浅谈暖通空调系统的节能设计

　　摘要：暖通空调系统的设计是空调节能的基础，对空调系统的节能效果有着重要的影响。对暖通空调在系统结构以及组成部件等方面进行合理的规划与设计，直接影响到系统的使用性能，对系统的节能起着重要的作用。

　　关键词：暖通,空调,系统,节能,设计

　　随着我国国民经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐，城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，用于暖通空调的能耗占建筑能耗的30～50%，且在逐年上升。近年来暖通空调领域一些新技术、新工艺、新材料的不断涌现，使得我们可以通过多种方法进行暖通空调系统的节能设计。

　　一、暖通空调概述

　　暖通空调技术指的是采用供热、制冷的技术进行取暖、通风以及空气调节，利用人工手段调节、控制室内或者工作区域的温度、湿度、洁净程度等。是建筑设计当中一个组成部分。暖通空调的节能技术是指在采暖方面尽可能用最少的能源得到最多的热能，主要通过对外墙保温体系、气流组织、对冷冻水温度再设定、采用全热交换器系统、提高空调温度等的设定来实现能耗的降低。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度，现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求，而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。

　　二、暖通空调能耗分析

　　暖通空调系统的能耗主要决定于空调冷、热负荷的确定和空调系统的合理配置，空调系统的布景和空调设备的选择是以空调负荷为依据的。所以暖通空调节能的关键是空调外界负荷和内部负荷的确定，而暖通空调节能工作也应该从这个方面着手，合理布置建筑物的位置，正确选择外墙、门、窗、屋顶的形状及材料等，尽量减少空调负荷。

　　暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在：①系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。②维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。③暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

　　三、暖通空调系统设计理念

　　暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。暖通空调设计应该结合建筑的实际情况和噪声控制要求进行。尽可能选取低噪声的方案，或者选取能方便噪声控制的方案。设计暖通空调系统的送、回风管路时。每个送回风系统的总风量和阻力不宜过大。要选用高效率低噪声的风机，使其工作点位于或接近于风机的效率点。当系统风量一定时，选用风机压头的安全系数不宜过大，必要时选用送风机和回风机共同负担系统的总阻力。尽可能地把大风量系统分成几个小系统，从而降低单台设备的声功率，达到降低总体噪声的目的。应尽量避免管道急剧转弯产生涡流引起的再生噪声。在条件许可的情况下，加大送风温差。以降低风机风量，从而降低风机叶轮外周的线速度，风机产生的噪声也就会随之降低。

　　暖通空调系统的合理设计主要可以从以下几个方面考虑：系统的选择，设备的选配及系统的运行管理。以空调系统为例，一个完整的空调系统从最初的设计、运行到最后的管理三个环节都对空调系统的节能性有着重要的影响。设计中的冷热源的选择、主机容量的配备、新风系统的设计等都是影响空调节能效果的原因。在空调系统设计之初选定系统方案时，应将节能作为重要依据之一。系统设计方面，可采用冰蓄冷技术，冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间，从而节约运行费用。

　　对于一些工艺性的恒温恒湿空调，新回风单独处理的温湿度解缓控制能够有效地节能。过去，对这种空气调节系统，很多都是采用新风和回风先混合，然后经降温去湿处理，实行露点温度控制再加热控制，这必然带来大量的冷热抵消，导致能量的大量浪费。尤其是一些大中型的项目，因冷热抵消引起的能耗量更是令人难以容忍。空调系统新风由单独设置的新风空调器统一处理至露点，去除新风空气中的湿负荷然后根据各系统所需新风量分别送至各空调系统的组合空调器，经干冷降温到所需的送风温度即可。通过简单的解缓手段，把温度和相对湿度的控制分开进行。有关项目采用这种手段，经计算可节能20%左右。

　　四、暖通空调系统设计要素

　　首先，调整室内热湿环境参数。尽可能降低空调系统能耗，空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的。人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题。如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。

　　其次，合理选择热源系统。当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。从能量利用效率上来看，其中以热电站的效率最高，其次是热泵技术。热泵是以大自然中蕴藏着大量的较低温度的低品位热能为热源，如以大气、地表水、地热或工厂排放的废水(气)为热源，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。热泵按热源的不同可分为：空气源(风冷)热泵。地源热泵(尤其是土壤型)可以节能30%左右，而直燃型溴化锂吸收式机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉，对于锅炉房来说，大型区域锅炉房明显优于小型锅炉。通过这些科学的分析，设计人员在设计暖通空调节能系统时，就可以根据工程建筑自身的情况，选择合理的可行的热源系统。

　　第三，尽量减少热媒介输送过程中的能耗。一是在设计要求材料的选用上，可以制定选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温节能，如在设计上采用热水预制保温直埋管等。二是在能力的输送系统管理设计上，可以选用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试，采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术。以便科学有效的实现对管网流量的合理分配和控制，进一步提高输送能量的效率，以达到节能的效果。三是在设计时考虑实用性强的动力传输系统，力求在设计时对动力系统的优选，以保证在实际施工和使用中实现节能的效果。可以选用效率高、部分负荷特性好和大温差、低流速、低摩阻管道.输送效率高的载能介质的动力设备，这样就可以有效的减少输送过程的能耗，从而提高输送效率，既改善供暖质量又节约能源。

　　第四，合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统。根据具体工程建筑的需要，依据技术标准，在设计时应注意朝向、周边区与内区、使用功能的差异等对系统进行选择和划分，同时要考虑分开设置或分环设置以便于控制、调节及管理。比如在采暖中散热器宜明装在外墙窗台下，散热器表面涂料及安装形式、南北向房间系统宜采用分环设置等措施。在通风空调系统的设计上。采用不同朝向、内外区系统应分开设置或分环设置，或采用多分区新风机、多分区空调机系统，对内外区分别输送不同参数的风，风量也可分别调节与控制，从而避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象。

　　总之，暖通空调系统的设计应对节能降耗问题引起足够的重视，在各个环节中均应积极地争取挽回所有可能挽回的能量，并将能源消耗作为衡量系统优劣的一项重要指标。

《浅谈暖通空调系统的节能设计》

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