暖通空调中的节能新技术

朱广灿

【摘 要】众所周知，能源是关乎国计民生的大事。在中国这样一个人口大国，人均能源不占优势，因此，各行各业的节能尤为重要。而在建筑行业，近年来能耗呈逐年增长的趋势，其中暖通空調的能耗占据着相当大的比例，暖通空调系统的节能问题就显得越来越重要。节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统节能的基础。本文针对近年来研究出的一些新技术，作出了介绍。

【关键词】暖通空调;节能;设计;新技术

一、关于暖通空调节能的思路：

暖通空调节能设计的真正目标是以节能为原则，用热舒适指标指导系统中的节能设计，寻找温度、湿度、平均辐射温度、风速和劳动强度这六种影响热舒适指标因素的合适比例，达到人们热舒适指标与节能降耗的稳定协调。尽管在寒冷的冬季，影响人体舒适的主要因素是温度变化，但生活环境中的声、光、色同样可以影响舒适指数，在建筑中采用暖色调提高人们的心理温度，调低实际室内温度，避免能源消耗。同时通过选取合理的暖通设计参数，从温度和湿度方面来确保室内舒适的标准时，节能是负荷大小的重点因素。

在设计时，整体上，需要考虑三个方面：

设计、计算的合理性。就目前而言，暖通空调设计是基于典型设计工况进行的，所得到的所有与能源有关的参数都是指的设计状态下的参数，这些参数对于空调系统能源的意义在于对能源负荷的影响。如果以电能来评价，这些参数尤其对城市供电负荷的影响起到了较大的作用，夏季许多城市电力紧张在一定程度上也是因为空调需求所做的“贡献”，因此，合理而有目的的控制这些参数，对于缓解能源紧张有着非常积极的意义。

设备配置。设备总容量的选择计算要求与设计参数的确定有相同之处，即：设备参数的确定，应该以符合系统设计的要求为基本原则，不应该无原则增加所谓“安全系数”和富裕量。设备选择还有一个容量和台数的搭配问题。在总容量确定合理的前提下，不同的冷、热源设备台数和不同的容量搭配，对于实际运行的能耗效果可能存在一定的区别。

实时控制与全年运行的节能。（1）实时控制。由于全年室外气候呈周期性变化，而目前的空调设计目标首先是以满足设计状态下的正常运行来确定设备装机容量和进行系统设计的，因此对于全年来说，在绝大部分时间段，建筑的冷、热量需求都处于低负荷状态。如果设备还按照满负荷来运行，必然造成大量不必要的能耗增加，室内所需的空气参数也得不到保证（过冷或过热）。因此，必须有目的、有针对性地对相关系统和设备采取必要的控制措施。（2）全年运行节能。空调系统全年运行节能设计，与典型设计日的空调设计是不一样的。通常我们采用的典型设计日设计方法，得到的是设备的最大安装容量，它影响的是能源负荷。设计时考虑空调系统全年运行的节能，实际上是关注空调系统的全年能耗消耗量问题。它既是对上述节能设计的最终运行效果的评价，也与空调系统的运行管理密切相关。因此，空调设计不但要关注典型设计日的负荷，更要关注年能耗量的情况。

二、目前存在着影响暖通空调节能的不利因素有以下几方面：

1.围护结构的影响。围护结构包括外围护结构和内围护结构。外围护结构包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构系指室内地面、天棚、内隔墙等。在空调能耗中，20%～50%能耗是为了满足由于围护结构传热所带来的能耗。围护结构的保温性能和窗户与墙壁所占面积，都决定了围护结构综合传热系数，决定通过围护结构空调负荷的高低。改善和提高围护结构的热工性能，降低热负荷是我国考虑建筑节能的主线。

三、暖通空调的节能设计新技术

1.采用变频变流量技术。

中央空调的冷负荷随环境温度和使用面积的变化而变化，定流量水系统的水泵电机基本是满负荷运行，形成大流量小温差的现象，针对这种效率低，能耗大的情况，采用空调水系统变频器控制冷冻水泵电机运行，使冷冻水的流量与冷负荷成正比例的变化，收到良好的节能效果，经济效益显著。选用变频器时主要考虑到电机功率相匹配的容量，同时也要考虑可靠性高，操作简便，价格适宜等因素。

2.地源热泵技术。

地源热泵空调是以水为载体，通过地源热泵机组系统，冬季将地温热能（地下水或土壤热能）传递转移到需要供暖的建筑物内部，夏季又可以将建筑物内热量，通过热泵机组系统，传递转移到地球浅部地层中去，它是充分利用了地下水或地下土壤常年温度保持恒定特点的一种空调设备。

3.热回收技术

（1）排风余热回收。一般的空调系统都要设计新风系统来稀释室内的有害物，以保证室内空气品质畜为了保证室内的风量平衡，使新风顺利进入室内，同时还要设计排风系统。对于人员集中的建筑如商场、办公楼的会议室等，新风量较大，使得空调系统中的新风负荷也随之增大;同时排风将空调房间内的空气排出室外，也是一种能量的浪费。因此充分利用排风的能量，对其进行回收，从而对新风进行预冷或预热，减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。排风余热回收可分为显热回收和全热回收;热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翅式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。

（2）制冷机组的冷凝热回收。制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，它能够提供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。

这样的系统既可以避免冷凝热排放到大气中造成热污染，又可以节省为提供热水而设的锅炉及其附属设备，避免了由于燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种效果明显，又有环保作用的节能技术。

4.充分使用新兴环保资源。

新型空调制冷系统的能源———天然气。继世界上最大的自然能源煤和石油后，天然气可以称得上是第二大资源。它的合理使用控制空气中排放的 CO2 和 SO2 含量，而改善了环境，最大限度的降低人体遇到的健康问题。因此在未来的市场中，以天然气为能源的制冷技术具有广泛的应用前景。于可再生资源利用的最优化。目前社会对地下水、风、太阳能、海水等各种可再生自然资源进行最优化使用。如以地源热泵为资源的空调，采用的便是在冬天使用泵吸取土层中的水分、地表的水分等可再生资源，将热能输送给建筑，而在夏季散发热能，并将冷负荷传送给建筑的一种全能的空调机制，在目前的生活中大多使用在学校、住宅、别墅等地方。以太阳散发的辐射为能源研制的空调便是太阳能空调，该空调克服了电力供应不足的问题，不仅环保，而且也舒缓了供电的压力，也不会产生城市热岛效应。大家都知道，太阳能中没有氟利昂，因此就不会破坏地球的臭氧层，是实至名归的节能空调。在资源丰富的中国，低温是主要的地热能源，这种资源能够被直接的使用，中国一些存在高温地热的地区，如西藏、台湾等可使用高温热泵，同样海水资源能够用作海水热泵，这些都具有诱人的前景。

以上便是一些暖通空调中的节能新技术，如果在实际中能够合理利用这些技术，将会给节能带来很大的贡献。目前，众多的科技工作者依然孜孜不倦地在暖通节能新技术的道路上探索，期待更多的新技术问世。