暖通節(jié)能系統(tǒng)及其優(yōu)化方案的研究

徐 婧

（亳州職業(yè)技術學院 安徽亳州 236800）

引言

對目前我國城市建筑能耗分析，暖通空調系統(tǒng)的能耗占整個建筑全年能耗的一半以上。空調設備的使用，帶給人們舒適生活工作環(huán)境的同時，也為資源消耗、大氣污染帶來可能性。還要對空調系統(tǒng)運行工況進行調整控制，避免能耗提升，導致節(jié)能效果的失敗。因此，暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能應用，才是降低資源消耗、緩解環(huán)境壓力，倡導綠色建筑，保證經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 暖通空調系統(tǒng)運行現(xiàn)狀的概述

1.1 冷源

冷源系統(tǒng)主要由制冷機、冷卻塔、冷卻水泵組成。在實際空調系統(tǒng)使用中，常見的問題主要是系統(tǒng)設備選型偏大且可調節(jié)性能較差，容易造成投資成本較大，供冷情況較好，但存在著耗電量過大問題，冷源設備選型過大還會造成與系統(tǒng)不匹配的情況，造成整個空調系統(tǒng)運行不暢問題。冷源系統(tǒng)設備中最重要的部分就是冷卻塔，其關系著整個制冷主機的運行效率，當冷卻塔設備選用不當或數(shù)量較多，冷卻塔調節(jié)功能也無法全面施展，導致高電耗、低效能。冷卻水泵選型偏大時，會影響系統(tǒng)功率，增大阻力，同樣達不到節(jié)能效果。

1.2 空調水系統(tǒng)

空調水系統(tǒng)由冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)兩個部分組成，在整個空調系統(tǒng)中承擔著輸送冷熱能的作用，不管空調系統(tǒng)是什么形式，多大負荷，只要有用戶，就必須開啟空調水系統(tǒng)，所以說空調水系統(tǒng)的能耗也是很大的。由于季節(jié)和天氣變化，末端負荷需求變化較為復雜，定流量水系統(tǒng)也增加了空調系統(tǒng)的部分能耗，變流量系統(tǒng)設置不達標，多數(shù)情況由室內溫度或冷凍水回水溫度設定冷水主機啟停，少數(shù)冷源站的冷凍/冷卻水泵設置變頻裝置，水泵額定功率高，效率普遍較低，造成能耗的提升，達不到節(jié)能效果。

1.3 新風系統(tǒng)

現(xiàn)階段，人們對于工作、居住建筑物內空氣的溫度、濕度有著明確要求，進而對空調系統(tǒng)還加入了新風系統(tǒng)裝置。新風系統(tǒng)機組由送風機段、回風機段、表冷段、過濾段、熱回收段組成。新風機組配備過濾壓差報警裝置、防凍保護和報警裝置。在新風入口處均設置電動保溫風閥，與機組運行聯(lián)動，新鮮的室外空氣經(jīng)過新風系統(tǒng)過濾、冷卻、除濕后送入房間。但運行現(xiàn)狀普遍反映為新風運行管理差，新風量不足或新風量不均勻等問題。

2 節(jié)能設計認識誤區(qū)

2.1 重功能，輕節(jié)能

一般而言，暖通空調系統(tǒng)的設計多數(shù)偏向于重功能、輕節(jié)能方面，人們在選擇暖通系統(tǒng)的時候更加注重的性能方面的優(yōu)勢，而常常忽略節(jié)能效果，對于節(jié)能的考慮僅限于能夠滿足設計規(guī)范標準的限定要求即可，并沒有追求合理發(fā)揮系統(tǒng)的節(jié)能作用。隨著現(xiàn)代人們意識觀念逐漸改變，越來越多的人開始關注系統(tǒng)節(jié)能這方面功能，這也促使生產(chǎn)廠家、設計人員開始轉變設計理念，逐漸偏向于保功能、重節(jié)能方面，這對于提高暖通空調系統(tǒng)的建筑節(jié)能作用有著重要意義。

