建筑暖通空调制冷系统中的环保节能技术

杜晓婕

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)

建筑暖通空调制冷系统在现代社会中起着至关重要的作用，为人们提供舒适的室内环境。然而，传统的暖通空调制冷系统存在能源消耗高、对环境影响大等问题，迫切需要环保节能技术的应用来改善系统性能和减少对环境的负面影响。因此，研究建筑暖通空调制冷系统中的环保节能技术已成为当前工程领域的热点课题，旨在实现可持续发展和绿色建筑的目标。

1 建筑暖通空调制冷系统中环保节能技术的应用优势

1)能源效率提升：可以显著提高建筑暖通空调制冷系统的能源利用效率。例如，高效热泵系统、太阳能空调系统和废热回收技术等技术的应用可以有效地利用可再生能源或废热资源，减少对传统能源的依赖，并将能源转化为更多的制冷或供暖能力，从而降低系统运行成本[1]。

2)减排与环境保护：可以显著减少建筑暖通空调制冷系统对环境的负面影响。通过减少能源消耗和碳排放，这些技术有助于降低温室气体排放，减缓气候变化并改善空气质量。

3)智能控制与优化：智能控制与优化手段可以提高建筑暖通空调制冷系统的运行效率和性能。通过传感器和监测设备的部署，实时监测和分析系统运行数据，结合优化算法进行智能控制和调整，可以实现精确的温度、湿度和空气质量控制，避免能源浪费和不必要的运行。

4)可持续发展与节约成本：有助于实现建筑行业的可持续发展目标，并节约运营成本。通过降低能源消耗和维护成本，企业可以减少经营开支并提高竞争力。同时，环保节能技术也符合政府政策和标准的要求，为企业获取政府补贴或认证提供了机会。

2 建筑暖通空调制冷系统中环保节能技术应用的有效路径

2.1 施工前准备工作

1)系统评估与设计：首先，需要对现有的建筑暖通空调制冷系统进行评估，包括系统结构、设备状况、能源消耗等方面。根据评估结果，设计师可以确定适用的环保节能技术，并进行系统设计，包括设备选型、管道布置、控制策略等。

2)材料采购与供应链管理：根据系统设计需求，进行环保节能技术所需要的材料的采购工作。这可能涉及到与供应商的合作，确保所采购的材料符合质量标准并具有良好的环保性能。同时，要进行供应链管理，确保材料的及时供应和交付，避免工期延误。

3)施工计划制定：制定具体的施工计划，明确施工的时间安排、任务分配和进度控制。考虑到环保节能技术的应用可能需要对现有系统进行改造或增加新设备，施工计划应充分考虑到系统运行的连续性和影响降至最低。

4)施工现场准备：在施工开始之前，需要进行施工现场的准备工作。这包括清理现场，确保施工区域的安全和通畅，以及提供必要的辅助设备和工具，如吊装设备、脚手架等。

在整个施工准备工作流程中，合理的规划、严格的质量控制和顺畅的沟通协调是至关重要的。只有充分准备和高效执行，才能确保建筑暖通空调制冷系统中环保节能技术应用的顺利实施，并取得良好的效果。

2.2 高效能源利用

2.2.1 高效热泵系统的安装与调试

1)安装前准备。系统设计：根据建筑的需求和能量计算结果，确定高效热泵系统的类型、规模和组成部分。材料采购：根据系统设计要求，采购高效热泵系统所需的设备、管道、阀门、控制器等材料[2]。

施工计划：制定施工计划，包括任务安排、进度控制和安全考虑。

2)安装操作。设备安装：根据设计图纸和制造商提供的安装指南，将高效热泵主机、室内机组、外部换热器、管道等设备进行安装。确保设备安装牢固、正确连接，并严格按照规范进行焊接、密封和绝缘处理。管道布置：安装和连接冷却水、加热水、制冷剂和循环水等管道，确保管道布局合理、流动阻力小，并注意隔热和防腐处理。电气连接：根据电气图纸和规范，进行电气线路的布置和连接。确保正确接线、接地和安全操作。

3)调试与调整。初始启动：完成设备安装后，首先进行初始启动。检查设备运转是否正常，确保电机、风扇、泵等各部件可以正常工作。冷凝器和蒸发器清洗：对冷凝器和蒸发器进行清洗和排污，确保热交换效果良好。

