浅谈暖通空调系统节能的有效对策

摘　要：暖通空调系统节能就是在减少能源浪费的同时，有效合理地利用能源，提高能源的利用率，并尽可能的开发和利用可再生能源及新能源。本文主要谈谈暖通空调系统节能的一些有效对策。

关键词：暖通空调，节能 ，对策
前言
　　随着我国经济和生活水平的提高，暖通空调的应用已得到普及。然而如何才能有效的控制暖通空调能源损耗，就成为我国目前亟待解决的问题。我国实际上暖通空调系统的能量消耗一般占整个建筑耗电量的50％以上，而且绝大多数空调处在低效下运行，能源浪费十分严重。
一、暖通空调系统节能设计存在的一些问题
1.供暖方面
　　1）楼梯间散热器立支管应单独设置
　　设计规范规定。楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应由独立的立支管供热，且不得装设调节阀。然而，有的工程将楼梯间散热器与相邻房间散热器共用一根立管，采用双侧连接，—侧连接楼梯间散热器，另一侧连接邻室房间散热器。这就导致楼梯间一旦供暖发生故障，可能影响邻室的供暖效果，甚至冻裂散热器。
　　2）平衡阀的设置与口径选择存在问题
　　空调冷冻水系统宜设置平衡阀，一般应设在回水管上而有的工程新风机组冷冻水供回水管上均设置了口径与管径相同的平衡阀。笔者认为。供水管上不必设置平衡阀．仅在回水管上设置即可，平衡阀口径应通过校核计算确定。
2.空调设计方面
　　1）制冷机装机容量偏大。目前在空调系统设计过程中，部分设计人员采用负荷指标估算，致使制冷机装机容量普遍偏大，造成初投资的很大浪费，同时影响部分负荷下的冷机效率。
　　2）保温材料选用不当保温材料的选择应考虑到使用寿命及使用场合，市场上的保温材料品种很多但由于费用与便于施工等原因，很多工程采用铝箔玻璃棉保温
铝箔玻璃棉制品作为风管的保温材料效果还可以，因为风管的表面温度高。不易结露，但在施工过程中应对材料的容量及铝箔胶带的质量加强控制，以保证材料的使用寿命和绝热效果由于玻璃棉的吸水性太强，不适宜用于冷冻水管特别是立管的保温。
3.新技术的推广问题
　　新技术在暖通空调系统中的应用，为节能提供了一个新的方向。例如地源热泵空调系统、太阳能制冷供热系统，不仅可以实现可再生能源的有效利用，并且可以带来显著的经济效益，是值得大力推广的。但是同任何新技术一样，这些新技术在造价上往往偏高，而使用的地域条件有一定的限制，并且从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。因此，对于新的节能技术，我们应当因地制宜，总结经验，积极推广。
二、暖通空调系统节能技术
1.排风余热回收技术
　　夏季，空调的排风温度低于室外新风温度，室内含湿量也低于室外新风含湿量。利用热回收装置对排风和新风进行热交换，可以降低新风温度和湿度。冬季，排风温度高于室外新风温度，排风含湿量高于室外新风含湿量，热回收装置可以预热和加湿新风。具体做法：在排风出口安装热交换器，排风和新风分别通过各自的通道进行间接接触换热；利用排风余热来预热新风(或者利用余冷来预冷新风)，从而达到回收排风余热的目的。目前可以采用的热回收设备分为显热回收型和全热回收型两种。
2.建筑热电冷三联供技术
　　当天然气为城市中主要的一次能源时，与简单的直接燃烧相比，先由燃气发电，再用发电后的余热供热和制冷，可获得更高的能量利用率。这种方式通过大型建筑自行发电，解决用电负荷，提高了用电的．可靠性，减少了长途输电损失。
同时以余热的方式解决了供热和空调的能源问题。对于全年存在稳定的电负荷和稳定的热负荷或冷负荷的建筑，这种方式具有较高的节能效果和经济性。
3.热泵技术
　　通过压缩机的工作从这些热源中吸取其中蕴藏着的大量较低温度的低品位热能。并将其温度提高后再传给高温热源。
　　热泵技术有三大优势：1)它能长期大规模地利用江河湖海、城市污水、工业污水、土壤或空气中的低温热能，可以把生产和生活中弃之不用的低温热能利用起来；2)它是目前最节省一次能源(即煤、石油、天然气等)的供热系统．用少量不可再生的能源将大量的低温热量提升为高温热量：3)它在一定条件下可以逆向使用，既可供热也可用以制冷．即一套设备兼作热源和冷源。热泵技术由于能有效地降低一次能源消耗，因而可以减少CO2气体和其它燃烧产生的污染物的排
