暖通节能系统及其优化方案的研究

徐 婧

（亳州职业技术学院 安徽亳州 236800）

引言

对目前我国城市建筑能耗分析，暖通空调系统的能耗占整个建筑全年能耗的一半以上。空调设备的使用，带给人们舒适生活工作环境的同时，也为资源消耗、大气污染带来可能性。还要对空调系统运行工况进行调整控制，避免能耗提升，导致节能效果的失败。因此，暖通空调系统的节能应用，才是降低资源消耗、缓解环境压力，倡导绿色建筑，保证经济与社会可持续发展的重要途径。

1 暖通空调系统运行现状的概述

1.1 冷源

冷源系统主要由制冷机、冷却塔、冷却水泵组成。在实际空调系统使用中，常见的问题主要是系统设备选型偏大且可调节性能较差，容易造成投资成本较大，供冷情况较好，但存在着耗电量过大问题，冷源设备选型过大还会造成与系统不匹配的情况，造成整个空调系统运行不畅问题。冷源系统设备中最重要的部分就是冷却塔，其关系着整个制冷主机的运行效率，当冷却塔设备选用不当或数量较多，冷却塔调节功能也无法全面施展，导致高电耗、低效能。冷却水泵选型偏大时，会影响系统功率，增大阻力，同样达不到节能效果。

1.2 空调水系统

空调水系统由冷冻水系统和冷却水系统两个部分组成，在整个空调系统中承担着输送冷热能的作用，不管空调系统是什么形式，多大负荷，只要有用户，就必须开启空调水系统，所以说空调水系统的能耗也是很大的。由于季节和天气变化，末端负荷需求变化较为复杂，定流量水系统也增加了空调系统的部分能耗，变流量系统设置不达标，多数情况由室内温度或冷冻水回水温度设定冷水主机启停，少数冷源站的冷冻/冷却水泵设置变频装置，水泵额定功率高，效率普遍较低，造成能耗的提升，达不到节能效果。

1.3 新风系统

现阶段，人们对于工作、居住建筑物内空气的温度、湿度有着明确要求，进而对空调系统还加入了新风系统装置。新风系统机组由送风机段、回风机段、表冷段、过滤段、热回收段组成。新风机组配备过滤压差报警装置、防冻保护和报警装置。在新风入口处均设置电动保温风阀，与机组运行联动，新鲜的室外空气经过新风系统过滤、冷却、除湿后送入房间。但运行现状普遍反映为新风运行管理差，新风量不足或新风量不均匀等问题。

2 节能设计认识误区

2.1 重功能，轻节能

一般而言，暖通空调系统的设计多数偏向于重功能、轻节能方面，人们在选择暖通系统的时候更加注重的性能方面的优势，而常常忽略节能效果，对于节能的考虑仅限于能够满足设计规范标准的限定要求即可，并没有追求合理发挥系统的节能作用。随着现代人们意识观念逐渐改变，越来越多的人开始关注系统节能这方面功能，这也促使生产厂家、设计人员开始转变设计理念，逐渐偏向于保功能、重节能方面，这对于提高暖通空调系统的建筑节能作用有着重要意义。

2.2 符合标准的节能并不是充分节能

在产品设计方面，设计师通常将节能设计理念认定为在标准限定要求内即是充分节能，除非有业主明确要求产品的节能水平要高于行业节能设计标准，在产品节能设计时才会在节能标准限定内挖掘提升更高的节能效果。在节能限定内的暖通系统再优化，才能算是真正的充分节能。

2.3 理想的节能效果不只是体现在技术上

在实际暖通空调系统架构中，往往将产品节能性能归结为概念和技术的节能，更多的是技术的堆砌和产品的拼接，但却忽视了暖通系统的整体节能效果的合理性，这些都是节能效果的实施办法，而并非最后的目标，真正的节能效果是产品在运行条件及效果均相同的情况下，最大限度的开发出暖通系统节能潜力，且获得的节能收益与付出的成本是相匹配的。

3 暖通空调负荷的影响因素及优化措施

3.1 暖通空调负荷影响因素

空调负荷主要包括两个方面，即空调冷负荷和空调热负荷。在建筑设计中，空调负荷是确定空调系统和选择设备型号及容量的最重要的数据，空调负荷的大小关乎空调系统的运行费用。影响空调负荷的主要因素主要有外扰、内扰和建筑围护结构等方面。

3.2 影响因素优化措施

3.2.1 外扰

（1）地面铺装。种类有很多种，根据其自身透水性能的不同可分为透水铺装和不透水铺装两大类。混凝土、沥青铺装地面具有不透水性，没有潜热蒸发的降温效果，由于其太阳辐射吸收系数均较高，所以这两类型铺装地面的周围温度普遍偏高，冬季可以利用其增加长波辐射热。土壤、透水砖及草坪砖具有一定的透水性，可以长时间的保存一定的水分，在实际工程中夏季可以很好的利用。