制冷剂充注：按照制造商提供的要求，对系统进行制冷剂的充注和检漏，确保制。

4)冷剂量和压力符合要求。控制参数设置：根据建筑需求和设计要求，调整高效热泵系统的控制参数，如温度设定、循环周期、阀门开度等。

性能测试：通过性能测试和数据采集，评估高效热泵系统的制冷、供暖、热水等功能的性能和效果。包括检查室内外温度差、压缩机运行状态、回收热量等指标。

2.2.2 太阳能吸收式空调系统的设计与布置

1)系统评估与需求确定。进行现有建筑的能源消耗评估，分析建筑的冷负荷情况。确定对于太阳能空调系统的制冷需求。

2)太阳能集热器。设计选择：根据建筑的热负荷需求和太阳能资源情况，选择适当的太阳能集热器类型，如平板式、真空管式或混合式等。安装位置和角度：安装太阳能集热器时，考虑集热效率最大化，选择合适的安装位置和角度，使其能够充分接受太阳辐射(整体结构如图1)。

图1太阳能空调制冷系统

3)吸收式制冷循环。吸收器和发生器设计：确保吸收器和发生器的设计符合实际制冷需求，以提高制冷效果和能效。吸收剂选择：选择合适的吸收剂，具有较高的吸收性能和稳定性，以增强系统的制冷能力和可靠性。

4)系统优化与控制策略。热负荷匹配：根据建筑的实际热负荷需求，合理调节吸收式空调系统的运行状态，保持系统在最佳工作点上运行，以提高能效和节能效果。联动控制：将太阳能吸收式空调系统与其他辅助设备(如风机、水泵等)进行联动控制，实现能源的协调供给和优化利用。

5)系统管道布置与连接。根据建筑的结构和布局，规划太阳能空调系统的管道布置方案。确定主要管道的路径，包括供冷水、制冷剂等管道。进行管道的连接和安装，确保管道系统的密封性和稳定性[3]。

6)控制系统设计。设计并选择合适的控制系统，用于监测和控制太阳能空调系统的运行。配置传感器和控制器，实现对温度、湿度、风速等参数的监测和调节。考虑自动化控制、智能调度等功能，提高系统的能效和运行效果。

7)系统调试与优化。完成太阳能空调系统的安装后，进行系统的调试和优化工作。对设备进行启动和运行测试，调整控制参数和策略，以达到最佳的能效和舒适性。监测系统运行数据，评估系统的性能指标，并根据需要进行进一步的优化。

8)定期维护与监测。维护保养：定期对太阳能集热器、吸收器、发生器等关键部件进行清洗和维护，确保系统的正常运行和长期稳定性。监测与调试：通过监测系统的运行数据和性能参数，及时发现和解决问题，保证系统的高效运行。

2.2.3 废热回收技术的集成与操作

1)废热回收技术选型根据系统评估结果和需求确定适合的废热回收技术，如烟气余热回收、冷凝余热回收等。考虑技术可行性、经济性和适用性等因素，选择最佳的废热回收技术。

2)设备选型与布置。根据选定的废热回收技术，根据建筑的结构和布局，进行设备的布置设计。确保设备的位置合理，便于废热回收，并与建筑系统连接。

3)废热回收系统集成。进行废热回收设备与原有建筑暖通空调制冷系统的集成。确保废热回收设备与其他系统之间的管道和电气连接。根据废热回收技术的要求，进行系统的调整和优化。如冷凝余热回收中，调整冷凝温度和压力，以最大限度地回收热量。

4)操作与监控。进行废热回收系统的操作和监控。根据系统要求，设置合适的运行参数，如流量、温度等。监测废热回收系统的运行状态和性能指标，如回收热量、能效等。定期检查设备和管道的运行情况，确保正常运行[4]。

5)数据分析与优化。收集废热回收系统的运行数据，包括能耗数据、回收热量数据等。进行数据分析和评估，评估废热回收系统的性能和效果，并与设计要求进行比较。根据评估结果，优化系统运行策略，如调整运行参数、改善系统布局等，以进一步提高能源利用效率。

