關于暖通空調系統的節能問題

邵　山

摘要：暖通空調系統在建筑節能中占據重要的位置，起著重要的作用，節能技術的研究開發和運用是暖通空調系統、建筑系統節能的基礎，政府職能部門的重視和支持，則是實現大幅度節能、產生顯著的環境和社會效益、推動經濟發展的保證。

關鍵詞：暖通空調系統；建筑節能

隨著經濟的迅速發展，能源和環境問題日益尖銳。在特別炎熱的夏天，我們都切身地體會到了電力的緊張。可以預見，這種狀況在今后還會出現，并且會日趨嚴重。

1 暖通空調領域節能的重要性和可行性

隨著社會的發展，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，在發達國家已達到40%，據統計在湖南省也達到27.8%。在城市遠高于這個比例。而在建筑能耗里，用于暖通空調的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。隨著人均建筑面積的不斷增大，暖通空調系統的廣泛應用，用于暖通空調系統的能耗將進一步增大。這勢必會使能源供求矛盾的進一步激化。另一方面，現有的暖通空調系統所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占了絕對比例。對這些能源的大量使用，使得地球資源日益匱乏，同時也帶來嚴重的環境問題，如在我國的一些地區酸雨、飄塵問題呈日益嚴重之勢，對生態環境和可持續發展帶來了很大影響。以湖南長沙地區為例，2003年夏季電力系統最大負荷大約為160萬千瓦，據有關部門推算，其中空調系統的負荷就占了約60萬千瓦。在最熱的夏天，如果對暖通空調系統采取節能措施，不僅可以大大緩解電力緊張狀況，同時對于降低不可再生能源的消耗、保護生態環境、維持可持續發展、振興湖南經濟等都有著重要的意義。根據暖通空調行業的研究成果，現有空調系統的能耗是驚人的，如果采用節能技術，現有空調系統節能20%-50%完全可能。顯然，如果對長沙地區的空調系統和建筑系統采用節能措施，那么即使遇到今夏那樣的炎熱天氣，長沙也不會超過現有電力系統峰值而停電了。

2 暖通空調領域節能的途徑與方法

科學技術的不斷進步，使暖通空調領域新的技術不斷出現，我們可以通過多種方法實現暖通空調系統的節能。

2.1 精心設計暖通空調系統，使其在高效經濟的狀況下運行

暖通空調系統特別是中央空調系統是一個龐大復雜的系統，系統設計的優劣直接影響到系統的使用性能。例如系統往往都是按最大負荷設計的，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統各部分的設計不能滿足部分負荷運行的要求，那系統的能耗是很大的。又如新風系統的設計，系統應該能隨著室外氣象參數的變化改變新風量，以最大限度地縮短主機的開啟時間。可以說空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。

2.2 改善建筑維護結構的保溫性能，減少冷熱損失

我們知道對于暖通空調系統而言，通過維護結構的空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數的大小，亦即決定通過維護結構的空調負荷的大小。所以在國家出臺的建筑節能設計規范和標準中，首先要求的就是提高維護結構的保溫隔熱性能。

2.3 提高系統控制水平，調整室內熱濕環境參數，盡可能降低空調系統能耗

空調系統特別是舒適性空調系統對人體的作用是通過空氣溫度、濕度、風速、環境平均輻射溫度進行的，人體對環境的冷熱感覺是這些環境因素綜合作用的結果。以往的空調控制方式僅僅是測控空氣的溫度濕度，甚至僅空氣溫度。顯然是不全面的，勢必帶來許多問題，如空調系統對人體的作用不直接、當環境變化時對環境的調控不迅速、人體感到不舒適、空調系統的這種調控方式不節能。熱濕環境研究成果的應用，為我們采用新的控制方式方法提供了理論基礎。如果采用舒適性評價指標即體感指標作為空調系統的調控參數，如采用PMV或SET*指標對空調系統進行調控，不僅可以解決傳統控制方法存在的弊病，而且可以實現大幅度的節能，據我們的初步研究表明，采用這種控制方法可使空調系統在人體舒適的條件下節能30%左右。

