暖通空調系統節能問題研究

　　摘　要：隨著城市化建設進程不斷加快，建筑行業也得到快速發展。在建設建筑項目的過程中，會從不同程度上影響周邊的環境，導致損耗一定的資源。現如今，我國堅持走可持續發展道路，對節能環保理念的重視度和推廣力度不斷加大，這促使建筑暖通空調系統逐漸朝著節能方向發展?；诖?，筆者對暖通空調系統節能問題進行研究，對堅持節能原則，提升節能技術水平，進一步提升暖通空調系統的節能效果，具有積極意義。

　　關鍵詞：暖通空調;系統節能;優化措施

　　李鳳剛， 南方農機 發表時間：2021-11-13

　　1 　暖通空調系統的特點和節能設計的原則

　　1.1　暖通空調系統的特點

　　通常在建筑工程施工后期完成暖通空調系統的安裝。暖通空調系統有大部分設備安裝于室外，所以其特點之一就是和整體建筑項目保持一致。室內條件、氣候條件都會對暖通空調系統安裝和施工進度產生不同程度的影響。此外，室內設計標準、圍護結構特征、室內人員、設備照明、新風系統等方面都會從不同程度上對暖通空調系統的設置產生一定的影響。在暖通空調安裝過程中，如果沒有合理設計暖通系統，會導致暖通空調系統能量使用效率降低，造成能量浪費[1]。

　　1.2　暖通空調系統節能設計的原則

　　1.2.1以滿足熱舒適指標為基本原則

　　在開展暖通空調系統節能設計的過程中首先要堅持舒適性原則。暖通空調系統的主要作用是調節和控制室內溫度，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。在調節和控制溫度時，需要充分發揮不同環節暖通空調系統的作用，做好對風速、濕度等影響因素的充分考慮，合理完成暖通空調系統的設置，并且優化其節能效果。

　　1.2.2處理好整體與局部的關系

　　將節能理念應用于暖通空調系統中需要做好整體和局部關系的合理處理。我國城市建設中建筑物的使用功能存在一定的差別，所以暖通空調也要隨著對建筑物使用功能需求進行適當調整，保證暖通空調能夠滿足建筑物使用需求。具體來講，在設計居住和辦公等建筑物暖通空調系統中，為了保證供暖和管理便捷，可以選用集體供暖的形式，同時還要能對每個獨立房間進行單獨控制，確保能夠滿足使用者的要求。

　　1.2.3通過控制室內的通風量來調節室內空氣品質

　　在設計暖通空調系統時，還要利用通風設施做好室內空氣品質的調節。如果室內空氣長期缺乏流通，會導致室內滋生細菌等，而開窗通風會導致房間內通風量增大，室外塵埃、不良氣味等也會進入到室內，降低室內空氣品質。為此，設計暖通空調系統時要做好對通風量以及凈化的控制。在通風方面，第一，在設計階段要加強考慮自然氣候條件，提高室內通風效率，利用自然通風控制建筑物內部溫度，使建筑物碳排放量盡量減少。為此，設計人員要在當地氣候條件下對建筑間距等進行合理規劃，盡量提高通風率，保證室內空氣流通順暢，將使用電扇、空調的頻率盡量降低，達到節能減排效果。第二，可以模擬設計高層建筑風力流動情況，加強BIM等現代信息化軟件的應用，保證建筑工程在施工后能夠最大化風角，同時盡量控制冬季通風量，堅持冬暖夏涼設計理念[2]。

　　1.2.4滿足生活環境中的聲、光、色的要求

　　在暖通空調系統應用中還要對聲、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備運行噪音，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，提高暖通空調系統的使用舒適度。

　　2 　暖通空調節能技術應用的必要性

　　2.1　減少環境污染

　　將環保節能技術應用于暖通空調系統中，可以將傳統能源消耗壓力有效減少，有助于對環境污染的控制。暖通空調中的核心部分為制冷系統，制冷劑是保證制冷系統正常運行的必要材料。傳統暖通空調大量使用氟利昂導致污染了自然環境，在全球變暖方面也產生了一定的助推作用?，F如今，人們已經對氟利昂的危害性有了更深刻的認識，正在不斷改進制冷技術，但是仍然存在一定的不足，污染性和破壞性仍然較大。暖通空調主機有著較大的運行功率，需要耗費較長的運行時間，加上如果沒有規范地進行維修保養，會導致廢棄物排放超標，污染環境?？梢?，有必要應用暖通空調節能技術。

