暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題研究

李鳳剛

（河北拓樸建筑設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050000）

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)和節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

通常在建筑工程施工后期完成暖通空調(diào)系統(tǒng)的安裝。暖通空調(diào)系統(tǒng)有大部分設(shè)備安裝于室外，所以其特點(diǎn)之一就是和整體建筑項(xiàng)目保持一致。室內(nèi)條件、氣候條件都會對暖通空調(diào)系統(tǒng)安裝和施工進(jìn)度產(chǎn)生不同程度的影響。此外，室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)特征、室內(nèi)人員、設(shè)備照明、新風(fēng)系統(tǒng)等方面都會從不同程度上對暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置產(chǎn)生一定的影響。在暖通空調(diào)安裝過程中，如果沒有合理設(shè)計(jì)暖通系統(tǒng)，會導(dǎo)致暖通空調(diào)系統(tǒng)能量使用效率降低，造成能量浪費(fèi)[1]。

1.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

1.2.1 以滿足熱舒適指標(biāo)為基本原則

在開展暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中首先要堅(jiān)持舒適性原則。暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)溫度，而舒適性是滿足人們對建筑物使用舒適要求的最為基本的條件之一。在調(diào)節(jié)和控制溫度時(shí)，需要充分發(fā)揮不同環(huán)節(jié)暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用，做好對風(fēng)速、濕度等影響因素的充分考慮，合理完成暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置，并且優(yōu)化其節(jié)能效果。

1.2.2 處理好整體與局部的關(guān)系

將節(jié)能理念應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中需要做好整體和局部關(guān)系的合理處理。我國城市建設(shè)中建筑物的使用功能存在一定的差別，所以暖通空調(diào)也要隨著對建筑物使用功能需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證暖通空調(diào)能夠滿足建筑物使用需求。具體來講，在設(shè)計(jì)居住和辦公等建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)中，為了保證供暖和管理便捷，可以選用集體供暖的形式，同時(shí)還要能對每個(gè)獨(dú)立房間進(jìn)行單獨(dú)控制，確保能夠滿足使用者的要求。

1.2.3 通過控制室內(nèi)的通風(fēng)量來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣品質(zhì)

在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，還要利用通風(fēng)設(shè)施做好室內(nèi)空氣品質(zhì)的調(diào)節(jié)。如果室內(nèi)空氣長期缺乏流通，會導(dǎo)致室內(nèi)滋生細(xì)菌等，而開窗通風(fēng)會導(dǎo)致房間內(nèi)通風(fēng)量增大，室外塵埃、不良?xì)馕兜纫矔M(jìn)入到室內(nèi)，降低室內(nèi)空氣品質(zhì)。為此，設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)要做好對通風(fēng)量以及凈化的控制。在通風(fēng)方面，第一，在設(shè)計(jì)階段要加強(qiáng)考慮自然氣候條件，提高室內(nèi)通風(fēng)效率，利用自然通風(fēng)控制建筑物內(nèi)部溫度，使建筑物碳排放量盡量減少。為此，設(shè)計(jì)人員要在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下對建筑間距等進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量提高通風(fēng)率，保證室內(nèi)空氣流通順暢，將使用電扇、空調(diào)的頻率盡量降低，達(dá)到節(jié)能減排效果。第二，可以模擬設(shè)計(jì)高層建筑風(fēng)力流動情況，加強(qiáng)BIM等現(xiàn)代信息化軟件的應(yīng)用，保證建筑工程在施工后能夠最大化風(fēng)角，同時(shí)盡量控制冬季通風(fēng)量，堅(jiān)持冬暖夏涼設(shè)計(jì)理念[2]。

1.2.4 滿足生活環(huán)境中的聲、光、色的要求

在暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用中還要對聲、光、色等方面的要求提高重視。聲音方面主要是盡量降低暖通設(shè)備運(yùn)行噪音，避免影響居民的正常生活和工作。光照角度主要是盡量利用自然光，避免系統(tǒng)阻擋光線。顏色方面主要是盡量選用舒適的顏色，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用舒適度。