放．是一种可持续发展的建筑节能新技术。理论和大量的应用实践都说明。热泵技术具有很好的节能效益、经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。
三、暖通空调系统节能的有效对策
1.空调系统设计方面的节能措施
　　由于空调水系统的输配用电占空调能耗比重较大,水系统设计节能应注意以下几点问题:①应对每个水环路进行水力平衡计算,对压差相差悬殊的回路采取有效措施,如采用同程系统、采用平衡阀等措施进行控制;②避免大流量、小温差的现象,设计中供、回水温差一般取5℃,但经实测,夏季冷冻水回水温差较好的为3.5℃,较差的只有1.5～2℃,造成实际水流比设计水量大1.5倍以上,使水泵电耗大大增加,故设计过程应认真校对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值。
　　根据计算的负荷大小选择与设计容量相同的机组,不要选用容量过大的主机。容量过大的主机不能全负荷运转,既增加设备的投资,又浪费运转能耗。选择水泵应按设计值查找水泵的特性曲线选定水泵型号,而不能按铭牌数据确定。
　　优化空调机组和末端设备的选择设计中注意选用重量轻,噪声少,单位风机功率供冷(热)量大的机组。空调机组应该选用风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组。
　　根据容量大小尽量选择能效比高的机组。如螺杆式、离心式冷水机组等,此类制冷机组的能效比一般都在4.5～5.8之间。应用变频技术。随着自控技术的发展,各种类型的冷水机组及水泵都有较完善的自动控制调节装置,能随负荷变化自动调节运行状况,保持高效率运行。针对空调控制系统的特点,再加上电力电子技术及微机控制技术的发展,变频器的应用日益广泛,因此在空调控制系统中采用变频技术也是不可避免的。这就给我们提供了一种既能达到控制要求又能节约能源的方法。
2.空调系统施工方面的节能措施
　　加强保温的严密性及完整性。空调系统输送介质系统内外温差较大,如保温效果差,则会导致失温严重。保温材质的传热系统大小及保温层是否受损坏会 对系统的能源损耗影响较大。空调设备和管道的保温质量,对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。如果保温效果不好或在维修后保温层修复不好,不但过多地消耗了冷量,也会由于所供冷水温度的过大温升致空调系统在对空气的处理过程中因无法保证其机器露点而使空调房间相对湿度超标。
　　减少系统的阻力损失和杜绝管网堵塞。施工过程注意做好管网的综合布局,减少管网的局部阻力及沿程阻力。在管网安装时注意防止杂物进入管网以防堵塞,在系统冲洗时做到符合施工验收规范要求。
3.调系统运行管理方面的节能措施
　　一个高效的运行管理制度对建筑节能将起着关键的作用,如果管理不善,将会造成能源较大地浪费。空调运行管理的节能措施有: 第一,实行空调操作人员持证上岗制度。目前社会上进行空调运行管理的人员存在空调专业知识不强的现象,对各项调节和节能措施的实施造成不少的影响。因此加强对空调操作人员的培训,提高管理人员素质,实行空调操作人员持证上岗。 第二,不连续工作的空调通风系统,尽可能的缩短预冷的时间,并且在预冷时采用循环风,不引入新风。人员数量变化比较大的系统,最热月和最冷月的新风量应该根据室内的CO2浓度检测器,自动控制新风人口阀门,调节新风量。 第三,当过渡季节中室内有冷负荷时,应尽量采用室外新风的自然冷却能力,节省人工冷源的冷量。根据季节的变换,合理设置被控制房间的温度,避免夏季室内过冷,冬季室内过热的现象。 第四,加强日常和定期对设备和系统的维护。运行管理人员应经常检查自控设备和仪表,并对仪表数据进行运行记录,根据仪表数据发现系统运行存在的问题,保证系统正常运作。
四、实例分析
　　下面是北京工业大学体育馆空调系统设计的相关情况：
1.工程概况：北京工业大学体育馆为2008年北京奥运会羽毛球和艺术体操比赛馆，坐落在北京东南四环边北京工业大学校园内，体育馆共4层，主要用途为主体育馆、热身馆及附属办公室、接待大厅等，主体育馆观众席区固定座位5480个，活动座位2028个，设全年舒适性空调系统。
2.室内设计参数(见表1)


