暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題研究

　　摘　要：隨著城市化建設進程不斷加快，建筑行業(yè)也得到快速發(fā)展。在建設建筑項目的過程中，會從不同程度上影響周邊的環(huán)境，導致?lián)p耗一定的資源。現(xiàn)如今，我國堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，對節(jié)能環(huán)保理念的重視度和推廣力度不斷加大，這促使建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)逐漸朝著節(jié)能方向發(fā)展。基于此，筆者對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題進行研究，對堅持節(jié)能原則，提升節(jié)能技術水平，進一步提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，具有積極意義。

　　關鍵詞：暖通空調(diào);系統(tǒng)節(jié)能;優(yōu)化措施

　　李鳳剛， 南方農(nóng)機 發(fā)表時間：2021-11-13

　　1 　暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點和節(jié)能設計的原則

　　1.1　暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點

　　通常在建筑工程施工后期完成暖通空調(diào)系統(tǒng)的安裝。暖通空調(diào)系統(tǒng)有大部分設備安裝于室外，所以其特點之一就是和整體建筑項目保持一致。室內(nèi)條件、氣候條件都會對暖通空調(diào)系統(tǒng)安裝和施工進度產(chǎn)生不同程度的影響。此外，室內(nèi)設計標準、圍護結構特征、室內(nèi)人員、設備照明、新風系統(tǒng)等方面都會從不同程度上對暖通空調(diào)系統(tǒng)的設置產(chǎn)生一定的影響。在暖通空調(diào)安裝過程中，如果沒有合理設計暖通系統(tǒng)，會導致暖通空調(diào)系統(tǒng)能量使用效率降低，造成能量浪費[1]。

　　1.2　暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計的原則

　　1.2.1以滿足熱舒適指標為基本原則

　　在開展暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計的過程中首先要堅持舒適性原則。暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)溫度，而舒適性是滿足人們對建筑物使用舒適要求的最為基本的條件之一。在調(diào)節(jié)和控制溫度時，需要充分發(fā)揮不同環(huán)節(jié)暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用，做好對風速、濕度等影響因素的充分考慮，合理完成暖通空調(diào)系統(tǒng)的設置，并且優(yōu)化其節(jié)能效果。

　　1.2.2處理好整體與局部的關系

　　將節(jié)能理念應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中需要做好整體和局部關系的合理處理。我國城市建設中建筑物的使用功能存在一定的差別，所以暖通空調(diào)也要隨著對建筑物使用功能需求進行適當調(diào)整，保證暖通空調(diào)能夠滿足建筑物使用需求。具體來講，在設計居住和辦公等建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)中，為了保證供暖和管理便捷，可以選用集體供暖的形式，同時還要能對每個獨立房間進行單獨控制，確保能夠滿足使用者的要求。

　　1.2.3通過控制室內(nèi)的通風量來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣品質(zhì)

　　在設計暖通空調(diào)系統(tǒng)時，還要利用通風設施做好室內(nèi)空氣品質(zhì)的調(diào)節(jié)。如果室內(nèi)空氣長期缺乏流通，會導致室內(nèi)滋生細菌等，而開窗通風會導致房間內(nèi)通風量增大，室外塵埃、不良氣味等也會進入到室內(nèi)，降低室內(nèi)空氣品質(zhì)。為此，設計暖通空調(diào)系統(tǒng)時要做好對通風量以及凈化的控制。在通風方面，第一，在設計階段要加強考慮自然氣候條件，提高室內(nèi)通風效率，利用自然通風控制建筑物內(nèi)部溫度，使建筑物碳排放量盡量減少。為此，設計人員要在當?shù)貧夂驐l件下對建筑間距等進行合理規(guī)劃，盡量提高通風率，保證室內(nèi)空氣流通順暢，將使用電扇、空調(diào)的頻率盡量降低，達到節(jié)能減排效果。第二，可以模擬設計高層建筑風力流動情況，加強BIM等現(xiàn)代信息化軟件的應用，保證建筑工程在施工后能夠最大化風角，同時盡量控制冬季通風量，堅持冬暖夏涼設計理念[2]。

