暖通空调节能问题研究

　　
　　摘要：本文介绍了暖通空调节能的有效途径，从节能角度阐述了暖通空调在设计施工上进行设计方案的比较和优选。
　　关键词：暖通空调；建筑节能；节能途径
　　1．暖通空调节能的重要性和可行性
　　随着经济的发展，我国的建筑业发展迅猛，建筑能耗不断增加，建筑能耗已经占据社会总能耗的27%以上，有些地区已接近40%。其总量呈逐年上升趋势，能源总消费量的比例已从20世纪70年末的10%，上升到近年的27.48%，其中2/3为暖通空调系统所消耗。此外，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占绝大比例。能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，随着二氧化碳、氮氧化物、硫化物、烟尘等的排放增加，酸雨现象频繁发生，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的。如果采取相应的节能技术，使现有空调系统节能20%～50%完全可能。因此在暖通空调系统中考虑节能意义重大。
　　2．暖通空调节能的有效途径
　　2.1精心设计
　　设计方案对暖通空调工程设计的成败乃至整个工程的使用和节能关系重大。暖通空调系统特别是中央空调系统庞大而复杂，系统设计的优劣直接影响到系统的经济运行和耗能性能。笔者结合从事设计、施工、审图和方案评审工作中的一些体会，认为在设计阶段需进一步加强以下两方面的工作：
　　一方面是注重从节能角度认真进行设计方案的比较和优选。例如对冷热源系统的选择，因为暖通空调系统所消耗的能量大部分是在冷热源系统中消耗掉的。选择冷热源系统不仅需要考虑它的初投资和运行费用，还应结合当地的能源结构和建筑使用功能特点对耗能指标进行分析比较。再例如在系统形式选择和划分时应注意考虑不同朝向、周边区与内区之间的差异，系统应分开设置应用能源技术或分环，以便分系统或分环控制和调节。这样可以避免某些区域出现夏季过冷或冬季过热的现象，造成不必要的能量损耗。尤其应注意控制两种倾向：一种倾向是不管节能效果如何而盲目地追求新技术的倾向，认为采用最新技术的设计方案就是最佳的设计方案。实际上每种方案都有其适用条件和范围，若从降低运行费用和能耗指标方面考虑，先进的技术方案就可能变成不合理甚至是不可行的方案；一种设计方案对某个工程项目可能是最佳方案，但对于另一个工程项目就可能是不可行的方案。另外一种倾向是认为复杂的方案就是高水平的方案。但实际上系统越复杂，通常其设备越多，不仅投资和运行费用高，系统的可靠性和可控性也差，节能效果相应也就越好。总而言之，在确定空调设计方案时务必结合工程的具体情况，根据负荷特性、建筑使用功能要求和环境控制特点等多方因素，注意从节能角度通过全面技术经济分析比较后确定出最佳合理的设计方案，确保系统的运行与被控制的环境有最佳的配合，以达到在有良好的环境控制质量条件下既经济又节能的目的。
　　另一方面，须认真进行设计计算。首先应根据工程具体情况对空调运行季节进行全工况、全过程的分析计算，寻找出一个比较合理的设计方案，使空调系统在不同的室外气象参数或室内状况下都能经济合理地运行，为在运行中节能奠定基础。其次是通过认真计算，合理确定系统的冷热负荷及风、水管道阻力，选择合适的冷热源设备和水泵、风机等动力设备。确保所选择的各项设备能恰好处在最佳工况状态下运行。切忌不经计算和按照水泵或风机的特性曲线选择设备，而盲目地按水泵或风机样本的铭牌参数选择流量、扬程或全压过大的泵与风机，导致设备运行中造成不必要的能量损耗。另外，在有条件或系统允许的情况下，经过综合进行系统总能耗的比较，应合理加大系统的介质温差，以减少系统的水流量和送风量，降低输送过程中的能耗。
　　2.2改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失
　　对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。改善围护结构的保温性能需从以下几方面着手。
　　(1)控制窗墙面积比。由于外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%一45%，因此，在保障室内采光的前提下，合理确定窗墙面积比十分重要。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%；东、西向30%；南向35%。
　　(2)为提高门窗气密性和保温性能。应采用密闭性和保温性能良好的门窗。
　　(3)外墙采用节能保温墙体。经过多年的实际应用，证明采用该类保温系统的建筑，无论是从节能效果和减轻楼体自重还是居住的舒适程度，都是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术。
　　(4)加强施工管理。除了按设计和规范要求做好墙窗等围护结构的保温施工外，还应重点加强窗或玻璃幕墙与墙、墙与屋顶等相互结合部位的保温施工管理工作。尤其应注意采取相应的措施切断钢筋硷或钢构件、门窗钢附框等热的良导体形成的热桥作用。
　　2.3强化系统的运行管理，提高系统控制水平
　　为了进一步提高系统的运行管理水平，应加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质，实行空调操作人员操作证制度。因为各项调节和节能措施的实施，都与操作人员的技术素质直接相关，要求其必须具备必要的暖通空调基本理论常识，懂得根据室外参数的变化进行相应的调节，并且要懂得怎样调节才能节能。
　　2.4采用新型节能且舒适健康的供暖和空调方式
　　影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，一般需达到18一20℃甚至更高，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热(如低温地板辐射采暖)，此时所需要的空气温度将显著下降，一般不超过16℃即可。显而易见，后者比前者具有显著的节能效果。夏季也可以得到类似的结果。
　　2.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
　　随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何合理有效地利用可再生能源及低品位能源已经成为该领域重要的研究课题，如地源热泵空调系统、太阳能制冷或供热系统等。利用可再生能源的暖通空调系统，不仅有着显著的环境和社会效益，还可以有着显著的经济效益。应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题，尚需进一步研究完善。
　　3．存在的问题与对策
　　要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但同时也存在许多问题有待于解决。
　　3.1暖通空调系统的设计管理问题
　　如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此，我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。
　　3.2暖通空调系统的运行管理问题
　　除设计外，我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换运作，显然系统达不到相应的节能效果。为此要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。
　　3.3新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题
　　如前所述，采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的，并且已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。
　　3.4公众对空调系统作用的理解观念问题
　　对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。
　　3.5使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题
　　利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益(如地源热泵空调系统)，应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题(如地源热泵系统的地源热提取问题等)，也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。
　　4．结束语
　　总之，暖通空调在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。
　　参考文献：
　　[1]刘邦营.我国建筑节能的发展及其技术应用[J].科技信息(科学教研)，2008，(14)
　　[2]李晓影.对暖通空调系统节能措施的分析[J].科技咨询导报，2007，(07).
　　[3]于晓明，李向东，任照峰，王莉莉.暖通空调系统几项重点节能设计措施探讨[J].暖通空调，2007，(09).
　　[4]郑忠明.谈谈暖通空调系统如何节能[J].科技信息(科学教研)，2007，(21).