2 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的必要性

2.1 減少環(huán)境污染

將環(huán)保節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可以將傳統(tǒng)能源消耗壓力有效減少，有助于對環(huán)境污染的控制。暖通空調(diào)中的核心部分為制冷系統(tǒng)，制冷劑是保證制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要材料。傳統(tǒng)暖通空調(diào)大量使用氟利昂導(dǎo)致污染了自然環(huán)境，在全球變暖方面也產(chǎn)生了一定的助推作用?，F(xiàn)如今，人們已經(jīng)對氟利昂的危害性有了更深刻的認(rèn)識，正在不斷改進(jìn)制冷技術(shù)，但是仍然存在一定的不足，污染性和破壞性仍然較大。暖通空調(diào)主機(jī)有著較大的運(yùn)行功率，需要耗費(fèi)較長的運(yùn)行時(shí)間，加上如果沒有規(guī)范地進(jìn)行維修保養(yǎng)，會導(dǎo)致廢棄物排放超標(biāo)，污染環(huán)境?？梢?，有必要應(yīng)用暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)。

2.2 節(jié)約資源的需求

經(jīng)過20世紀(jì)工業(yè)時(shí)代資源掠奪式的發(fā)展后，現(xiàn)如今，國家、國民更加重視的是長期發(fā)展。暖通空調(diào)應(yīng)用過程中會消耗大量的能源，傳統(tǒng)能源主要為不可再生資源，需要耗費(fèi)大量的資源，會破壞自然環(huán)境，影響當(dāng)?shù)赝恋亍夂?、空氣等。如果在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)能夠?qū)⑦\(yùn)行中消耗的電能和傳統(tǒng)能源量大大減少，有助于節(jié)省成本、節(jié)約資源。當(dāng)下我國正在逐漸加大對太陽能、風(fēng)能等可再生能源的利用力度，雖然新能源開發(fā)還需要漫長的時(shí)間，但是在研究者的不斷努力下，必然會為能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)提供有力支持。將節(jié)能理念應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，是未來發(fā)展的必然需求。

2.3 促進(jìn)社會發(fā)展

很多國家都經(jīng)歷過掠奪資源追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段，這會從很大程度上破壞自然環(huán)境?，F(xiàn)如今大量使用暖通空調(diào)系統(tǒng)，如果仍然依賴傳統(tǒng)能源，必然無法取得長遠(yuǎn)發(fā)展。目前很多國家包括我國都存在嚴(yán)重的資源匱乏的問題，這表明，社會想要長遠(yuǎn)發(fā)展必須要解決能源問題。在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中應(yīng)用環(huán)保節(jié)能技術(shù)可以有效節(jié)約資源，有利于節(jié)約型社會的構(gòu)建，有助于提高全民的節(jié)能環(huán)保意識，為社會未來長遠(yuǎn)持續(xù)地發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.4 有利人體健康

將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中可以有效減少密閉空間帶來的健康問題。在2020年新冠疫情期間，很多公共場所開始應(yīng)用新風(fēng)系統(tǒng)，這對于保護(hù)使用者、避免細(xì)菌或病毒傳播發(fā)揮了很大作用。當(dāng)前，本著節(jié)約能源的理念，還要做好新風(fēng)和回風(fēng)比例的合理調(diào)整，在保證使用者健康的同時(shí)盡量節(jié)約能源。

3 節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

3.1 冷熱源的合理配置

為了在暖通空調(diào)系統(tǒng)中貫徹落實(shí)環(huán)保節(jié)能理念，需要格外注意暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷熱源配置問題。在制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是冷熱源和容量的搭配，同時(shí)其搭配效果還會從很大程度上影響制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的能源量。在選擇制冷系統(tǒng)時(shí)，通常選用較大制冷量的離心機(jī)。如果負(fù)荷率較高，那么會存在更高的能效，但是如果只是部分負(fù)荷，會提高螺桿機(jī)運(yùn)行效率?？梢姡谠O(shè)計(jì)和使用制冷系統(tǒng)中，要合理搭配兩者的關(guān)系，將冷熱源的節(jié)能環(huán)保效率提高[3]。

3.2 制冷劑替代技術(shù)