　　1.2.4滿足生活環(huán)境中的聲、光、色的要求

　　在暖通空調(diào)系統(tǒng)應用中還要對聲、光、色等方面的要求提高重視。聲音方面主要是盡量降低暖通設備運行噪音，避免影響居民的正常生活和工作。光照角度主要是盡量利用自然光，避免系統(tǒng)阻擋光線。顏色方面主要是盡量選用舒適的顏色，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用舒適度。

　　2 　暖通空調(diào)節(jié)能技術應用的必要性

　　2.1　減少環(huán)境污染

　　將環(huán)保節(jié)能技術應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可以將傳統(tǒng)能源消耗壓力有效減少，有助于對環(huán)境污染的控制。暖通空調(diào)中的核心部分為制冷系統(tǒng)，制冷劑是保證制冷系統(tǒng)正常運行的必要材料。傳統(tǒng)暖通空調(diào)大量使用氟利昂導致污染了自然環(huán)境，在全球變暖方面也產(chǎn)生了一定的助推作用。現(xiàn)如今，人們已經(jīng)對氟利昂的危害性有了更深刻的認識，正在不斷改進制冷技術，但是仍然存在一定的不足，污染性和破壞性仍然較大。暖通空調(diào)主機有著較大的運行功率，需要耗費較長的運行時間，加上如果沒有規(guī)范地進行維修保養(yǎng)，會導致廢棄物排放超標，污染環(huán)境。可見，有必要應用暖通空調(diào)節(jié)能技術。

　　2.2　節(jié)約資源的需求

　　經(jīng)過 20 世紀工業(yè)時代資源掠奪式的發(fā)展后，現(xiàn)如今，國家、國民更加重視的是長期發(fā)展。暖通空調(diào)應用過程中會消耗大量的能源，傳統(tǒng)能源主要為不可再生資源，需要耗費大量的資源，會破壞自然環(huán)境，影響當?shù)赝恋亍夂颉⒖諝獾取Ｈ绻谂照{(diào)系統(tǒng)中應用節(jié)能環(huán)保技術能夠?qū)⑦\行中消耗的電能和傳統(tǒng)能源量大大減少，有助于節(jié)省成本、節(jié)約資源。當下我國正在逐漸加大對太陽能、風能等可再生能源的利用力度，雖然新能源開發(fā)還需要漫長的時間，但是在研究者的不斷努力下，必然會為能源節(jié)約、環(huán)境保護提供有力支持。將節(jié)能理念應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，是未來發(fā)展的必然需求。

　　2.3　促進社會發(fā)展

　　很多國家都經(jīng)歷過掠奪資源追求經(jīng)濟發(fā)展的階段，這會從很大程度上破壞自然環(huán)境。現(xiàn)如今大量使用暖通空調(diào)系統(tǒng)，如果仍然依賴傳統(tǒng)能源，必然無法取得長遠發(fā)展。目前很多國家包括我國都存在嚴重的資源匱乏的問題，這表明，社會想要長遠發(fā)展必須要解決能源問題。在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中應用環(huán)保節(jié)能技術可以有效節(jié)約資源，有利于節(jié)約型社會的構建，有助于提高全民的節(jié)能環(huán)保意識，為社會未來長遠持續(xù)地發(fā)展奠定基礎。

　　2.4　有利人體健康

　　將節(jié)能環(huán)保技術應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中可以有效減少密閉空間帶來的健康問題。在 2020 年新冠疫情期間，很多公共場所開始應用新風系統(tǒng)，這對于保護使用者、避免細菌或病毒傳播發(fā)揮了很大作用。當前，本著節(jié)約能源的理念，還要做好新風和回風比例的合理調(diào)整，在保證使用者健康的同時盡量節(jié)約能源。

