暖通空调系统的热冷源节能探讨

辛丽琴

(太原科技大学，山西太原 030024)

暖通空调系统的热冷源节能探讨

辛丽琴

(太原科技大学，山西太原 030024)

从太阳能、热泵技术、蓄热、热回收技术、VRF多联机空调等几个方面提出了空调节能的方式，并着重探讨了几种节能方式的优缺点及其适用范围，对节能技术的进一步发展有重要意义。

空调，节能，应用，蓄热

低碳经济是当今各国发展的基本策略，而绿色建筑必将为先行者。我国明确城市规划区内城镇新建、改建、扩建民用建筑(含居住建筑和公共建筑)必须全面执行国家节能65%的设计标准。近年来，国家对节能环保产业的支持力度不断加强。国务院下发的《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》，对中国节能环保产业的发展提出规划。根据规划，节能环保行业到2015年总产值将达到4.5万亿元，节能环保行业将成为未来中国经济的又一新的支柱产业，可见，探讨和研发节能技术势在必行，占建筑能耗50%的暖通空调研发和推广节能技术显得尤为重要。这里将着重探讨几种暖通空调系统热源的节能方式。

1 应用蓄热技术

在体育馆和展览厅等大型公共建筑的暖通空调系统，由于空间大，使用频率低，采用节能措施显得特别重要。馆所常用的采暖系统有(见图1):1)全部采用散热器采暖，虽然平时只需维持5℃的不冻结室温，但设计室温为比赛室温，所以散热器片数多，锅炉设备、水泵选型就大，平时采暖只有关闭大量散热器，打开入口旁通或低温运行，造成大马拉小车，锅炉、水泵不能在最佳工况下运行，而长期处在低负荷区，热效率很低，形成了能源浪费; 2)采用散热器+中央空调送风系统采暖，散热器系统维持平时5℃的不冻结室温，比赛时启动中央空调送风系统保证比赛室温，该系统较1)减少了中央空调送风系统平时的水泵运行费用功能，但解决不了锅炉长期处在低负荷区，热效率低的问题。可是热源增加水蓄热设备后，锅炉选型是按全天负荷的平均值来定，锅炉容量自然小，并经常性处在满负荷运行状态，提高了机组的运行效率;另外，利用系统晚上低谷电价、气价蓄热昼供和边供边蓄热的特点，可以明显的节约运行费用;其次，锅炉运行也灵活多了，一天高效运行一段时间后停炉，其余由储热设备供热，并可以避开用气、用电高峰，从整个城市来讲，解决了用气、用电的平衡，也大大减少了气厂、电厂的浪费;还有比赛和展览活动时，锅炉和储热设备一起供热运行来保证室温，这样运行成本大为减少，运行费用自然就降低了，最大限度的节约了能源。太原科技大学体育馆采用了此系统如图2所示，运行效果较理想，自动化程度高，采用无人值守，每年节约20%左右的费用。缺点是要求运行人员有一定的专业知识及计算机水平，不断根据当地的昼供天气温度变化，总结运行规律，形成一套使用手册，使系统最佳运行。

图1 常用的采暖系统

图2 增加储热装置后的采暖系统

2 推行太阳能、地源热泵系统

近年频现的雾霾天气引起政府与民众的高度重视，在我国，三北地区是强制性采暖区，冬季的采暖成为雾霾的重要成因，国务院出台的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》中明确规定，各级地方政府要拿出切实措施解决城镇和农村煤炭替代与用能结构调整。绿色、环保、低碳、节能的太阳能热利用发展这几年突飞猛进，太阳能生活热水应用已非常成熟，但由于太阳能季节和昼夜变化，大大增加了用于采暖的难度，单独使用太阳能已不能很好地满足用能需求。太阳能与热泵、燃气、电、生物质能等能源互补使用能更好的满足消费者需求。太阳能热水系统互补使用的主要是电能、热泵，太阳能燃气、生物质能等能源互补还处于起步阶段，在欧洲，太阳能与其他能源互补应用是供热和制冷的有效方式之一，特别是太阳能与燃气、太阳能与生物质能在采暖和大型供热中的应用很普遍，经验很丰富。太阳能的利用主要是大面积、连成片，热量的收集效果才会明显，西藏、新疆太阳能采暖利用就非常有利，其系统主要由太阳能集热器、换热储热装置、控制系统、辅助能源、泵、连接管道和末端散热器等组成，以太阳能为主、电锅炉为辅，再配以地下蓄水池方式进行蓄热，把春、夏、秋的热量跨季节存储供冬季采暖使用，提高了太阳能的利用率，也增强了系统的稳定性。

