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摘要：暖通空调的应用越来越广泛，空调系统的能源消耗也越来越多，并且暖通空调系统需要高质量的电源带动运行，使得空调运行与电力供应的矛盾越来越突出。因此，空调的节能设计就成为摆在广大空调系统工程师面前的一个重要课题。本文就针对暖通空调系统的节能设计问题展开讨论。
关键词：暖通空调系统 节能 设计
中图分类号：TE08 文献标识码：A文章编号：
引言:
经济的长期高速发展，一方面使我国成为世界第二大经济体，另一方面资源与环境压力日益严峻，目前我国已成为全球ＣＯ２排放量最大的国家。为减小资源与环境压力，保证经济与社会的可持续发展，我国政府在全社会着力推进节能减排，发展低碳经济，倡导绿色建筑。
1.概述
随着我国城市化的飞速发展和人们生活水平的提高,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达国家已达到 40%,我国长期以来,由于过分强调建筑造价、个体利益,加之没有建筑节能方面的标准规范可供依据,导致重复建设、质量结症问题的存在,致使能源浪费情况严重。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗,为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送管道散热引起的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。就我国暖通空调系统节能的有效对策谈几点看法。
2.暖通空调系统节能的设计思路
2.1 方案设计
现在非常流行的空调设计方案是: 在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊顶应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质: 其次保证了绿色建筑中室内湿度可控制在 60%以下的要求。
2.2 具备良好的通风系统
绿色建筑应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，但某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染，所以新风在室内的流动对健康是必不可少的。
2.3 蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却( IEC) 和直接蒸发冷却( DEC) 。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染: 另外，蒸发冷却系统的 COP值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功，是一种节能环保型绿色空调技术。
2.4 地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的 COP 值可达 4． 0 以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。
3.暖通空调领域节能的途径与方法
3.1 改善建筑围护结构的保温性能,减少冷热损失
对于暖通空调系统而言,围护结构的保温性能决定其传热系数的大小,亦即决定围护结构冷、热负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。适当增加墙体、屋顶的保温性能,可以减少通过这些围护结构产生的冷、热负荷。例如:采用新型节能墙体)))小型混凝土空心砌块做墙体可有效减轻建筑物的负荷,其墙体传热系数K=0.54 W/m2,比传统黏土实心砖墙节能一倍以上。根据权威部门对住宅围护结构的热工测试结果证明,住宅内热量损失有40%~50%是由于门窗的冷风渗透和外门的冷风侵入,所以应尽量采用密封性好、保温节能的新型塑钢门窗。
3.2 空调新风量影响空调系统能耗
空调新风问题是影响空调是否节能的一个重要方面,新风量过多会增加其负荷,进而增加电耗,处理的新风量过少则会影响空调环境的质量,因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。比如,对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间,室外新风量愈大,系统能耗愈大,在这种情况下,室外新风应控制到卫生要求的最小值。而在过渡季节,空调室内一般不需供冷或供热,可全部采用新风,这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。
3.3 空调方式影响空调系统能耗
选择合适的空调方式是空调节能的一个重要方面。近几年来,变频空调因其具有节能和提供舒适内环境的显著特点而得到飞速发展,到目前为止,日本变频空调器占其住房空调器市场销售份额的80%以上。根据日本JRA404标准,变频空调器季节能效比远高于定频空调器,在冷负荷相当的情况下使用变频空调器消耗的功率仅为定频空调器的66%,即省电34%。因此,变频空调应是空调发展的一個趋势,使空调尽可能达到节能要求。在中央空调系统中,我们应采用变频技术,其主要有两种形式:用变速泵和变速风机替代调节阀,减少系统内部消耗,提高整机效率,或者采用变流量技术,根据空调负荷改变水流量或风流量,从而达到节能效果。
3.4采用新型节能方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合，空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热,此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到14℃,而传统空调方式一般在 20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。
3.5 冷热回收利用的研究运用,实现能源最大限度的利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃发展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。从节能考虑,将系统中需排掉的余热移向需要热的地方是节能的一种趋势。全热交换器的热传递效率现可达到75%~80%。还有一些常用热回收装置,如热管换热器、板式换热器、热回收环路等。相对来说,热泵系统回收方式更普遍,热泵可以回收100e~120e以下的废热,可利用自然环境(如空气和水)和低温热源(如地下热水、低温太阳热和余热)来节约大量供热燃料,是一种新型的高效利用低温能源的节能技术。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用,其热回收效率比单一设备要高得多。
4.结语
建筑节能对于推进我国城市现代化建设具有非常重要的战略意义。目前,全国各地电力资源十分紧张,工业和民用能源需求却在迅速增长。在世界能源危机不断凸显的情况下,减少建筑能耗势在必行。在建筑工程中暖通空调系统正逐步得以应用,其能耗也在进一步增大,所以目前我国现有暖通空调系统的能耗巨大。因此,在暖通空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等有效途径，在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统,以有效降低建筑物的冷热损失。
参考文献:
[1]娄威．暖通空调系统的节能工程设计[J]．山西建筑，2011
[2]潘云钢．高层民用建筑空调设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006