　　3 　節(jié)能技術在暖通空調(diào)中的應用

　　3.1　冷熱源的合理配置

　　為了在暖通空調(diào)系統(tǒng)中貫徹落實環(huán)保節(jié)能理念，需要格外注意暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷熱源配置問題。在制冷系統(tǒng)設計過程中，最為重要的一項內(nèi)容就是冷熱源和容量的搭配，同時其搭配效果還會從很大程度上影響制冷系統(tǒng)運轉消耗的能源量。在選擇制冷系統(tǒng)時，通常選用較大制冷量的離心機。如果負荷率較高，那么會存在更高的能效，但是如果只是部分負荷，會提高螺桿機運行效率。可見，在設計和使用制冷系統(tǒng)中，要合理搭配兩者的關系，將冷熱源的節(jié)能環(huán)保效率提高[3]。

　　3.2　制冷劑替代技術

　　傳統(tǒng)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中采用的氟利昂從很大程度上影響和破壞了自然環(huán)境，經(jīng)過多年的研究，國民對氟利昂的破壞性和污染性也有了越來越深刻的認識。現(xiàn)如今，很多新的制冷劑開始應用于電器當中，在發(fā)展過程中也逐漸否定了 R134a、DP-1、 Fluid-H 等多種新型制冷劑。比如汽車空調(diào)制冷劑 HFO-1234yf具有更高的兼容性，有著良好的穩(wěn)定性，并且環(huán)保低毒，同時我國研發(fā)的 R32/125/161 制冷劑也具有較強優(yōu)勢，可以替代R22制冷劑。相比于R22 制冷劑，R32 制冷效果雖然存在一定不足，但是在環(huán)保方面體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。現(xiàn)如今很多廠家也在積極應用R410A制冷劑，該材料成本更低，但是其也會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響。為了保護生態(tài)環(huán)境，要加大新型制冷劑的應用[4]。

　　3.3　新能源技術

　　3.3.1地源熱泵技術

　　地表淺層的土壤、水體等物質(zhì)能夠?qū)⑻柲軣嵛諆Υ妫@些暫時儲藏起來的能量可以使用地源熱泵技術進行再次轉換，實現(xiàn)再生利用地表淺層能源的目的。地源熱泵技術在具體應用中優(yōu)勢明顯，能夠?qū)鹘y(tǒng)制冷系統(tǒng)中散熱功能有效取代，進而將暖通空調(diào)應用中電能消耗量減少，同時達到節(jié)約成本的效果。此外，地源熱泵技術還能夠高效利用和轉化能源，可以將燃燒這一環(huán)節(jié)減少，從而達到污染物排放量控制的效果，可以更好地保護環(huán)境。在散熱過程中充分利用地源熱泵技術，可以大大節(jié)約能源。當前，很多電器采用水資源進行散熱處理，而利用土壤散熱可以大大減少水資源的消耗量。也正是憑借著諸多優(yōu)勢，地源熱泵技術廣泛地應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)當中，在節(jié)約成本、系統(tǒng)節(jié)能等諸多方面都發(fā)揮了明顯的價值。

　　3.3.2太陽能

　　太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源，當前很多國家都加大了太陽能的應用。在暖通空調(diào)中可以轉換太陽能光能，形成電能儲存在蓄電池中，然后在需要的時候為建筑提供電能，進行制冷。我國有著較為豐富的太陽能資源，在很多廣闊的高原、平原等地區(qū)都可以應用太陽能技術。尤其是夏季，我國太陽能資源十分豐富，所以可以高效利用太陽能資源，減少傳統(tǒng)電能的消耗量，實現(xiàn)節(jié)約資源、生態(tài)環(huán)保的效果。不過，當前太陽能資源的轉化應用仍然處于初步階段，需要科研人員進一步深入地進行能量轉化技術的研究，為社會提供更多的能源，滿足社會未來發(fā)展的需求。

　　3.4　蓄冷技術的改進

　　隨著現(xiàn)代信息科技持續(xù)發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代技術應用于暖通空調(diào)節(jié)能當中。自動化技術、智能化技術和設備都在隨著社會的發(fā)展而不斷改進，同時暖通空調(diào)系統(tǒng)中也加大了對自動化、智能化技術的應用。在我國，人口數(shù)量龐大，水電資源需求量也較大，加上國民生活水平的不斷提升，對能源的需求量持續(xù)增長。利用冰蓄冷技術、自動控制系統(tǒng)、階梯電費管理模式等，可以將制冷工作更加合理地安排。在夜間電力負荷較低時可以進行冷量制備，在白天電力負荷高峰期時將夜間儲存的冷量供給給中央空調(diào)制冷系統(tǒng)，將制冷所用電負荷減少，有效完成電網(wǎng)峰谷差異的控制，將電網(wǎng)負荷率提高，實現(xiàn)電能節(jié)約的效果。利用這種“移峰填谷”的制冰方式可以高效利用水和冰，將電能消耗降低，同時節(jié)省電費。

