节能工程设计在暖通空调系统中的应用探析

[摘要]：在低碳经济大背景下，节能已成为世界各国关注的问题。对于建筑工程来说，暖通空调系统的节能设计至关重要，对落实节能减排政策具有一定现实意义。本文结合当前暖通空调系统的应用现状，对暖通空调系统的节能设计相关问题进行分析与阐述。
　　[关键词]：暖通空调 节能设计 意义 应用
　　中图分类号：TB494 文献标识码：TB 文章编号：1009-914X（2012）12- 0190 -01
　　1、暖通空调节能设计的意义
　　以我国当前建筑行业的发展状况来看，建筑能耗问题不容忽视，并在社会总能耗中占据一定份额，总量逐年上升。在建筑能源消耗中，主要以暖通空调系统为主。随着人民生活水平的提高以及城市化进程的步伐加快，暖通空调系统的应用日益广泛，但是由于其能耗也有所增加，因此进一步激化能源供求矛盾。据相关数据显示，暖通空调系统的能耗占据整个建筑能耗70%左右；如果采取相应的节能工程设计手段，则可实现空调节能的20%-50%，效益可观。因此，在暖通空调系统中应用节能工程设计，具有重要的现实意义。
　　新风问题是影响暖通空调节能的重要内容，如果新风量过多，势必增加空调运行负荷，加大电能消耗；如果处理的新风量较低，则可能对空调环境质量产生直接影响。因此，针对实际空调环境，应优化调整新风比例以及送风温度，更利于节能减排。利用变速风机及变速泵取代传统的调节阀，也可降低空调系统的内部消耗，提高整机运行效率；或者应用变流量技术，结合空调负荷状况，适当调整风流量及水流量，也可实现节能目标。尽量对暖通空调系统实行优化设计，既要保证室内的空气质量，也要做到节能环保，一般可选择蒸发冷却及去湿空调系统；免费供冷系统、置换式送风系统等。另外，对于空调系统来说，其余热的浪费不容忽视，以节能角度为出发点，可将系统中多余的热量转移，也是一种常见的节能方式，如利用热轮对余热进行回收，避免浪费。
　　2、节能工程设计在暖通空调系统中的应用
　　2.1热源系统的优化选择
　　在暖通空调系统的节能设计过程中，应根据工程建筑的实际情况，合理选择热源系统。一般情况下，我国市场常见的热源种类主要为：热泵、热电站、区域锅炉房、小型锅炉、直燃型溴化锂吸收式热水机组等。以能源的利用效率来看，一般热电站的运行效率**高，热泵技术位居其次。热泵主要应用自然中蕴含的大量可再生、低品位能源作为热源，如地表水、太阳能、大气、地热等，通过压缩机的运行，在热源中吸取热能，提高温度之后传输到高温热源中。根据热泵的能源不同，可以分为两大部分：空气源（风冷）热泵。主要为商用单元式热泵空调机组、家用热泵空调器、热泵冷热水机组等多种类型；地源热泵，以土壤型为代表，可以实现至少30%以上的节能目标；直燃型溴化锂吸收式机组，其供热效率与燃气锅炉基本类似，但是对于锅炉房来说，大型区域锅炉房的蓄冷系统应用效果比小型锅炉更佳。
　　2.2推广使用变频技术
　　在现代化暖通空调系统中，变频技术的应用具有较强的必然性。通过变频技术，既可弥足空调系统的工艺问题，也可减少能源消耗，降低运行成本。一般情况下，空调系统仅按照事先设计的额定功率运行，在负荷较低的情况下，如果设备仍以额定功率实行全负荷运行，那么必然产生能源浪费。通过在暖通空调系统中应用变频技术，就可实现空调设备的输出功率随着负荷的变化情况而有所调节，发挥节能减排效果。结合空调的实际负荷状况，适当改变风流量或者水流量，实现节能目标。一方面，变风量系统，利用空调系统的末端装置实现室内负荷的补偿机制，优化调整送风量，以保持合适的室内温度；与定风量系统相比较，变风量系统可节能约50%；另一方面，变水量系统，主要通过控制数量来调节温度，比定流量系统更加省电。随着我国工业变频器的推广与使用，通过优化调节风量、水量及主机等，可实现与空调负荷的匹配运行，发挥良好的节能效益。
　　2.3冷热能回收的优化
　　当前，有关暖通空调系统的冷热能回收问题正在进一步研究，以推动空调系统的冷热能回收效率，在保障能源利用效率的前提下，实现节能目标。有关暖通空调系统的冷热能回收技术，分析如下：①有关排风余热的回收。通过对排风余热的回收，可更好地应用排风能量，对新风进行预冷或者预热，减少负荷量，实现空调系统节能；排风余热的回收可以分为全热回收及显热回收两大部分，回收设备一般为板翘式全热交换器、转轮式全热交换器、板式显热交换器。②制冷机组冷凝热量的回收。当前，人们越来越重视制冷机组冷凝热的回收换热设备，可以与各种系统相结合。如果与生活热水系统联合使用，经过压缩之后的制冷机就可进入板式热交换器中；通过热交换器的另一侧，由于制冷剂经过压缩之后的温度比较高，因此经过合理设计，可以将热水加热到用于洗澡的温度，存储于保温水箱中，满足人们的生活用水需要。通过应用该系统，既可节约水能，同时也可避免由于冷凝热排放而产生的大气热污染，减少燃料有害物的排放，是一种值得推广的节能技术。
　　2.4降低热媒介的能耗
　　在暖通空调系统中，节能工程设计应该注重各个环节的能源消耗。以具体设计及实际运行状况为出发点，形成整体性的空调节能体系。其中热媒介传输系统作为暖通空调的重要组成部分，其热能输送方式、材料选择等，均对节能问题产生影响。在热媒介传输系统中，选择保温材料，如直埋管等，可实现热水的预制保温；进而降低热能传输过程中可能出现的损失。另外，还可应用计算机系统全面测试空调系统的供暖状况，应用智能管网、平衡阀等，优化配置管网流量，加强管理对策，以此提高运行效率，实现节能目标。有关空调系统的节能设计，还可应用动力传输系统，进而优化动力系统的设计与施工，提高空调系统的节能效率。动力系统应选择负荷性质良好、运行效率高、温差大、流速度的供应管道，运用合理、有效的动力设备，提高传输效率，构建良好的空调运行系统。
　　2.5合理确定空调方式
　　随着人们生活水平的提高，新型节能、舒适、健康的空调运行方式逐渐被推崇。对于暖通空调系统来说，其应用的舒适程度主要取决于风速、湿度、空气湿度、环境平均辐射温度以及人们对环境的感觉等综合因素。因此，选择各种不同的组合型环境参数，产生的热舒适效果有所区别；例如，热湿环境的不同，空调系统产生的能耗也有所区别。在冬季时期，如果选择传统的空调方式提高室内温度，热湿交换通过空气在人体和环境中进行，所需要的空气湿度较高，这种情况下，加热新风的热损失及维护结构的热损失相对较大；如果能应用全新热湿环境应用成果，优化选择空调运行方式，提高辐射热度，就可显著降低空气湿度，一般以12-24℃为宜，而传统的空调运行方式则需要在18-20℃，显然新型空调运行方式的节能效果更加客观。同理，在夏季使用空调系统时，新型空调运行方式更加适用。通过应用这种健康、舒适、节能的新型空调运行方式，既可满足高水平的生活需求，同时也实现节能减排目标，与低碳经济发展相一致。