通风空调系统设计中暖通空调新技术的应用解析

杨叶

（甘肃省建筑设计研究院有限公司,甘肃兰州 730000）

0 前言

暖通空调最大的优点就是其可以为人们提供舒适的生活条件，它可以对室内的温度进行冷却，同时去除空气中的污垢，以实现净化的目的。暖通空调系统内置的增湿器可以将室内的干燥空气排出，将空气中的湿度降低至40%。然而暖通空调系统的设计和安装比较复杂，需要大量的人力，这就增加了系统的整体成本。本文结合实际提出采用新技术，以提高暖通空调系统的综合性能，充分发挥其优势，并为暖通空调制造和施工单位带来更大的经济与社会效益。

1 暖通空调系统的工作原理

暖通空调系统由冷热源、空气处理设备、空气与冷热水的传输以及室外终端设备组成。夏天来临时，制冷机可以供应冷却水或液体制冷剂，而在冬天，则可以通过锅炉供应蒸汽或热水[1]。输配系统将冷热水输送到空调设备，使空调系统处于送风状态，经处理后的冷热空气进入室内，或将热水送往室内的空调设备，利用热量交换，可以保证房间处于恒温状态。

2 CFD技术在通风空调系统设计中的应用原理

2.1 气流组织设计

在进行通风和空调系统的性能研究时，应从通风、除尘等方面进行全面的分析；供暖性能、热损失等技术指标，在此基础上，利用CFD 技术对各设计参数进行了计算，并将其引入到设计过程中[2]。在设计阶段，气流组织是一个非常关键的环节，利用CFD 技术可以对室内的空气进行数值模拟，如普通住宅、写字楼、高层建筑、狭窄空间、火车等空间，其内部的气体分布情况是完全不同的，所以必须采用CFD 技术来优化其具体结构，也为后续技术应用和暖通空调的系统应用奠定基础。

2.2 基于外部环境的设计理念

近几年，由于二次风场和热能问题日益引起人们的关注，所以，在对其进行室内空气调节的研究中，提出了一些建议，在室内气流的数值计算中，应当应用CFD 技术。在此基础上，通过对室内空气进行仿真，可以获得室外的各项参数，从而实现室内的自然通风，从而达到住宅的通风要求。

2.3 精准分析系统设备的各项性能

采取CFD 技术可以对系统内的风机、蓄冰槽、冷藏柜等设施的传热和流体流动情况实施全面分析，得到精准数值以后以模拟数值来使用创新技术，降低空调系统的能耗，实现该系统的经济价值。

3 案例背景与分析

3.1 案例概述

某星级酒店项目，总建筑面积86866m2，共342个房间，地上10 层，地下2 层，建筑总高度34.95 米。该建筑物的夏季总制冷功率为6065kW；在冬季，空调和通风的热量负荷大约为6308kW，局部地区的冷量大约在776kW左右。

本工程的空调冷源主要来源于制冷机房，而空调和供暖的热量则以换热器为主。冷源采用2 个1758kW 的离心制冷机，采用2 个981kW 的全热回收螺杆制冷机，冷却水的回水在7～12℃之间；冷却水在32℃和37℃之间提供给回水。这一设计中，采用大量的热量回收技术以及其他的节能技术。本文就在该建筑中的空调系统设计中，对其在实际工程中的技术应用实施分析。

3.2 热回收系统

该项目采用了热风热回收的方法，在实际操作过程中，采用了2 台螺旋式全热回收系统，并在夜间的低谷时段进行蓄冷；日间制冷时，要同时进行换热器的回收，所以在通风空调系统中，都安装有热回收的冷水机组。

（1）常规制冷机工作状态下的各项性能指标：常规制冷量为981kW，在7～12℃的冷水温度，32～37℃的冷却水，耗电184kW。

（2）在全热回收状态下的参数：在此工作状态下，制冷功率为875kW，热出水在40～45℃，冷水在7～12℃，冷却水在32～37℃，耗电226kW。在实际运行过程中，将同时产生的制冷量的热水供应到换热器，为用户提供生活热水的预热。在设计负载的基础上，其会将10～30℃的生活热水，按照100%的循环利用率，每个装置都能获得885kW/h 的热量。在此设计中，选取了两套螺旋热回收装置，两套循环使用，其中一套系统为独立制冷形式，另一套是热回收形式。从经济上来看，采用此方案可以使热水在早上7点至9 点、晚上8 点至11 点之间达到100%的节能效果。假设每年的供冷期为105天，则能源的回收率为464625kW·h。

3.3 节能降耗新技术的应用

3.3.1 地源热泵空调技术应用

地源热泵是一种以冷凝器为能源的新型制冷技术。该技术可以在整个系统运行期间循环使用免费的热量，只消耗了大约四分之一的电力。若采用COP 值，则可决定机组的制热与其自身能耗之比。而本地热泵系统COP 在3～4 的情况下，其能耗为1kW，而全系统可以产生3～4kW 的功率。具体技术应用现状如表1所示。

表1 地源热泵空调技术应用现状

3.3.2 蓄冷技术的应用

蓄冷技术是指在电价高峰、储能电网处于低谷时，通过集中供热的方式进行蓄冷，当温度达到高峰时，再将其放出，以满足用户的需要。根据蓄冷介质的不同，蓄冷分为水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷。采用水蓄冷技术具有以下几点优势：可使制冷设备的体积减小38%，制冷系统能耗下降27%，全年节约能耗38%[3]。而冰蓄冷主要靠的是冰浆，这是一种包含大量冰粒的固液两相溶液，这种方法的主要特征是：其相变潜热高，可以充分地吸收低温时的热，由于冰的溶解热为335KJ/kg，而水的比热容为4.18KJ/kg·℃，因此可以通过输送泵将冰浆输送到各个角落，从而大大降低了运行费用，提高了制冷的稳定性。

从冰蓄冷的原理可以看出，在系统制冰充冷时，其汽化温度要低于常规空调器的8～10℃，而冷机的工作效率则下降了30%，尽管成本有所降低，但能耗却没有减少。根据有关部门的数据统计得知在全国电网的峰值用电量中，空调系统所占的比例约为40%。所以在采用冰蓄冷技术时，要避免用电高峰，采用蓄能的方法来储存充足的冷量，这样不仅可以节约运营成本，还可以节约能源。

4 结语

综上所述，本文根据暖通空调系统技术和CFD技术的应用原理，以实际案例探讨暖通空调新技术的应用情况，而这些新技术的应用目的在于降低暖通空调能耗，达到绿色、环保、可持续发展的目的。因此希望本文所提及的一些简要分析和措施可以帮助相关单位和工程实现自身的生产目标和技术应用目标。