　　3.5　優(yōu)化通風系統(tǒng)設計

　　不同類型的建筑的通風需求存在一定的差異，為此，在設計建筑暖通空調(diào)通風系統(tǒng)過程中要對實際設計需求加強考慮。如果用戶沒有嚴格要求通風系統(tǒng)設計，那么只需要采用單風管灌風模式保證室內(nèi)溫濕度達標即可。如果用戶有著較高的通風系統(tǒng)要求，那么可以采用全空氣空調(diào)模式進行通風設計。在具體設計中，為了盡量減少設備的應用，達到節(jié)能降耗的效果，需要提高自然風的利用率，綜合應用自然通風和空調(diào)通風模式。通過這種設計方案可以保證室內(nèi)環(huán)境狀況，減少空調(diào)等設備的應用，以及減少電能消耗。此外，自然風對人的身心更健康，所以在暖通空調(diào)系統(tǒng)設計中，要在保證室內(nèi)通風效果的同時最大限度地利用自然通風，保證用戶的身心健康，提高建筑節(jié)能水平。

　　3.6　優(yōu)化熱回收裝置設計

　　經(jīng)過長時間運行后，暖通空調(diào)機組會產(chǎn)生大量的熱量，如果這些冗余熱量沒有得到高效利用，直接排放到自然環(huán)境中，必然會影響環(huán)境，加劇溫室效應。為此，設計時可以做好熱回收裝置的合理利用，將空調(diào)余熱進行回收再次利用。當前，熱回收裝置已經(jīng)開始應用于很多建筑暖通空調(diào)的系統(tǒng)當中，熱回收裝置介質(zhì)的載熱、狀態(tài)都有所不同，利用不同介質(zhì)可以實現(xiàn)濕熱或總熱的高效傳遞。這種方式能夠?qū)⑹覂?nèi)溫濕度控制在合理范圍內(nèi)，還能夠有效減少空調(diào)機組冷熱源污染問題。熱泵系統(tǒng)、換熱器是熱回收裝置中完成熱回收工作的主要器件，如果熱回收系統(tǒng)采用的是冷凝熱回收方式，那么需要將熱水系統(tǒng)和制冷機組有機結合，在一定量余熱有效收集后用于生活用水的加熱，進而高效利用冗余熱量，減少電能的使用量。如圖1所示，為帶排風熱回收裝置。

　　3.7　積極應用智能化技術

　　智能化技術作為現(xiàn)代信息社會的典型代表，越來越廣泛地應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中。將智能化技術應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中可以實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化，能夠?qū)照{(diào)運行狀態(tài)進行實時、動態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結果做好室內(nèi)溫濕度的智能調(diào)控，進而提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。同時，將仿真模擬技術應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)設計中還能夠?qū)照{(diào)運行能耗、污染物排放等情況進行綜合性分析。根據(jù)分析結果，系統(tǒng)能夠智能化完成空調(diào)運行參數(shù)的調(diào)控，達到暖通空調(diào)系統(tǒng)運行優(yōu)化、節(jié)能效果提升的目的[5]。

　　4 　結束語

　　總而言之，作為人們居住、生活、工作環(huán)境中必不可少的暖通空調(diào)系統(tǒng)，在改善室內(nèi)舒適度、提升國民生活水平方面發(fā)揮著不可取代的作用。現(xiàn)如今，能源緊張，將節(jié)能理念應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)當中可以有效節(jié)省能源。相關工作人員要加強研究和分析冷熱源技術、制冷劑、新能源、蓄冷技術的研究和推廣，充分發(fā)揮新技術、新材料的價值，更好地服務于社會未來發(fā)展，推動社會和自然和諧共進。