（2）绿化。绿化具有降低温度、调节湿度、遮阳防晒、改善通风质量等作用，其降温作用主要体现在两个方面，即蒸发降温和遮阳降温。常见的建筑室外绿化品种有乔木、灌木和草地，其中灌木和草地主要是通过蒸发降温来改善室外热环境，而乔木还具备遮阳降温的作用。

（3）遮阳构件。主要应用于夏季，遮阳设施应用较好的情况下，可以提供非常舒适的室外微气候。考虑本问研究建筑为已使用建筑，所以主要的遮阳形式就是人工构件遮阳，常见的有遮阳伞蓬、张拉膜、玻璃纤维织物及百叶遮阳等。

3.2.2 内扰

（1）照明设备。大型公共建筑体量较大，为了保证建筑正常的使用，大型公共建筑内部往往设置有较多的照明设备。照明设备节能就是在保证不降低作业面视觉要求前提下，力求减少照明系统中光能的损失，即充分利用自然光；优先采用光效高、寿命长的照明产品；设置智能化的照明控制系统。

（2）办公电器。通过管理来实现其节能，尽量减少设备闲置的时间。

3.2.3 建筑围护结构

（1）外墙节能应同时提高墙体的冬季保温和夏季隔热性能，以减少室内外之间的传热损失，因此，外墙节能就需要采用复合保温墙体或实现自保温。通过外墙保温的设置，可以大大提高外墙的热阻，达到降低空调负荷的效果。

（2）按照屋面的构造不同可分为平屋面保温及坡屋面保温，各地均有相应的标准构造做法，通过调整保温层的厚度，可以使得屋面的热阻达到规范要求，继而达到降低空调负荷的目的。

（3）公共建筑地面的面层多为混凝土材料，其导热系数较大，而且多数的公共建筑也设置有地下空间，在地下空间内一般并没有考虑空调系统，所以总的来讲公共建筑的地面热损失较大。常见的地面保温是在地面的垫层和面层之间设置保温层，保温层材料可采用泡沫玻璃保温板等，保温层的厚度应根据计算确定，使之符合规范要求。

4 暖通空调系统节能优化措施

4.1 空调冷源

（1）既有制冷机组的节能

制冷机组相对的造价较高一些，其运行效率不是低于规范要求太多的话，最好的方式就是对其节能调整，提高其能效，常见的方法有提高制冷机组的运行负荷率、合理调节蒸发温度和冷凝温度、减少机组水侧污垢热阻污垢系数等。

（2）热电冷联供系统

也被称为分布式能源系统，是以燃气轮机为动力，并与吸收式制冷机余热锅炉配套，同时提供制冷、采暖、卫生热水和电力的系统。该系统具有能源利用率高、环境污染小、运行灵活、能量输送损失小等特点。

（3）空调蓄冷技术

常用的空调蓄冷技术有水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷和气体水合物蓄冷等几种，而冰蓄冷的研究较早，实际应用状况较好。冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。

4.2 空调水系统

（1）大温差小流量的系统

“大温差”是指空调送风或送水温差比常规空调系统采用的温差大。冷冻水大温差系统，在采用较大的循环温差后，冷冻水量将减少，可以节约输配系统的输送能耗并降低管网的初投资。大温差小流量系统在初投资方面的节省潜力更为显著。

（2）变水量系统

变频调速技术通过均匀改变电机定子供电频率达到平滑地改变电机的同步转速，变频调速技术应用于空调水系统中，就形成了变水量系统，在系统部分负荷条件下可以产生良好的节能效果。常见的变水量系统有一级泵变流量系统和一级二级泵变流量系统。

（3）冷却塔的节能

冷却塔的节能主要指的是冷却塔供冷技术，它是指在室外空气温度较低时，关闭制冷机组，利用流经冷却塔的循环水直接或者间接地向空调系统供冷，从而节约冷水机组的能耗。

4.3 空调新风系统

（1）利用室外空气自然冷却节能

在全空气定风量系统的控制中，过渡季节采用室外空气作为天然冷源实现免费供冷，是效果明显的一种节能方法。

（2）变风量系统

变风量系统就是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷要求，由于空调系统大部分时间处在部分负荷下运行，所以风量的减少可以很有效的降低风机能耗的降低。

（3）排风冷、热的回收

向室内引入新风的目的是为了保证空气的洁净度。在满足卫生要求情况下，减少新风量有着显著的节能效果。按照空气量平衡原理，向建筑送入一定的新风的同时必须要排出基本上等量的室内空气，而排风状态与室内空气状态相同。在送入新风时，可以回收利用这部分排风中的能耗包括冷量和热量，达到节能效果。

5 结语

综上所述，低碳节能是当今现代化发展的主要主题。党的十九大报告提出要坚持新发展理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，绿色发展、协调发展是我们新时代坚持和发展中国特色社会主义的重要方略，以能源发展“十三五”规划为指引，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。为更好的贯彻、践行生态文明发展理念，对于建筑暖通系统工程来说，需要梳理基于节能目标的设计理念，采取动态的全过程分析方法，合理的进行系统整体优化改进，更好的为我国建筑事业做出贡献。