暖通空调节能技术探讨

张程波

【摘要】 随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。本文主要介绍暖通空调领域具有较大的节能意义和良好应用前景的技术方式。

【关键词】 暖通空调；节能；技术

随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。本文主要介绍暖通空调领域具有较大的节能意义和良好应用前景的技术方式。

一、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：（1）空气源（风冷）热泵。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。风冷热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，在武汉也有很多的应用。空气源热泵在使用上最大的问题是，冬季供热运行时，室外气温较低的时候，室外换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。（2）地下水水源热泵。即从地下抽水，经过热泵提取其热量，然后再回灌到地下。这种技术在国内外都已广泛应用。但受到地下水文地质条件的限制，并非处处适用。研究更有效的取水和回灌方式，将使这技术的应用范围进一步扩大。（3）土壤源热泵。即在地下土壤中埋管，通入循环工质，使之成为循环工质与土壤间的换热器。在冬季，通过这一换热器从地下取热，成为热泵的热源；在夏季，从地下取冷，成为热泵的冷源。这样以来，就实现了冬存夏用和夏存冬用。目前，这种技术的主要问题是初投资过高。提高换热管的换热能力，降低初投资是这项技术广泛推广的关键。与水源热泵相比，由于没有水文地质条件的限制，土壤源热泵被认为有更好的应用前景。（4）污水源热泵。直接从城市污水中提取热量，是污水综合利用的组成部分。据测算，城市污水全部充当热源，可解决城市供暖用热的近20％。

热泵技术有三大优势：一、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。可以把我们生产和生活中弃之不用的低温热能利用起来。二、它是目前世界上最节省一次能源（即煤、石油、天然气等）的供热系统。它能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。三、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。另外,由于能够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。

二、排风余热回收技术

夏季，空调建筑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。具体做法为，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。这种产品不但能够用于中央空调系统，而且能够用于供暖建筑和使用家用空调器的建筑。不但节能，而且改善了室内空气质量。现在全国已有多家产品，武汉也研制和开发出了这种产品。有关专家对这项技术的节能意义有很高的评价，对其应用前景有很乐观的估计。应当说这项技术的应用在我国还处于起步阶段，进一步提高产品的性能和质量，并且使其易于与各种不同的建筑相结合，便于安装使用，是这项技术的主要研究方向。

三、变流量技术

采暖、空调系统的设计是按照比较不利的气象条件进行的，所以在绝大部分时间内，实际负荷小于设计热（冷）负荷，并且在一天之内也是不断变化的。那么，水和空气作为热量和冷量的的载体，其流量也应当是随着负荷的变化而变化。这既是采暖、空调质量的要求，也是节能的要求。因此，如何动态地控制系统的流量，既能满足经常变化的负荷要求，又能最大限度的节省能耗，是暖通空调领域近年来的技术热点之一。

对系统的流量调节，传统的方式是改变系统的阻力，即用阀门调节。这种方式显然是不经济的，因为是以消耗流体的机械能为代价的，这些机械能是需要泵和风机提供的。为了避免这种无谓的能量消耗，对于系统的集中调节，采用改变系统动力的方式，而不采用改变系统阻力的方式，已成了人们的共识和技术潮流。在改变系统动力的调节方式中，主要有泵/风机多台并联的变台数调节和变速调节，其中包括定速机与变速机的并联、变速与变台数的结合等。在变台数调节中，需要注意的问题是，在调节中单机工况的改变。即随着并联台数的减少，仍在运行的泵（风机），流量增大，效率降低，结果有可能导致超载现象的发生。在变速调节方面，对于一个具体的工程，需要研究的问题是，变速控制信号的选择，以及运行模式的选择。运行模式是指，是并联各台全部变速，还是定变结合，还是变速与变台数结合等。

改变系统动力的变流量技术，就全国范围来看，在热水供暖系统、空调的冷冻水系统、冷却水系统以及风系统中，都有了很多的应用。但在武汉的推进，应当说是不尽如人意的。

四、蓄能空调技术

这是大家都已经比较熟悉的技术，在全国，在武汉都有许多的蓄能空调工程。应当说蓄能空调并不能直接节能，它的意义在于：（1）移峰填谷。即将一部分高峰电负荷转移到低谷。这一方面可以提高发电厂的一次能源利用率，从这个意义上说蓄能空调是一种广义的节能措施；另一方面可以降低电力生产规模。在我国中、南部的许多城市，夏季的空调负荷在社会用电总负荷中占有很高的份额，有的已超过50％，所以在空调工程中发展蓄能技术，可以有效地移峰填谷。（2）可以一定程度的缓解电力紧张。（3）对于用户来说，由于实行分时电价政策，可以降低运行费用。这三条，（1）是根本，（2）和（3）是以（1）为基础的。

就世界范围蓄能空调技术的应用和发展来看，这项技术还是很有生命力的。

五、建筑热电冷三联供技术

文献[3]指出：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。

我国实现西气东输后，这种方式可作为东部大城市天然气应用的一种方式。要使这种技术能够很好的应用，真正有利于节能和环保，有较好的经济性，关键是相关设备的开发。

六、结束语

综上所述，暖通空调系统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，这些技术的合理应用，一定能为建筑节能做出重要的贡献。