)到15%水平范圍。在具體應(yīng)用過(guò)程中，水泵變頻調(diào)速技術(shù)和根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和流動(dòng)余量進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)節(jié)，全面提升系統(tǒng)節(jié)能效果。

（4）對(duì)所有水環(huán)路進(jìn)行水力平衡測(cè)試，盡量避免水系統(tǒng)失調(diào)

水力計(jì)算是提升水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行效率，維持管道水力平衡的重要環(huán)節(jié)。在當(dāng)前的采暖空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)各循環(huán)回路的水流實(shí)際流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)于部分高阻力回路增設(shè)循環(huán)泵，維持系統(tǒng)整體的水力平衡水平。同時(shí)，應(yīng)注意管道內(nèi)部水流的通暢性，定期對(duì)管道進(jìn)行清理，可通過(guò)加壓沖洗的方式排除雜質(zhì)，降低阻力。

2.4加強(qiáng)日常管理提高節(jié)能效益

（1）提高建筑采暖空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)水平，對(duì)于閥門(mén)、管道等關(guān)鍵器件安排周期性的檢修，在出現(xiàn)系統(tǒng)滴漏的情況下及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救，對(duì)于容易積累污垢的蒸發(fā)器、過(guò)濾器等器件應(yīng)進(jìn)行定期清理，針對(duì)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)，保證儀表和設(shè)備的正常工作。

（2）實(shí)現(xiàn)采暖空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的全面監(jiān)控，在出現(xiàn)參數(shù)異常的情況下，應(yīng)查明問(wèn)題根源，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行改造，避免隱性能耗對(duì)于系統(tǒng)節(jié)能的損害。

（3）對(duì)不需連續(xù)工作的空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)，盡可能地縮短預(yù)冷時(shí)間，并且在預(yù)冷時(shí)盡量采用循環(huán)風(fēng)，不引入室外新風(fēng)。

（4）對(duì)人員數(shù)量變化比較大的空調(diào)系統(tǒng)，最冷月份和最熱月份新風(fēng)量根據(jù)室內(nèi)CO2濃度監(jiān)測(cè)器數(shù)值，自動(dòng)控制新風(fēng)入口閥，調(diào)節(jié)新風(fēng)量，從而節(jié)省了冷（能）量。

2.5采用先進(jìn)的空調(diào)系統(tǒng)自控策略

在應(yīng)用采暖空調(diào)自控策略的過(guò)程中，可借助樓宇空調(diào)系統(tǒng)集控平臺(tái)進(jìn)行管理，控制整個(gè)樓宇所有房間的空調(diào)表冷器啟停，設(shè)置室內(nèi)溫度處于合理的水平范圍之內(nèi)（夏季≥25℃，冬季≤18℃），超過(guò)限定值自動(dòng)停機(jī)，下班后延時(shí)半小時(shí)所有房間自動(dòng)關(guān)機(jī)，如有辦公室需要加班，可通知計(jì)算機(jī)管理工作人員，經(jīng)允許后，修改計(jì)算機(jī)指令為該房間空調(diào)表冷器單獨(dú)送電。利用系統(tǒng)集控能耗分析軟件，從實(shí)際的運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)出發(fā)，用能耗數(shù)據(jù)分析各系統(tǒng)問(wèn)題。這種以實(shí)際運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的節(jié)能診斷、節(jié)能改造和節(jié)能運(yùn)行方法，已經(jīng)初見(jiàn)成效。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，空調(diào)能耗的降低是重要的一環(huán)，通過(guò)空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠在保證人居舒適度的前提下，全面降低建筑能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。目前采暖空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)主要在于機(jī)組容量選擇、復(fù)合能源應(yīng)用、水循環(huán)系統(tǒng)改造、日常管理以及自動(dòng)化智能技術(shù)的應(yīng)用，行業(yè)工作者們應(yīng)對(duì)上述要點(diǎn)進(jìn)行深入地研究分析，結(jié)合具體的采暖空調(diào)施工實(shí)際情況提出針對(duì)性的優(yōu)化方案，提升能源利用效率。

參考文獻(xiàn)

［1］史敏磊.上海地區(qū)居住建筑采暖空調(diào)節(jié)能保溫技術(shù)及實(shí)踐［D］.同濟(jì)大學(xué)，2007.

［2］孫嬋娟.長(zhǎng)江流域住宅熱濕負(fù)荷特性及采暖空調(diào)方式評(píng)價(jià)［D］.重慶大學(xué)，2009.

［3］姚遠(yuǎn).基于實(shí)測(cè)的地埋管地源熱泵空調(diào)技術(shù)的節(jié)能與應(yīng)用分析［D］.武漢科技大學(xué)，2010.

［4］徐納.保障性住房節(jié)能技術(shù)集成評(píng)價(jià)體系研究［D］.華中科技大學(xué)，2012.

中圖分類(lèi)號(hào)：TE08

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A