探究節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

田家樂(lè) 解衛(wèi)東 楊薇 李思遠(yuǎn)

摘 要：近年來(lái)，隨著大量民用和工業(yè)建筑的建設(shè)，暖通空調(diào)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但在其大量建設(shè)和投用的過(guò)程中也產(chǎn)生了一些能源和環(huán)境問(wèn)題。本文介紹了一些應(yīng)用在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)以供探討。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保技術(shù);暖通空調(diào)系統(tǒng);應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平逐漸提升，各類建筑物日益增多，暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用得到了廣泛普及，隨之也帶來(lái)了能源消耗以及對(duì)環(huán)境的影響等問(wèn)題。所以，新的節(jié)能環(huán)保技術(shù)的開(kāi)發(fā)并應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)中，就顯得尤為重要。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用

隨著現(xiàn)代建筑的迅速發(fā)展，建筑環(huán)境的重要性得到人們的高度重視。建筑環(huán)境的好壞不僅直接影響身處建筑內(nèi)的人員的舒適度，而且與人員的工作效率、生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量都有著密不可分的關(guān)系。暖通空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)建筑熱濕環(huán)境以及室內(nèi)的空氣品質(zhì)，滿足了人們生產(chǎn)、生活對(duì)建筑環(huán)境的要求。

2 節(jié)能環(huán)保技術(shù)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的意義

現(xiàn)代建筑對(duì)于能源的消耗是巨大的，其中約80%來(lái)自于暖通空調(diào)系統(tǒng)。夏季空調(diào)系統(tǒng)的龐大能耗對(duì)城市電網(wǎng)產(chǎn)生了巨大壓力，很多城市不得不采取增容或限電措施;冬季供暖不僅消耗大量的能源，而且鍋爐燃燒產(chǎn)生的大量SO2、NOx、CO和懸浮顆粒物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。城市大量的能源消耗還導(dǎo)致了“城市熱島”效應(yīng)的產(chǎn)生，而“城市熱島”又導(dǎo)致夏季空調(diào)負(fù)荷的增加，據(jù)測(cè)算，空氣溫度每升高1℃，空調(diào)容量約增加6%。[1]因此，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)有著重大意義。

3 節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 采用合理的冷熱源

合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一個(gè)重要的關(guān)鍵點(diǎn)，其中冷熱源的合理配置是至關(guān)重要的一點(diǎn)。總?cè)萘肯嗤瑫r(shí)，不同的冷熱源臺(tái)數(shù)和容量的搭配，運(yùn)行能耗并不會(huì)完全相同。尤其是在空調(diào)冷源的選擇上，離心機(jī)一般制冷量較大，在負(fù)荷率較高的情況下COP較高，而螺桿機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)效率較高，所以在選擇時(shí)可以將二者組合搭配，形成多臺(tái)大容量機(jī)組配一臺(tái)小容量機(jī)組的組合方式，以保證在不同冷負(fù)荷工況下冷源系統(tǒng)的高效運(yùn)行。通常按以下原則來(lái)選擇：

小容量機(jī)組制冷量Q1=Qmin/y;大容量機(jī)組制冷量Q2=Q1/z;大容量機(jī)組臺(tái)數(shù)N=（Qmax-Q1）/Q2

式中，Qmin為最小冷負(fù)荷;Qmax為最大冷負(fù)荷;y為小容量機(jī)組最低負(fù)荷率;z為大容量機(jī)組最低負(fù)荷率。

另外，在選擇冷源容量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照系統(tǒng)冷負(fù)荷來(lái)選擇，不可有附加。當(dāng)機(jī)組規(guī)格不能符合計(jì)算冷負(fù)荷的要求時(shí)，所選機(jī)組的總裝機(jī)容量與計(jì)算冷負(fù)荷的比值不得超過(guò)1.1。[2]

3.2 變頻技術(shù)的應(yīng)用

變頻技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵以及制冷機(jī)組等設(shè)備。電機(jī)功率與轉(zhuǎn)速和頻率之間有如下關(guān)系：