2.3 智能控制

2.3.1 控制系统的安装和配置

1)需求分析。对建筑的暖通空调制冷系统进行需求分析，确定需要监测和控制的参数，如温度、湿度、压力、流量等。确定系统的目标，如提高能效、提升舒适性、优化运行等。

2)控制设备选型。根据系统需求，选择合适的控制设备，包括传感器、执行器、控制器等。考虑设备的性能、精度、可靠性和兼容性等因素，确保选型与系统要求相匹配。

3)控制系统布线与安装。根据建筑结构和布局，规划控制系统的布线方案。确保传感器、执行器和控制器之间的连线通畅，避免信号干扰。进行控制设备的安装，如固定传感器、连接执行器，并确保安装牢固、接线正确。

4)数据采集与传输。配置传感器和执行器，确保准确采集和传输数据。根据需要，选择合适的通信协议和接口。连接传感器和执行器与控制器，建立数据传输路径。确保数据传输的稳定性和可靠性[5]。

5)控制系统配置。配置控制器，并设定控制策略。根据系统需求和目标，设置相关参数，如温度设定值、开关时间等。根据具体情况，进行控制算法的选择和调整，以优化系统的运行效果。

6)系统联动与集成。对控制系统进行联动与集成。如将暖通空调系统、照明系统、窗帘系统等进行整合，实现综合控制和协同运行。配置相应的控制逻辑和触发条件，确保系统之间的协调和互动。

7)监测与远程控制。配置系统监测和远程控制功能。通过网络连接，实现对控制系统的远程监测和操作。设置报警和故障提示功能，及时发现和处理异常情况。

2.3.2 传感器和监测设备的部署

1)确定监测需求。对建筑的暖通空调制冷系统进行需求分析，确定需要监测的参数和指标。这可能包括温度、湿度、压力、流量、能耗等。根据系统的特点和目标，确定关键的监测需求，以提供有效的数据支持。

2)选择合适的传感器和监测设备。根据监测需求，选择适合的传感器和监测设备。例如，温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电能表等。考虑设备的性能、准确度、可靠性、稳定性和兼容性等因素，确保选型与监测需求相匹配。

3)确定传感器和监测设备的数量和位置。根据监测需求和建筑布局，确定传感器和监测设备的数量和位置。考虑监测点的代表性和覆盖范围，选择合适的位置安装传感器和监测设备。

4)安装传感器和监测设备。在确定的位置上安装传感器和监测设备。确保设备牢固安装，与建筑系统连接稳定可靠。针对不同类型的传感器和监测设备，根据其安装要求进行正确的安装。例如，对于温度传感器，应放置在合适的位置，并避免直接阳光照射或热源附近。

5)连接传感器和监测设备。进行传感器和监测设备与控制系统之间的连接。根据传感器和监测设备的接口类型，选择合适的连线方式，如有线连接、无线连接等。确保信号传输的稳定性和可靠性，避免干扰和数据丢失。

6)校准和调试。对安装好的传感器和监测设备进行校准和调试，以确保其准确度和精度。根据厂家提供的说明书，进行相关参数的设置和校准操作。

7)数据采集与分析。在控制系统中配置相关的数据采集和分析功能。确保传感器和监测设备的数据能够被正确采集和记录。在数据采集的基础上，进行数据分析和处理，得出有关建筑暖通空调制冷系统性能和效果的结论。

2.4 变频技术的应用

1)变频压缩机。采用变频压缩机：传统的定频压缩机在制冷系统中工作时只有两个状态，开或关，无法根据实际负荷需求进行调节。而变频压缩机则可以根据室内温度需求自动调节转速，以达到节能目的。负载匹配：通过变频控制，使压缩机能够根据室内负荷需求实时调整工作状态，避免了定频压缩机因过大或过小负荷而产生的能耗浪费。

2)变频风机。采用变频风机：传统的风机系统通常采用恒速运行，无法根据实际需求进行调节。而变频风机可以根据空调负荷的大小来调整风量，提高风机系统的能效。风量自适应：利用变频技术，实现风机系统的风量自适应，根据室内空调负荷的变化自动调整风机转速，避免不必要的能耗损失。

3)变频泵组。采用变频泵组：传统的水泵系统通常采用恒速运行，无法根据实际需求进行调节。而变频泵组可以根据冷热水供应系统的负荷需求来自动调整水泵的运行频率和流量，达到节能效果。运行优化：通过变频技术，可根据实际需要调整水泵的运行频率，使其在不同负荷情况下工作在最佳状态，减少能耗浪费。