[3]杨春梅．暖通空调与节能设计的相关问题探讨[J]．内江科技．2009
[4]张莉，李尧，朱玉明．暖通空调节能设计分析[J]．山西建筑．2010
[5]林忠．暖通空调设计与节能[J]．环境科学，2009
关键词：暖通空调系统 节能 设计
中图分类号：TE08 文献标识码：A文章编号：
引言:
经济的长期高速发展，一方面使我国成为世界第二大经济体，另一方面资源与环境压力日益严峻，目前我国已成为全球ＣＯ２排放量最大的国家。为减小资源与环境压力，保证经济与社会的可持续发展，我国政府在全社会着力推进节能减排，发展低碳经济，倡导绿色建筑。
1.概述
随着我国城市化的飞速发展和人们生活水平的提高,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达国家已达到 40%,我国长期以来,由于过分强调建筑造价、个体利益,加之没有建筑节能方面的标准规范可供依据,导致重复建设、质量结症问题的存在,致使能源浪费情况严重。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗,为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送管道散热引起的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。就我国暖通空调系统节能的有效对策谈几点看法。
2.暖通空调系统节能的设计思路
2.1 方案设计
现在非常流行的空调设计方案是: 在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊顶应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质: 其次保证了绿色建筑中室内湿度可控制在 60%以下的要求。
2.2 具备良好的通风系统
绿色建筑应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，但某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染，所以新风在室内的流动对健康是必不可少的。
2.3 蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却( IEC) 和直接蒸发冷却( DEC) 。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染: 另外，蒸发冷却系统的 COP值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功，是一种节能环保型绿色空调技术。
2.4 地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的 COP 值可达 4． 0 以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。
3.暖通空调领域节能的途径与方法
3.1 改善建筑围护结构的保温性能,减少冷热损失
对于暖通空调系统而言,围护结构的保温性能决定其传热系数的大小,亦即决定围护结构冷、热负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。适当增加墙体、屋顶的保温性能,可以减少通过这些围护结构产生的冷、热负荷。例如:采用新型节能墙体)))小型混凝土空心砌块做墙体可有效减轻建筑物的负荷,其墙体传热系数K=0.54 W/m2,比传统黏土实心砖墙节能一倍以上。根据权威部门对住宅围护结构的热工测试结果证明,住宅内热量损失有40%~50%是由于门窗的冷风渗透和外门的冷风侵入,所以应尽量采用密封性好、保温节能的新型塑钢门窗。
3.2 空调新风量影响空调系统能耗
空调新风问题是影响空调是否节能的一个重要方面,新风量过多会增加其负荷,进而增加电耗,处理的新风量过少则会影响空调环境的质量,因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。比如,对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间,室外新风量愈大,系统能耗愈大,在这种情况下,室外新风应控制到卫生要求的最小值。而在过渡季节,空调室内一般不需供冷或供热,可全部采用新风,这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。
3.3 空调方式影响空调系统能耗
选择合适的空调方式是空调节能的一个重要方面。近几年来,变频空调因其具有节能和提供舒适内环境的显著特点而得到飞速发展,到目前为止,日本变频空调器占其住房空调器市场销售份额的80%以上。根据日本JRA404标准,变频空调器季节能效比远高于定频空调器,在冷负荷相当的情况下使用变频空调器消耗的功率仅为定频空调器的66%,即省电34%。因此,变频空调应是空调发展的一個趋势,使空调尽可能达到节能要求。在中央空调系统中,我们应采用变频技术,其主要有两种形式:用变速泵和变速风机替代调节阀,减少系统内部消耗,提高整机效率,或者采用变流量技术,根据空调负荷改变水流量或风流量,从而达到节能效果。
3.4采用新型节能方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合，空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热,此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到14℃,而传统空调方式一般在 20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。
3.5 冷热回收利用的研究运用,实现能源最大限度的利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃发展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。从节能考虑,将系统中需排掉的余热移向需要热的地方是节能的一种趋势。全热交换器的热传递效率现可达到75%~80%。还有一些常用热回收装置,如热管换热器、板式换热器、热回收环路等。相对来说,热泵系统回收方式更普遍,热泵可以回收100e~120e以下的废热,可利用自然环境(如空气和水)和低温热源(如地下热水、低温太阳热和余热)来节约大量供热燃料,是一种新型的高效利用低温能源的节能技术。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用,其热回收效率比单一设备要高得多。
4.结语
建筑节能对于推进我国城市现代化建设具有非常重要的战略意义。目前,全国各地电力资源十分紧张,工业和民用能源需求却在迅速增长。在世界能源危机不断凸显的情况下,减少建筑能耗势在必行。在建筑工程中暖通空调系统正逐步得以应用,其能耗也在进一步增大,所以目前我国现有暖通空调系统的能耗巨大。因此,在暖通空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等有效途径，在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统,以有效降低建筑物的冷热损失。
参考文献:
[1]娄威．暖通空调系统的节能工程设计[J]．山西建筑，2011
[2]潘云钢．高层民用建筑空调设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006
[3]杨春梅．暖通空调与节能设计的相关问题探讨[J]．内江科技．2009
[4]张莉，李尧，朱玉明．暖通空调节能设计分析[J]．山西建筑．2010
[5]林忠．暖通空调设计与节能[J]．环境科学，2009