2.4 采用新型節能舒適健康的空調方式

如上所述，影響人體熱舒適性的環境參數眾多，不同的環境參數組合可以得到相同的熱舒適性效果，但不同的熱濕環境參數組合空調系統的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統的空調方式，把整個室內的空氣加熱，通過空氣實現人體與環境的熱濕交換，就需要較高的空氣溫度，此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果我們根據熱濕環境的研究成果，改變傳統的空調方式，增加輻射熱（如低溫地板輻射采暖），此時所需要的空氣溫度降顯著下降，一般可達到12~14度，而傳統方式一般在18~20度，顯然后者比前者具有顯著的節能效果。在夏季也有類似的結果。

2.5 推廣應用使用可再生能源或低品位能源的空調系統

隨著空調系統的廣泛應用，空調對不可再生能源的消耗將大幅度上升，同時對生態環境的破壞也在日趨加劇。如何利用可再生能源及低品位能源已經成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統就是在這種形勢下發展起來的，它利源地下恒溫層土壤熱顯著提高空調系統的COP值，使得同等制熱（或制冷）量下的系統能耗大幅度下降。另外，利用太陽能供熱或制冷技術也在開發研究著。

2.6 開展冷熱回收利用的研究運用工作，實現能源的最大限度利用

目前許多空調系統冷熱回收利用研究也在蓬勃開展，如空調系統排風的全熱回收器，夏季利用冷凝熱的衛生熱水供應等，都是對系統冷熱的回收利用，顯著提高了空調系統能源利用率。

3 存在的問題與對策

要實現空調系統的節能降耗，已經具備了許多成熟的條件，但同時也存在許多問題有待于解決：

3.1 暖通空調系統的設計管理問題

如前所述，空調系統的設計對空調系統的節能性有著重要的影響。然而在實際中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視，使得設計建造的系統不僅初投資大，運行能耗也相當驚人，大大超過了國家標準。據實測，有的公共建筑的空調能耗占建筑總能耗的60%。為此， 我們有必要建議政府有關職能部門加強對暖通空調設計項目的管理，可以委托相關技術部門如學會等對設計圖紙文件進行嚴格審查，對未達到國家有關節能標準的設計嚴禁施工建造。

3.2 暖通空調系統的運行管理問題

除設計外，我們發現運行管理也起著重要的作用。有些單位的空調系統，一年四季只有開機關機和冬夏季轉換操作，顯然系統達不到相應的節能效果。為此要求運行管理人員不僅要有強烈的責任心，上崗前還必須要進行系統的培訓和考核，對沒有達到要求的，應重新培訓，考核合格后才能上崗。在調查中我們發現，同樣一套系統，管理人員不同，系統的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。

3.3 新型空調方式、控制方法及新的節能技術的開發應用問題

如前所述，采用新型空調方式、新的控制方法，不僅能顯著提高熱舒適性而且可以使系統大幅度節能。在我省對新型空調方式和控制方法的研究可以說在全國都是比較早的，并且已經取得了一些可喜的成果，只要政府部門略加扶持這些成果將很快能得到適用，并形成產業化，對這些項目的實施，將對我省的能源、環境和經濟都將起到巨大的推動作用。

3.4 公眾對空調系統作用的理解觀念問題

對于舒適性空調系統，從本專業的角度來講就是使人體有好的熱舒適性。而在社會上我們常常發現一種這樣的觀念：認為空調在夏季是越冷冬季越熱效果越好。這顯然與舒適性空調的出發點相違背的。事實上，這樣不僅大大增大了空調系統的能耗，同時由于室內外溫差的增大，也使人體對不同環境的適應性下降，身體免疫力降低。這些可以通過宣傳改變人們的觀念。

3.5 使用可再生能源空調系統的開發推廣應用問題

利用可再生能源的暖通空調系統，如地源熱泵空調系統、太陽能制冷、供熱系統，不僅有著顯著的環境和社會效益，有的還有著顯著的經濟效益（如地源熱泵空調系統），應大力開發推廣。當然，和其他任何新技術一樣，這些技術也存在著一些問題（如地源熱泵系統的地源熱提取問題等），也需要進一步研究完善，也需要政府部門的重視和支持。

綜上所述，暖通空調系統在建筑節能中占據重要的位置，起著重要的作用，節能技術的研究開發和運用是暖通空調系統、建筑系統節能的基礎，政府職能部門的重視和支持，則是實現大幅度節能、產生顯著的環境和社會效益、推動經濟發展的保證。