2.2 符合標準的節(jié)能并不是充分節(jié)能

在產(chǎn)品設計方面，設計師通常將節(jié)能設計理念認定為在標準限定要求內即是充分節(jié)能，除非有業(yè)主明確要求產(chǎn)品的節(jié)能水平要高于行業(yè)節(jié)能設計標準，在產(chǎn)品節(jié)能設計時才會在節(jié)能標準限定內挖掘提升更高的節(jié)能效果。在節(jié)能限定內的暖通系統(tǒng)再優(yōu)化，才能算是真正的充分節(jié)能。

2.3 理想的節(jié)能效果不只是體現(xiàn)在技術上

在實際暖通空調系統(tǒng)架構中，往往將產(chǎn)品節(jié)能性能歸結為概念和技術的節(jié)能，更多的是技術的堆砌和產(chǎn)品的拼接，但卻忽視了暖通系統(tǒng)的整體節(jié)能效果的合理性，這些都是節(jié)能效果的實施辦法，而并非最后的目標，真正的節(jié)能效果是產(chǎn)品在運行條件及效果均相同的情況下，最大限度的開發(fā)出暖通系統(tǒng)節(jié)能潛力，且獲得的節(jié)能收益與付出的成本是相匹配的。

3 暖通空調負荷的影響因素及優(yōu)化措施

3.1 暖通空調負荷影響因素

空調負荷主要包括兩個方面，即空調冷負荷和空調熱負荷。在建筑設計中，空調負荷是確定空調系統(tǒng)和選擇設備型號及容量的最重要的數(shù)據(jù)，空調負荷的大小關乎空調系統(tǒng)的運行費用。影響空調負荷的主要因素主要有外擾、內擾和建筑圍護結構等方面。

3.2 影響因素優(yōu)化措施

3.2.1 外擾

（1）地面鋪裝。種類有很多種，根據(jù)其自身透水性能的不同可分為透水鋪裝和不透水鋪裝兩大類?；炷痢r青鋪裝地面具有不透水性，沒有潛熱蒸發(fā)的降溫效果，由于其太陽輻射吸收系數(shù)均較高，所以這兩類型鋪裝地面的周圍溫度普遍偏高，冬季可以利用其增加長波輻射熱。土壤、透水磚及草坪磚具有一定的透水性，可以長時間的保存一定的水分，在實際工程中夏季可以很好的利用。

（2）綠化。綠化具有降低溫度、調節(jié)濕度、遮陽防曬、改善通風質量等作用，其降溫作用主要體現(xiàn)在兩個方面，即蒸發(fā)降溫和遮陽降溫。常見的建筑室外綠化品種有喬木、灌木和草地，其中灌木和草地主要是通過蒸發(fā)降溫來改善室外熱環(huán)境，而喬木還具備遮陽降溫的作用。

（3）遮陽構件。主要應用于夏季，遮陽設施應用較好的情況下，可以提供非常舒適的室外微氣候?？紤]本問研究建筑為已使用建筑，所以主要的遮陽形式就是人工構件遮陽，常見的有遮陽傘蓬、張拉膜、玻璃纖維織物及百葉遮陽等。

3.2.2 內擾

（1）照明設備。大型公共建筑體量較大，為了保證建筑正常的使用，大型公共建筑內部往往設置有較多的照明設備。照明設備節(jié)能就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，即充分利用自然光；優(yōu)先采用光效高、壽命長的照明產(chǎn)品；設置智能化的照明控制系統(tǒng)。

（2）辦公電器。通過管理來實現(xiàn)其節(jié)能，盡量減少設備閑置的時間。

3.2.3 建筑圍護結構

（1）外墻節(jié)能應同時提高墻體的冬季保溫和夏季隔熱性能，以減少室內外之間的傳熱損失，因此，外墻節(jié)能就需要采用復合保溫墻體或實現(xiàn)自保溫。通過外墻保溫的設置，可以大大提高外墻的熱阻，達到降低空調負荷的效果。

（2）按照屋面的構造不同可分為平屋面保溫及坡屋面保溫，各地均有相應的標準構造做法，通過調整保溫層的厚度，可以使得屋面的熱阻達到規(guī)范要求，繼而達到降低空調負荷的目的。

（3）公共建筑地面的面層多為混凝土材料，其導熱系數(shù)較大，而且多數(shù)的公共建筑也設置有地下空間，在地下空間內一般并沒有考慮空調系統(tǒng)，所以總的來講公共建筑的地面熱損失較大。常見的地面保溫是在地面的墊層和面層之間設置保溫層，保溫層材料可采用泡沫玻璃保溫板等，保溫層的厚度應根據(jù)計算確定，使之符合規(guī)范要求。

