暖通空调系统的节能措施探究

高志强

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

0 引言

当今社会，国家可持续发展的战略提出得到人们普遍关注，空调行业也要积极根据国家号召，进行可持续发展，在暖通空调系统方面采取一些节能措施。根据国家制定的建筑工程暖通空调节能标准，实现公共建筑物、居住建筑物暖通空调的有效节能设计，等到2020年我国的建筑工程暖通空调能源消耗将减少3亿t标准煤的水准，在空调高峰负荷方面可以降低8 000万kW左右。节约能源消耗是我国的基本政策，在暖通空调系统上做好节能措施具有十分重要的意义。

1 暖通空调系统的节能原则

1)合理处理新风问题。暖通空调能否节能受到暖通空调新风问题影响，当新风量很多时就会增大暖通空调负荷，增大电耗;当新风量过少时就会降低暖通空调环境的整体质量。对此，需要根据空调环境的实际情况调整好新风比例和送风温度。例如，在夏季需要供冷、冬季需要供热的空调环境，暖通空调系统的能耗随室外新风量增大而增大。需要把室外新风控制在环境卫生的最小值上。对于过渡季节，不对室内环境进行供热或者供冷，可以采用新风，这样一来，暖通空调系统有效做到节能目的。

2)选择合适空调方式。近年来，变频空调技术由于节能、提供环境舒适的特点，得到很大发展。变频技术指在普通空调基础上，运用变频专用压缩机，增加变频控制系统，主机能够自动无级变速，依据房间情况自动进行所需冷热量提供，当室内温度达到一定期望值时，主机保持好温度恒定运转，保证室内温度的稳定。变频空调变频器能改变压缩机供电频率，压缩机转速快慢影响到室内温度。蒸发温度每上升1℃或冷凝温度每下降1℃时，可逆制冷系数相应地增加2%～2.5%，变频空调能耗仅增加1%～1.5%，使得变频空调比普通空调节能10%～15%。

2 暖通空调系统的节能措施分析

1)冷热水系统的节能措施。暖通空调冷热水系统通过闭式循环模式，使能耗降低，这种闭式循环模式还能降低静水力在输送中产生的能耗，对暖通空调系统中的管道有一定的保护作用，使暖通空调系统的使用寿命得到有效延长。需全年冷水供应的空调区，需要全年冷热水交替供应的空调区，可采用两管式分区制水方法，分区制水的热水循环泵要和冷冻水分开设置;当暖通空调区域有冷热水频繁交替供应需求时，使用四管式分区制水方法。当暖通空调系统满足调节条件时，保持冷冻水有个较高供水温度，提高制冷机蒸发温度，这样一来，暖通空调系统中单位制冷耗能就会降低。通过加大冷冻水同供回水间的温度差，有效降低水泵的流量，降低输送时的能耗。当暖通空调系统冷冻水静压没有超过1 MPa时，用一泵到顶式的方法取代竖向分区式的方法，这样一来，不但使暖通空调系统的运行维护更加方便，也降低了分区带来的工程成本。当暖通空调冷热水系统的水循环泵以及冷水机组超过两台时，可采用变流量系统。当工程规模不大，负荷特性差距也不大时，可采用一次泵系统，供回水管要设置旁通管以及旁通调节阀，控制好旁通调节阀的压差。当暖通空调冷热水系统阻力很强、规模很大、压力差不小于50 MPa时，可采用二次泵系统，为了更好的节约能耗，还要使用变频调速泵，PID调节器以及变频器借助于冷冻水温差来管理变频器频率，控制电机的转速，管控冷冻水出水量，如图1所示。一次泵系统方面，要在回水管附近设置电动式两通调节阀。

图1 暖通空调冷热水系统图

2)暖通空调风系统的节能措施。暖通空调系统由于不同湿度、不同温度、不同运行时间上的需求，需要根据实际情况来分离区域。如果建筑里人员较多、有集中温度的管理控制、有集中湿度的管理控制情况时，暖通空调风系统就要采用全空气模式。在暖通空调风系统没有特殊的要求时可采用单风管的方法来送风。暖通空调风系统各个区域要分别对温度进行管理控制，当运行时间较长、需要全年传送冷风时，暖通空调系统要采用变风量方法。采用变风量的暖通空调系统借助于调节流入房间风量的大小来管理控制暖通空调系统风机的负荷，降低风机运行时产生的能耗，降低暖通空调系统的装机容量。

3)暖通空调系统冷却水上的节能措施。当暖通空调系统所在区没有丰富水源时，暖通空调系统不能采取直流式的冷却水方法，要借助于冷却塔来降低循环水泵的能耗，当冬天来临时将冷却塔做成暖通空调系统的冷源设备。暖通空调系统冷却塔的设置，要提供给冷却塔一个良好的运行环境，使冷却塔能够进行良好的通风。同时还要隔离开冷却塔和高温区，保证冷却塔有一个更好的冷却效果。进行多台冷却塔的并联时，需要使冷却塔共用一个水横槽或者共用一个连通管，这样一来就能保证冷却塔合理、均衡地进行溢水以及补水动作，避免了能源的浪费。要使连通管径比总回水管管径大，让连通管同冷却塔出水管相互连接。同时对暖通空调系统冷水机组进行冷却水的低温保护，在暖通空调系统的冷却塔回水管间以及总供水管间各安置一个通管，借助于两通式的调节阀或三通式的调节阀来控制管理。借助于不同的出水温度对风机启停状态进行控制，通过变频调速方法，有效实现节约电能目的。

4)暖通空调系统冷热源的节能途径。暖通空调系统选择冷热源时要集中设置冷水机组。冷水机组的选择要考虑到当地能源价格、建筑特征、建筑规模、当地环保规定等多方因素，在机组确定过程中要做到以下内容:a.要考虑附近情况，查看附近是否有区域供热、工厂余热、市场供热，如果有的话，就把它们当成暖通空调系统热源。b.所在区如果有热力发电厂，可把热电厂余热当成暖通空调系统热源，对热电厂的供冷环节加以利用。c.所在区有丰富天然气时，可利用分布式的联供以及燃气系统，对天然气的峰值峰谷进行有效消除，大大提高暖通空调系统能源利用率。d.所在区有较多能源时，可以复合起来使用。e.所在区有地热源或者水资源时，可用水源泵服务于暖通空调系统的供热以及供冷。

5)暖通空调制冷压缩机节能途径。制冷压缩机是暖通空调系统的心脏，制冷压缩机不节能，暖通空调系统就没有良好的节能效果。制冷压缩机电机在很大程度上影响空调能源消耗程度。空调器中压缩机电机的额定功率可占到空调总功率的90%以上，电机功率和电机效率有密切关系，而电流热量损失并不同电机功率成正比，大功率供电机比小功率供电机效率高，同等功率单相交流比三相交流效率低。制冷式空调压缩机有多种，例如离心式压缩机，它有不同的叶轮，可在稳定度的提高方面和诱导流场控制气动方面进行一些改进。漩涡式压缩机制冷器，可在中间补气方面做出一些改进。

3 结语

随着科技的发展，人们生活水平的提高，暖通空调系统的节能措施将得到人们广泛的关注。通过冷却水、风系统、冷热水、冷热源、制冷压缩机这几个方面进行暖通空调系统的节能研究，做出相应的节能措施，可以有效降低暖通空调系统对我国能源的消耗，为贯彻可持续发展战略做出空调系统应有的贡献。

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