暖通空调系统能源的高效利用与节能

刘晓明

摘要：能源，顾名思义就是能量的源泉，是指可产生各种能量或可做功物质的统称，是向自然界提供能量转化的物质，是人类活动的物质基础。能效从消费者的角度看，是指为终端用户提供的服务与所消费的能量之比。提高能效，就是用较少的能源投入去提供同等的能源服务。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。本文对暖通空调系统能源的高效利用与节能进行探讨，以供参考。

关键词：暖通空调系统能源利用 节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

经济的长期高速发展，一方面使我国成为世界第二大经济体，另一方面资源与环境压力日益严峻，目前我国已成为全球CO2排放量最大的国家。为减小资源与环境压力，保证经济与社会的可持续发展，我国政府在全社会着力推进节能减排，发展低碳经济。

一、关于能源应用特点分析

1.能源效率总体偏低。近年来，我国能源利用效率有所提高，但与发达国家相比差距仍然较大，能源在开采、加工转换、储运和终端利用过程中损失和浪费严重，占全社会能源消费总量的11%，能源资源回采率和转化效率普遍低于国外先进水平。

2.能源结构仍然以煤炭为主。在未来的几十年中，我国以煤炭为主的能源需求结构仍然无法改变，传统化石能源仍居绝对优势，这种能源结构形式对我国一次能源的开发利用及环境治理还会带来巨大的压力。

3.能源安全问题堪忧。目前我国东部大庆等主力油田已进入中后开采期，我国的石油海外依存度已超过60%，天然气的海外依存度2010年就超过了20%，2012年煤炭进口量达到了2.65亿ｔ，这些能源运输被国外所控制，面对当前日益严峻的能源形势和我国能源利用的特点，暖通行业应该如何面对呢？

二、关于加大暖通空调系统能源的高效利用的力度分析

1.太阳能利用，太阳能是暖通空调常用的新能源之一，目前主要有被动式和主动式两种太阳能利用形式。第一被动式太阳能热利用，被动式太阳能供暖主要是通过建筑朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料、构件、构造的恰当选择，使建筑在冬季能够完成吸热、蓄热、放热功能，以达到供暖的目的。第二主动式太阳能热利用，主动式太阳能热利用有供暖和制冷两方面。制冷方面主要有太阳能压缩式制冷、吸附式制冷、吸收式制冷和喷射式制冷等形式，供暖方面主要有太阳能热风、热水供暖和太阳能热泵供暖。在太阳能资源丰富地区，采用主、被动式太阳能相结合的形式解决建筑供暖是一种较好的方式

2.核能核能是安全、清洁能源。核电是当今世界上优先发展的电能，核能虽不可再生，然而其能量巨大。世界上正在运行的核电站有431座，总装机容量为3.72亿kw，核电年发电量占世界发电总量的17%。核发电量比例超过20%的国家和地区共15个，美国是世界上拥有核电站总数最多的国家，共计104座，占全国总发电量的20%。我国目前正在运行的核电站共有11个，核发电量占全国总发电量的比例只有1.92%。随着全球核能发电的快速发展，铀矿资源需求量越来越大铀矿藏量虽然丰富，但是陆地上铀的储藏量并不多，按目前的消耗量计算只够开采几十年。我国铀储藏量贫乏，大部分需要进口，已探明的铀矿数量很少，储藏量不过17万ｔ，居世界第10位；最近，我国新发现一处国内最大规模的世界级铀矿，打破了此前我国没有世界级大铀矿的局面。全球海水中溶解的铀矿资源为陆地储量的几千倍，足够人类长期使用，不过海水中铀的浓度很低，开采难度较大。因此，解决铀矿资源提炼问题是核电大发展的关键。此外，在核能利用中，如果受控核聚变反应的研究获得突破，应用海水中的氘和氚资源，可以说核能利用是无限的。