N2/N1=（n2/n1）3=（f2/f1）3

式中N2、N1為電機(jī)功率;n2、n1為電機(jī)轉(zhuǎn)速;f2、f1為電機(jī)頻率。可見(jiàn)，電機(jī)功率變化隨轉(zhuǎn)速和頻率變化的三次方成正比，隨著電機(jī)頻率的降低，功率將出現(xiàn)大幅度的降低。在設(shè)備選型時(shí)，一般根據(jù)各空調(diào)區(qū)逐時(shí)冷負(fù)荷的綜合最大值或冷負(fù)荷的累計(jì)值來(lái)選擇冷機(jī)容量和空調(diào)設(shè)備，大部分工況下，空調(diào)系統(tǒng)都處于部分負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)。通過(guò)制冷機(jī)組、冷凍水泵以及空調(diào)風(fēng)機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)等變頻控制，使之隨系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化，實(shí)現(xiàn)供需匹配，節(jié)能效果顯著。但是，變頻器的變頻范圍也有一定限制，一般在70%～100%范圍內(nèi)的節(jié)能效果比較明顯，若變頻至50%，功率降至12.5%，電機(jī)效率將嚴(yán)重下降，[3]在變頻器設(shè)置時(shí)需要予以考慮。同時(shí)，冷凍水泵變頻也要考慮冷機(jī)的最小流量限制和水流量變化速率限制。

3.3 采用蓄冷技術(shù)

我國(guó)大部分空調(diào)冷源采用電制冷方式，這就導(dǎo)致夏季空調(diào)冷負(fù)荷高峰也是電力負(fù)荷的高峰，對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷特性造成了巨大影響。蓄冷技術(shù)的應(yīng)用可以起到削峰填谷的作用，有效緩解高峰期的電網(wǎng)壓力，減少區(qū)域電力裝機(jī)容量，提高發(fā)電機(jī)組谷段發(fā)電效率，間接達(dá)到節(jié)能減排的效果。采用冰蓄冷裝置，可以實(shí)現(xiàn)低溫大溫差供冷，使得供應(yīng)相同冷量所需的水流量更小，降低輸送能耗，在區(qū)域供冷系統(tǒng)中具有較大的節(jié)能意義。同時(shí)，蓄冷技術(shù)的應(yīng)用，可以減少制冷機(jī)組的裝機(jī)容量以及相應(yīng)的變配電設(shè)備，在實(shí)行峰谷電價(jià)的地區(qū)還可以得到很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 空氣源熱泵的應(yīng)用

空氣源熱泵通過(guò)制冷循環(huán)，在夏季通過(guò)吸收室外空氣的冷量向室內(nèi)供冷，冬季吸收室外空氣的熱量向室內(nèi)供熱。空氣源熱泵驅(qū)動(dòng)能源為電能，在冷熱量轉(zhuǎn)移的過(guò)程中對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，相對(duì)于傳統(tǒng)的電采暖效率較高，因此，近年來(lái)被作為“煤改電”的重要選擇之一?？諝庠礋岜霉釙r(shí)的COP在標(biāo)準(zhǔn)條件下可以達(dá)到3.0，并且隨著室外空氣溫度的升高，COP值也會(huì)變大，節(jié)能效果更加明顯。隨著噴氣增焓等新技術(shù)的應(yīng)用，在-15℃的工況下，COP也可以達(dá)到2.0以上?？諝庠礋岜?太陽(yáng)能集熱器、空氣源熱泵+蓄熱式電鍋爐的互補(bǔ)供暖，在我國(guó)北方地區(qū)也可以得到廣泛的應(yīng)用。

3.5 充分利用太陽(yáng)能

太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，在暖通空調(diào)領(lǐng)域具有非常大的利用潛力。目前，在太陽(yáng)能資源充足的地區(qū)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能供暖、供應(yīng)生活熱水、提供空調(diào)以及照明等。利用太陽(yáng)能集熱器收集的熱量對(duì)水加熱，經(jīng)貯熱水箱蓄熱后可以向建筑提供采暖熱水和生活熱水。受大氣透明度的影響，當(dāng)不能完全利用太陽(yáng)能保證建筑供暖或熱水需求時(shí)，可由輔助熱源補(bǔ)充加熱。利用太陽(yáng)能蓄熱水箱中的熱水作為吸收式制冷機(jī)組的熱源，可以在夏季向建筑提供冷凍水，滿足空調(diào)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今，我國(guó)能源和環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，作為建筑能耗“大戶”的暖通空調(diào)系統(tǒng)，從方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)到設(shè)備選型，應(yīng)因地制宜，充分考慮建筑所在地域的特點(diǎn)和政策導(dǎo)向，盡可能多的應(yīng)用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，在節(jié)能減排的同時(shí)兼顧項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50736-2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]李躍.變頻器在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].節(jié)能，2016（8）：73-76.