在实际应用中，需要根据建筑的需求以及变频设备的性能参数来确定合适的变频技术应用策略对于变频设备的选择和安装，还应保证设备的质量和可靠性，并进行定期维护和检修，以确保变频技术的有效运行和节能效果的持续发挥。

2.5 水蓄冷技术的应用

1)冷水储存系统设计。储存系统容量：根据建筑的冷却负荷和运行需求，合理确定冷水储存系统的容量。考虑到实际情况和经济性，可以采用地下水槽、水塔或水库等形式进行冷水储存。储存系统绝热设计：确保冷水储存系统具备良好的绝热性能，减少冷水在储存过程中的温度损失，提高储存效果。

2)优化运行策略。低峰时段充电：利用低峰时段的较低电力负荷，启动制冷设备，将冷水储存到冷水储存系统中。这样可以利用低成本的电能来制冷并将冷水储存起来，为高峰时段的制冷提供支持。高峰时段放电：在高峰时段，通过控制冷水循环泵或调节阀门等手段，将储存的冷水释放出来，用于建筑的制冷需求。这样可以减轻制冷设备负荷，降低系统的能耗。

3)系统优化与联动控制。调整冷却水温差：根据实际需要和环境条件，合理调节冷却水温差，以提高水蓄冷系统的制冷效果和能效。与其他系统的联动控制：与建筑的照明、排风系统等进行联动控制，通过智能控制系统实现系统之间的协同调度，进一步提高整体的能耗效率。

4)定期检修与维护。定期清洗系统：定期对水蓄冷系统进行清洗和消毒，保证冷水质量达到要求，避免因污染影响系统性能。检查储存设施：定期检查和维护冷水储存设施，包括检查绝热层是否完好、管道是否漏水等，确保系统正常运行。

水蓄冷技术的具体应用策略需要结合建筑的需求和制冷负荷特点进行综合考虑，同时还需充分考虑建筑所处的气候条件、电力价格以及设备成本等因素，以达到最优的节能效果。此外，对于水蓄冷系统的选型、设计和安装，需要依据相关标准和规范进行，并进行定期的监测和维护，以确保系统的可靠性和性能稳定性。

2.6 定期维护和故障排除

1)定期维护。制定维护计划：根据系统类型和使用情况，制定定期维护计划，并记录相关信息，如维护日期、操作内容等。清洁和更换过滤器：定期清洁或更换空气处理单元和机组的过滤器，以确保空气流动畅通，并减少灰尘和污染物对系统的影响。检查和清理冷凝器和蒸发器：定期检查和清理冷凝器和蒸发器表面的污垢，以提高传热效率。校准温度和湿度控制器：定期校准温度和湿度控制器，确保其准确性和稳定性。检查电气线路和连接：检查电气线路和连接是否松动或损坏，修复或更换受损部分。检查管道和阀门：检查管道和阀门是否有泄漏或损坏，修复或更换受损部分。验证系统运行参数：检查系统的运行参数，如压力、流量、温度等，确保其符合设计要求。

2)故障排除。收集故障信息：当系统出现故障时，及时收集相关信息，如故障现象、出现时间等，以便更好地进行故障排除。检查电源和电路：首先检查电源和电路是否正常工作，确保供电充足且没有电路中断或短路。检查传感器和控制器：检查传感器和控制器的工作状态，确保其准确性和稳定性。检查设备和元件：检查各设备和元件的运行状态，如压缩机、风机、泵等，确保其正常运转和无异常噪音。清洁和维修：根据故障类型，采取相应的清洁和维修措施，如清洗堵塞的管道、更换损坏的部件等。测试和调试：在排除故障后，进行系统测试和调试，确保系统恢复正常运行并达到预期的性能要求。

3 结语

综上所述，随着全球环境保护意识的不断提高和可持续发展的追求，建筑暖通空调制冷系统中的环保节能技术正越来越受到关注和重视。各种创新技术的出现和应用，如高效能源利用、智能控制与优化、建筑外观与隔热材料以及智能化监控与维护等，为实现节能减排、提高系统性能和室内舒适度提供了广阔的空间。然而，仍然存在挑战和机遇，需要更多的研究和工程实践来推动环保节能技术在建筑暖通空调制冷系统中的应用。未来，有信心通过不懈的努力，推动建筑行业朝着更加环保、节能和可持续的方向发展，为人类创造更加宜居的生活环境。