3.风能,风能是清洁、可再生能源。全世界风能资源总量200亿kw0，我国陆地可开发利用风能储量2.5亿kw，近海可开发风能储量7.5亿kw，共计10亿kw。近年来，为了减少温室气体排放，满足日益增长的能源需求，风力发电装机容量快速增长。预计到2020年全球风能发电装机总量将达10亿kw，可满足全球12%的电力需求，每年减排15亿ｔ二氧化碳。预计到今年底，有望成为全球最大风能发电装机容量国家。2012年国家能源局发布的“十二五”规划中提出，风电装机容量将达1亿kw。

4.空气能利用,空气源热泵技术也是暖通空调行业广泛应用的技术之一，是一项极具开发和应用潜力的节能、环保技术。由于空气源热泵产品在应用中鼓励政策还体现不足，致使市场应用一般化，以空气能热水器为例，截止到2011年底，空气能热水器才突破50亿元的关卡，在市场估价为512亿元左右的热水器市场中所占份额还不到10%。我国幅员辽阔，地理环境多样，可再生能源丰富，作为暖通工作者有责任加大可再生能源应用力度，结合各地区实际特点，因地制宜、因源制宜地确定能源应用形式，把可再生能源应用落到实处。

三、关于强化暖通空调节能设计分析

1.全力提升系统的合理性，全力提升暖通空调系统的合理性主要是实现三个转变：一是在进行暖通空调设计时必须实现由传统能源向可再生及清洁能源使用转变；二是由单一能源使用向多能源结合使用转变；三是由简单设计向系统集成优化设计转变。

2.适应地域采用适宜技术。不同建筑物的外部气候条件、室内环境参数要求、使用模式等均有较大差异，不同的节能技术也有不同的特点和适用条件。因此在设计时要从节能角度出发，进行全面的技术经济分析，最后确定出最佳设计方案。第一注重余热（冷）的再利用所谓余热（冷）的再利用就是回收建筑物内外的余热（冷）或废热（冷），并把回收的能量用于供热（冷）或作为其他加热设备的热源加以利用，这是提高暖通空调系统能源利用效率的重要手段，也应当是设计师在设计过程中重点考虑的节能技术之一。第二突出能源自控问题，自控系统的优化设计可以说是暖通空调设计中一个非常重要的节能环节，对于整个系统的节能运行起着至关重要的作用，它直接决定着整个系统能量的消耗和热（冷）量的输出，所以做好能源控制系统设计是降低系统能耗的关键环节之一。

3.关注施工与运行管理，第一从业人员要专职专业化加强对施工、运行管理人员的培训，提高他们的专业水平和业务技能，实现运行管理及设备维护保养人员的职业化、专业化，使设计人员的节能设计落到实处。第二完善设备的能量计量与管理能量管理是暖通空调系统节能运行的一个关键环节，通过设备的计量、监测和管理，可以有效分析暖通空调水、电、气等能耗情况，进行成本核算，做到冷热源与负荷的最佳合理配置。第三注重操作环节的细节节能比如开机时要按照机组的运行参数调节冷水和冷却水进出水压降，避免人为增加水泵的运行电流，造成电能的浪费。做好水处理工作，保证冷凝器、蒸发器的换热效果。

四．关于提高节能和能源替代研究，加强暖通空调系统的能效

1.减少建筑能耗是关键，我国现有建筑耗能已超过5亿t标准煤。从发展趋势来看，每年城乡新建房屋面积接近20亿m2；农村约有240亿m2 建筑的供暖呈现出由常规能源替代的趋势；另外长江地区还有50亿m2左右的建筑有供暖需求，仅这一项每年将新增1亿t标准煤。其中暖通空调系统运行能耗占首位，减少暖通空调能耗，首先要从建筑节能做起。

（1）我国北方地区供暖能耗占比大，为了降低供暖能耗，首先要从建筑设计着手。从20世纪80年代开始，国家和一些地方对居住建筑节能设计标准进行了多次修改，制定了大幅度减少能耗的目标，我国的建筑节能工作已经取得了显著的进展。例如，上海市从1990年到2012年先后进行了4次居住建筑节能设计标准的修编，以1992年上海市住宅能耗为基准，2004年及2012年新修订的标准，要求供暖建筑应达到的设计节能率分别为30%，50%，65%，75%。可以说，建筑设计节能力度相当大，但即使按照北京市最新的标准衡量，与国外标准相比仍有差距。