3.空调系统冷热源
　　全馆空调系统总冷负荷为4000 kW，总热负荷为3500kW，冬、夏季冷热源采用地源热泵螺杆式制冷机组，装机容量为2台制冷量1410 kW，1台制冷量1080kw；冬季供暖梯级利用地热井水的能量，取消了空调系统的冷却塔，体现了绿色奥运与科技奥运的宗旨。
4.空调系统方式
　　观众席比赛大厅采用全空气式空调系统，观众席区共设12个全空气空调系
统，分别设置于首层、2层、3层的8个空调机房，夏季送风温度为20℃。回风由百叶经回风管至组合式空气处理机的混风箱，回风与新风混合后，进入空气处理机，经过滤、降焓除湿(冬季加湿)后，再与二次回风混合后，经送风管送至固定座椅下部送风静压箱，用座椅可调旋流式风口经阶梯侧面送至空调区域，5480个固定座位装设了9 100个SD型可调旋流式风口，每个风口送风量为60----70 1113／h，平均每个座位送风量为99 m3／h，因而送风口数量比固定座位数量多3620个；楼座空调系统回风口设在楼座后部侧墙上，下部座位空调系统回风口设在下部座位与楼座之间的侧墙上。为适应运行的节能，楼座与下部座位空调系统分开设置。过渡季通过调节新、回风电动多叶调节阀，实现全新风运行。比赛场地通过座位送风气流的涌流来达到空调降温的目的。座椅旋流式送风口出口风速≤0.2m／s，观众席人员活动区域及比赛区域风速不超过0.2 m／s，完全符合设计规范和体育工艺的要求，满足了羽毛球及艺术体操比赛及人体舒适度对风
速的要求。

空调送口风气流剖面图

5.空调水系统设计
　　空调水系统采用两管制同程式系统，夏季供冷，冬季供暖，冬夏季冷热源由地源热泵螺杆制冷机组供给；供暖梯级利用地热井水的能量，即根据室内热负荷通过板式换热器直接供热或由地源热泵螺杆制冷机组供热，节省了能源，地热水与空调系统冷水通过板式换热器分隔，地热水全部回灌，真正体现绿色奥运与科技奥运的宗旨。
6.排烟设计
　　根据《北京工业大学体育馆消防性能化设计报告》及《北京市公安消防局消防设施设计防火审核意见书[京]消奥审(2005)第012号》，比赛大厅采用机械排烟系统，排烟口均布在比赛大厅顶部，总排烟量为250000 m3／h，机械补风系统利用空调系统JKl—1～4的回风管补风，补风量为排烟量的50％。
结语
　　总之，暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以开发暖通空调系统节能的有效措施，加快新能源的开发，以满足实时控制的需要，最后达到暖通空调系统节能的最大化，促进我国节能减排工作的进程。
参考文献
【1】沈和荣等．中央空调水系统变流量节能控制技术．全国暖通空调制冷学术年会资料集
【2】曹秋声．新型中央空调节能控制系统研究【J】．节能，2007(3)：6．
【3】田亚雷．暖通空调的模糊控制研究【J】．工程与建设。2007。(5)．