　　2.2　節約資源的需求

　　經過 20 世紀工業時代資源掠奪式的發展后，現如今，國家、國民更加重視的是長期發展。暖通空調應用過程中會消耗大量的能源，傳統能源主要為不可再生資源，需要耗費大量的資源，會破壞自然環境，影響當地土地、氣候、空氣等。如果在暖通空調系統中應用節能環保技術能夠將運行中消耗的電能和傳統能源量大大減少，有助于節省成本、節約資源。當下我國正在逐漸加大對太陽能、風能等可再生能源的利用力度，雖然新能源開發還需要漫長的時間，但是在研究者的不斷努力下，必然會為能源節約、環境保護提供有力支持。將節能理念應用于暖通空調系統中，是未來發展的必然需求。

　　2.3　促進社會發展

　　很多國家都經歷過掠奪資源追求經濟發展的階段，這會從很大程度上破壞自然環境?，F如今大量使用暖通空調系統，如果仍然依賴傳統能源，必然無法取得長遠發展。目前很多國家包括我國都存在嚴重的資源匱乏的問題，這表明，社會想要長遠發展必須要解決能源問題。在暖通空調制冷系統中應用環保節能技術可以有效節約資源，有利于節約型社會的構建，有助于提高全民的節能環保意識，為社會未來長遠持續地發展奠定基礎。

　　2.4　有利人體健康

　　將節能環保技術應用于暖通空調系統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用新風系統，這對于保護使用者、避免細菌或病毒傳播發揮了很大作用。當前，本著節約能源的理念，還要做好新風和回風比例的合理調整，在保證使用者健康的同時盡量節約能源。

　　3 　節能技術在暖通空調中的應用

　　3.1　冷熱源的合理配置

　　為了在暖通空調系統中貫徹落實環保節能理念，需要格外注意暖通空調制冷系統的冷熱源配置問題。在制冷系統設計過程中，最為重要的一項內容就是冷熱源和容量的搭配，同時其搭配效果還會從很大程度上影響制冷系統運轉消耗的能源量。在選擇制冷系統時，通常選用較大制冷量的離心機。如果負荷率較高，那么會存在更高的能效，但是如果只是部分負荷，會提高螺桿機運行效率?？梢姡谠O計和使用制冷系統中，要合理搭配兩者的關系，將冷熱源的節能環保效率提高[3]。

　　3.2　制冷劑替代技術

　　傳統暖通空調制冷系統中采用的氟利昂從很大程度上影響和破壞了自然環境，經過多年的研究，國民對氟利昂的破壞性和污染性也有了越來越深刻的認識。現如今，很多新的制冷劑開始應用于電器當中，在發展過程中也逐漸否定了 R134a、DP-1、 Fluid-H 等多種新型制冷劑。比如汽車空調制冷劑 HFO-1234yf具有更高的兼容性，有著良好的穩定性，并且環保低毒，同時我國研發的 R32/125/161 制冷劑也具有較強優勢，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，但是在環保方面體現出了明顯的優勢?，F如今很多廠家也在積極應用R410A制冷劑，該材料成本更低，但是其也會對環境產生較大影響。為了保護生態環境，要加大新型制冷劑的應用[4]。

　　3.3　新能源技術

　　3.3.1地源熱泵技術

　　地表淺層的土壤、水體等物質能夠將太陽能熱吸收儲存，這些暫時儲藏起來的能量可以使用地源熱泵技術進行再次轉換，實現再生利用地表淺層能源的目的。地源熱泵技術在具體應用中優勢明顯，能夠將傳統制冷系統中散熱功能有效取代，進而將暖通空調應用中電能消耗量減少，同時達到節約成本的效果。此外，地源熱泵技術還能夠高效利用和轉化能源，可以將燃燒這一環節減少，從而達到污染物排放量控制的效果，可以更好地保護環境。在散熱過程中充分利用地源熱泵技術，可以大大節約能源。當前，很多電器采用水資源進行散熱處理，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勢，地源熱泵技術廣泛地應用于暖通空調系統當中，在節約成本、系統節能等諸多方面都發揮了明顯的價值。