地源热泵系统，利用的是地球内部的热量，其热源比较稳定，尤其是夏热冬冷的地区，夏天需要制冷、冬天需要制热，夏、冬都可以利用它作为空调系统的热冷源，采用热泵技术，充分利用无价的地热，大幅度的降低了运行费用成本，节能效果明显，而且也避免了因吸热与释热不平衡引起岩土体温度的降低和升高。再者它有着技术成熟、操作简单、运行可靠的特点，随着燃气、电价格的上涨，其优势越来越明显，应在中原地区大量推广，缺点就是大城市的建筑密度大，而地源热泵系统需要的占地面积大。学校运动场地多，有利于该系统的使用，应重点考虑。

复合太阳能采暖，太阳能+地源热泵+燃气锅炉互补系统，综合开发利用。前者都为绿色能源，综合利用效果要比单一使用更为理想。学校公共建筑和学生宿舍比较多，可以在大面积屋顶安装太阳能，地下设置地源热泵，四季用于生活热水，夏季冬季用于中央空调制冷制热，从调研中原高校的使用，太阳能的加入，很好地解决了生活热水，并在冬季学校寒假期间，无热水需求时，其和地源热泵一同用于采暖的防冻循环，主机几乎不需开启，节约了运行成本。缺点就是太原地区对保温的要求高，最冷天气时各系统的变换频繁，自动化程度高。

3 VRF多联机空调系统加热回收新风系统

办公室使用VRF多联机空调系统，最大的优点是能在部分负荷时以高能效比运行。因我国的设计规范规定夏季室外计算温度采用历年不保证50 h的干球温度，冬天不保证1 d的日平均温度。使得普通空调系统90%以上的时间处在大马拉小车的状态，再加上人员素质不同，冬天穿衬衣也不关小空调，用多用少一个价，能源浪费非常大。采用该系统后可以自动根据室温减少制冷剂流量，达到既恒温又节能的目的，同时有一些房间不需要冷(热)量时，系统设备也会自动降低制冷剂流量，从而减少能耗。其次，灵活性大，可大可小随意组合，有利于与负荷匹配，达到最佳运行状态。第三，制冷剂直接与房间的空气进行热交换，无二次热损失，这样就要求管道保温要跟上，否则，管道损失也不可低估。但冷凝器(空调室外机)通常是通过风扇降温散热，而且大部分集中置于房屋的房顶，现大多数办公楼都增加了电加热的直饮水供应，若冷凝器改用水冷系统，充分利用其热能来加热直饮水的供水或洗手水，这样，既取消了风扇的用电，又降低了直饮机的用电，大大节省了能源。

再加热回收新风机利用回收排风热量(冷量)来降低室内冷热负荷的新风/排风热交换外，还有净化的、除尘的、灭菌的、缺氧监控、通风换气、新风旁通、回风转换等功能。可根据场合需要选择，既能最大限度的节约能源又可以提高环境的舒适度。

总之，节能是一个综合因素的结果，不同的环境，方式不同，应因地制宜，不能死搬硬套。通过对建筑的功能、位置、人文、地理的充分了解，结合具体的结构，经过节能优化组合，才能显现其综合效益。另外，运行管理人员的综合素质、水平需要强化，一个良好的节能系统很大程度上取决于管理水平的高低。

［1］ 陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

Hot cold source energy saving HVAC system discussed

Xin Liqin

(Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030024，China)

From the solar energy，heat pump technique，thermal storage，heat recovery technique，and VRFmulti-split air-conditioner system，the paper points out the air-conditioner energy-saving forms，explores advantages and disadvantages of some energy-saving approaches and their applied scopes，so as to extend the development of energy-saving technique.

air-conditioner，energy-saving，application，thermal storage

TU201.5

A

1009-6825(2015)29-0186-02

2015-08-05

辛丽琴(1967-)，女，工程师