傳統(tǒng)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中采用的氟利昂從很大程度上影響和破壞了自然環(huán)境，經(jīng)過多年的研究，國民對氟利昂的破壞性和污染性也有了越來越深刻的認(rèn)識。現(xiàn)如今，很多新的制冷劑開始應(yīng)用于電器當(dāng)中，在發(fā)展過程中也逐漸否定了R134a、DP-1、Fluid-H等多種新型制冷劑。比如汽車空調(diào)制冷劑HFO-1234yf具有更高的兼容性，有著良好的穩(wěn)定性，并且環(huán)保低毒，同時(shí)我國研發(fā)的R32/125/161制冷劑也具有較強(qiáng)優(yōu)勢，可以替代R22制冷劑。相比于R22制冷劑，R32制冷效果雖然存在一定不足，但是在環(huán)保方面體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢?，F(xiàn)如今很多廠家也在積極應(yīng)用R410A制冷劑，該材料成本更低，但是其也會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，要加大新型制冷劑的應(yīng)用[4]。

3.3 新能源技術(shù)

3.3.1 地源熱泵技術(shù)

地表淺層的土壤、水體等物質(zhì)能夠?qū)⑻柲軣嵛諆Υ?，這些暫時(shí)儲藏起來的能量可以使用地源熱泵技術(shù)進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)再生利用地表淺層能源的目的。地源熱泵技術(shù)在具體應(yīng)用中優(yōu)勢明顯，能夠?qū)鹘y(tǒng)制冷系統(tǒng)中散熱功能有效取代，進(jìn)而將暖通空調(diào)應(yīng)用中電能消耗量減少，同時(shí)達(dá)到節(jié)約成本的效果。此外，地源熱泵技術(shù)還能夠高效利用和轉(zhuǎn)化能源，可以將燃燒這一環(huán)節(jié)減少，從而達(dá)到污染物排放量控制的效果，可以更好地保護(hù)環(huán)境。在散熱過程中充分利用地源熱泵技術(shù)，可以大大節(jié)約能源。當(dāng)前，很多電器采用水資源進(jìn)行散熱處理，而利用土壤散熱可以大大減少水資源的消耗量。也正是憑借著諸多優(yōu)勢，地源熱泵技術(shù)廣泛地應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，在節(jié)約成本、系統(tǒng)節(jié)能等諸多方面都發(fā)揮了明顯的價(jià)值。

3.3.2 太陽能

太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源，當(dāng)前很多國家都加大了太陽能的應(yīng)用。在暖通空調(diào)中可以轉(zhuǎn)換太陽能光能，形成電能儲存在蓄電池中，然后在需要的時(shí)候?yàn)榻ㄖ峁╇娔?，進(jìn)行制冷。我國有著較為豐富的太陽能資源，在很多廣闊的高原、平原等地區(qū)都可以應(yīng)用太陽能技術(shù)。尤其是夏季，我國太陽能資源十分豐富，所以可以高效利用太陽能資源，減少傳統(tǒng)電能的消耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、生態(tài)環(huán)保的效果。不過，當(dāng)前太陽能資源的轉(zhuǎn)化應(yīng)用仍然處于初步階段，需要科研人員進(jìn)一步深入地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究，為社會提供更多的能源，滿足社會未來發(fā)展的需求。

3.4 蓄冷技術(shù)的改進(jìn)

隨著現(xiàn)代信息科技持續(xù)發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)節(jié)能當(dāng)中。自動化技術(shù)、智能化技術(shù)和設(shè)備都在隨著社會的發(fā)展而不斷改進(jìn)，同時(shí)暖通空調(diào)系統(tǒng)中也加大了對自動化、智能化技術(shù)的應(yīng)用。在我國，人口數(shù)量龐大，水電資源需求量也較大，加上國民生活水平的不斷提升，對能源的需求量持續(xù)增長。利用冰蓄冷技術(shù)、自動控制系統(tǒng)、階梯電費(fèi)管理模式等，可以將制冷工作更加合理地安排。在夜間電力負(fù)荷較低時(shí)可以進(jìn)行冷量制備，在白天電力負(fù)荷高峰期時(shí)將夜間儲存的冷量供給給中央空調(diào)制冷系統(tǒng)，將制冷所用電負(fù)荷減少，有效完成電網(wǎng)峰谷差異的控制，將電網(wǎng)負(fù)荷率提高，實(shí)現(xiàn)電能節(jié)約的效果。利用這種“移峰填谷”的制冰方式可以高效利用水和冰，將電能消耗降低，同時(shí)節(jié)省電費(fèi)。