　　3.3.2太陽能

　　太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源，當前很多國家都加大了太陽能的應用。在暖通空調中可以轉換太陽能光能，形成電能儲存在蓄電池中，然后在需要的時候為建筑提供電能，進行制冷。我國有著較為豐富的太陽能資源，在很多廣闊的高原、平原等地區都可以應用太陽能技術。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，減少傳統電能的消耗量，實現節約資源、生態環保的效果。不過，當前太陽能資源的轉化應用仍然處于初步階段，需要科研人員進一步深入地進行能量轉化技術的研究，為社會提供更多的能源，滿足社會未來發展的需求。

　　3.4　蓄冷技術的改進

　　隨著現代信息科技持續發展，越來越多的現代技術應用于暖通空調節能當中。自動化技術、智能化技術和設備都在隨著社會的發展而不斷改進，同時暖通空調系統中也加大了對自動化、智能化技術的應用。在我國，人口數量龐大，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增長。利用冰蓄冷技術、自動控制系統、階梯電費管理模式等，可以將制冷工作更加合理地安排。在夜間電力負荷較低時可以進行冷量制備，在白天電力負荷高峰期時將夜間儲存的冷量供給給中央空調制冷系統，將制冷所用電負荷減少，有效完成電網峰谷差異的控制，將電網負荷率提高，實現電能節約的效果。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，同時節省電費。

　　3.5　優化通風系統設計

　　不同類型的建筑的通風需求存在一定的差異，為此，在設計建筑暖通空調通風系統過程中要對實際設計需求加強考慮。如果用戶沒有嚴格要求通風系統設計，那么只需要采用單風管灌風模式保證室內溫濕度達標即可。如果用戶有著較高的通風系統要求，那么可以采用全空氣空調模式進行通風設計。在具體設計中，為了盡量減少設備的應用，達到節能降耗的效果，需要提高自然風的利用率，綜合應用自然通風和空調通風模式。通過這種設計方案可以保證室內環境狀況，減少空調等設備的應用，以及減少電能消耗。此外，自然風對人的身心更健康，所以在暖通空調系統設計中，要在保證室內通風效果的同時最大限度地利用自然通風，保證用戶的身心健康，提高建筑節能水平。

　　3.6　優化熱回收裝置設計

　　經過長時間運行后，暖通空調機組會產生大量的熱量，如果這些冗余熱量沒有得到高效利用，直接排放到自然環境中，必然會影響環境，加劇溫室效應。為此，設計時可以做好熱回收裝置的合理利用，將空調余熱進行回收再次利用。當前，熱回收裝置已經開始應用于很多建筑暖通空調的系統當中，熱回收裝置介質的載熱、狀態都有所不同，利用不同介質可以實現濕熱或總熱的高效傳遞。這種方式能夠將室內溫濕度控制在合理范圍內，還能夠有效減少空調機組冷熱源污染問題。熱泵系統、換熱器是熱回收裝置中完成熱回收工作的主要器件，如果熱回收系統采用的是冷凝熱回收方式，那么需要將熱水系統和制冷機組有機結合，在一定量余熱有效收集后用于生活用水的加熱，進而高效利用冗余熱量，減少電能的使用量。如圖1所示，為帶排風熱回收裝置。

　　3.7　積極應用智能化技術

　　智能化技術作為現代信息社會的典型代表，越來越廣泛地應用于暖通空調系統中。將智能化技術應用于暖通空調系統中可以實現暖通空調系統優化，能夠對空調運行狀態進行實時、動態監測，并根據監測結果做好室內溫濕度的智能調控，進而提升暖通空調系統的運行效率。同時，將仿真模擬技術應用于暖通空調系統設計中還能夠對空調運行能耗、污染物排放等情況進行綜合性分析。根據分析結果，系統能夠智能化完成空調運行參數的調控，達到暖通空調系統運行優化、節能效果提升的目的[5]。

　　4 　結束語

　　總而言之，作為人們居住、生活、工作環境中必不可少的暖通空調系統，在改善室內舒適度、提升國民生活水平方面發揮著不可取代的作用。現如今，能源緊張，將節能理念應用于暖通空調系統當中可以有效節省能源。相關工作人員要加強研究和分析冷熱源技術、制冷劑、新能源、蓄冷技術的研究和推廣，充分發揮新技術、新材料的價值，更好地服務于社會未來發展，推動社會和自然和諧共進。