4 暖通空調系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

4.1 空調冷源

（1）既有制冷機組的節(jié)能

制冷機組相對的造價較高一些，其運行效率不是低于規(guī)范要求太多的話，最好的方式就是對其節(jié)能調整，提高其能效，常見的方法有提高制冷機組的運行負荷率、合理調節(jié)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度、減少機組水側污垢熱阻污垢系數(shù)等。

（2）熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)

也被稱為分布式能源系統(tǒng)，是以燃氣輪機為動力，并與吸收式制冷機余熱鍋爐配套，同時提供制冷、采暖、衛(wèi)生熱水和電力的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有能源利用率高、環(huán)境污染小、運行靈活、能量輸送損失小等特點。

（3）空調蓄冷技術

常用的空調蓄冷技術有水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷和氣體水合物蓄冷等幾種，而冰蓄冷的研究較早，實際應用狀況較好。冰蓄冷空調是利用夜間低谷負荷電力制冰儲存在蓄冰裝置中，白天融冰將所儲存冷量釋放出來，減少電網(wǎng)高峰時段空調用電負荷及空調系統(tǒng)裝機容量。

4.2 空調水系統(tǒng)

（1）大溫差小流量的系統(tǒng)

“大溫差”是指空調送風或送水溫差比常規(guī)空調系統(tǒng)采用的溫差大。冷凍水大溫差系統(tǒng)，在采用較大的循環(huán)溫差后，冷凍水量將減少，可以節(jié)約輸配系統(tǒng)的輸送能耗并降低管網(wǎng)的初投資。大溫差小流量系統(tǒng)在初投資方面的節(jié)省潛力更為顯著。

（2）變水量系統(tǒng)

變頻調速技術通過均勻改變電機定子供電頻率達到平滑地改變電機的同步轉速，變頻調速技術應用于空調水系統(tǒng)中，就形成了變水量系統(tǒng)，在系統(tǒng)部分負荷條件下可以產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。常見的變水量系統(tǒng)有一級泵變流量系統(tǒng)和一級二級泵變流量系統(tǒng)。

（3）冷卻塔的節(jié)能

冷卻塔的節(jié)能主要指的是冷卻塔供冷技術，它是指在室外空氣溫度較低時，關閉制冷機組，利用流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)水直接或者間接地向空調系統(tǒng)供冷，從而節(jié)約冷水機組的能耗。

4.3 空調新風系統(tǒng)

（1）利用室外空氣自然冷卻節(jié)能

在全空氣定風量系統(tǒng)的控制中，過渡季節(jié)采用室外空氣作為天然冷源實現(xiàn)免費供冷，是效果明顯的一種節(jié)能方法。

（2）變風量系統(tǒng)

變風量系統(tǒng)就是通過改變送入房間的風量來滿足室內變化的負荷要求，由于空調系統(tǒng)大部分時間處在部分負荷下運行，所以風量的減少可以很有效的降低風機能耗的降低。

（3）排風冷、熱的回收

向室內引入新風的目的是為了保證空氣的潔凈度。在滿足衛(wèi)生要求情況下，減少新風量有著顯著的節(jié)能效果。按照空氣量平衡原理，向建筑送入一定的新風的同時必須要排出基本上等量的室內空氣，而排風狀態(tài)與室內空氣狀態(tài)相同。在送入新風時，可以回收利用這部分排風中的能耗包括冷量和熱量，達到節(jié)能效果。

5 結語

綜上所述，低碳節(jié)能是當今現(xiàn)代化發(fā)展的主要主題。黨的十九大報告提出要堅持新發(fā)展理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，綠色發(fā)展、協(xié)調發(fā)展是我們新時代堅持和發(fā)展中國特色社會主義的重要方略，以能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃為指引，構建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系。為更好的貫徹、踐行生態(tài)文明發(fā)展理念，對于建筑暖通系統(tǒng)工程來說，需要梳理基于節(jié)能目標的設計理念，采取動態(tài)的全過程分析方法，合理的進行系統(tǒng)整體優(yōu)化改進，更好的為我國建筑事業(yè)做出貢獻。