3.5 優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

不同類型的建筑的通風(fēng)需求存在一定的差異，為此，在設(shè)計(jì)建筑暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)過程中要對實(shí)際設(shè)計(jì)需求加強(qiáng)考慮。如果用戶沒有嚴(yán)格要求通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，那么只需要采用單風(fēng)管灌風(fēng)模式保證室內(nèi)溫濕度達(dá)標(biāo)即可。如果用戶有著較高的通風(fēng)系統(tǒng)要求，那么可以采用全空氣空調(diào)模式進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)中，為了盡量減少設(shè)備的應(yīng)用，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，需要提高自然風(fēng)的利用率，綜合應(yīng)用自然通風(fēng)和空調(diào)通風(fēng)模式。通過這種設(shè)計(jì)方案可以保證室內(nèi)環(huán)境狀況，減少空調(diào)等設(shè)備的應(yīng)用，以及減少電能消耗。此外，自然風(fēng)對人的身心更健康，所以在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要在保證室內(nèi)通風(fēng)效果的同時(shí)最大限度地利用自然通風(fēng)，保證用戶的身心健康，提高建筑節(jié)能水平。

3.6 優(yōu)化熱回收裝置設(shè)計(jì)

經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后，暖通空調(diào)機(jī)組會產(chǎn)生大量的熱量，如果這些冗余熱量沒有得到高效利用，直接排放到自然環(huán)境中，必然會影響環(huán)境，加劇溫室效應(yīng)。為此，設(shè)計(jì)時(shí)可以做好熱回收裝置的合理利用，將空調(diào)余熱進(jìn)行回收再次利用。當(dāng)前，熱回收裝置已經(jīng)開始應(yīng)用于很多建筑暖通空調(diào)的系統(tǒng)當(dāng)中，熱回收裝置介質(zhì)的載熱、狀態(tài)都有所不同，利用不同介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)濕熱或總熱的高效傳遞。這種方式能夠?qū)⑹覂?nèi)溫濕度控制在合理范圍內(nèi)，還能夠有效減少空調(diào)機(jī)組冷熱源污染問題。熱泵系統(tǒng)、換熱器是熱回收裝置中完成熱回收工作的主要器件，如果熱回收系統(tǒng)采用的是冷凝熱回收方式，那么需要將熱水系統(tǒng)和制冷機(jī)組有機(jī)結(jié)合，在一定量余熱有效收集后用于生活用水的加熱，進(jìn)而高效利用冗余熱量，減少電能的使用量。如圖1所示，為帶排風(fēng)熱回收裝置。

圖1 帶排風(fēng)熱回收裝置

3.7 積極應(yīng)用智能化技術(shù)

智能化技術(shù)作為現(xiàn)代信息社會的典型代表，越來越廣泛地應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中。將智能化技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化，能夠?qū)照{(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果做好室內(nèi)溫濕度的智能調(diào)控，進(jìn)而提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時(shí)，將仿真模擬技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還能夠?qū)照{(diào)運(yùn)行能耗、污染物排放等情況進(jìn)行綜合性分析。根據(jù)分析結(jié)果，系統(tǒng)能夠智能化完成空調(diào)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控，達(dá)到暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、節(jié)能效果提升的目的[5]。

4 結(jié)束語

總而言之，作為人們居住、生活、工作環(huán)境中必不可少的暖通空調(diào)系統(tǒng)，在改善室內(nèi)舒適度、提升國民生活水平方面發(fā)揮著不可取代的作用。現(xiàn)如今，能源緊張，將節(jié)能理念應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中可以有效節(jié)省能源。相關(guān)工作人員要加強(qiáng)研究和分析冷熱源技術(shù)、制冷劑、新能源、蓄冷技術(shù)的研究和推廣，充分發(fā)揮新技術(shù)、新材料的價(jià) 值，更好地服務(wù)于社會未來發(fā)展，推動社會和自然和諧共進(jìn)。