關于暖通空調系統節能問題的探討

趙 楠

（唐山市規劃建筑設計研究院，河北 唐山 063000）

1 暖通空調系統能耗的構成及主要特點

隨著我國國民經濟的迅速發展,能源和環境問題日益尖銳,城市化的飛速發展和人們生活水平的提高,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%,建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通風、空調、照明、電器和熱水供應等需求方面的能耗,用于暖通空調的能耗又占建筑能耗的30%～50%,且在逐年上升。為了維持建筑物內部空氣環境適宜的溫濕度,現代建筑中通常采用設置暖通空調系統來保證這一需求,而所消耗的能量即為暖通空調系統的能耗。這部分能耗中包括建筑物冷熱負荷引起的能耗、新風負荷引起的能耗及輸送設備(風機和水泵)的能耗。影響暖通空調系統能耗的主要因素有室外氣候條件、室內設計標準、圍護結構特征、室內人員及設備照明的狀況以及新風系統的設置等。暖通空調系統的能耗還有幾個特點表現在:第一,系統的設計、選型、運行管理的不合理將會降低能量使用效率。第二,維持室內空氣環境所需的冷熱能量品位較低且有季節性。這就使在具備條件的情況下有可能利用天然能源來滿足要求,如太陽能、地熱能、廢熱、淺層土壤蓄熱等。第三,暖通空調系統涉及到的冷熱量的處理通常以交換形式處理。這就可以采用冷熱量回收的措施來減少系統的能耗,有效利用能量。

2 當前暖通空調系統在節能方面面臨的問題

2.1 暖通空調系統的設計及施工管理?

暖通空調系統的設計對空調系統的節能有著重要的影響,然而,在實際工作中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視,加之工程設計周期普遍較短,設計收費與設計產生的經濟效益不掛鉤,以及一些技術性問題沒有完全得到解決等原因,一些設計單位只求數量,忽視質量,使得設計施工完的系統不僅投資大,運行能耗也相當驚人,大大超過了國家標準,甚至有的公共建筑的暖通空調能耗占建筑總能耗達60%。

另外,目前建筑施工監理行業中暖通空調專業人員水平參差不齊,很大一部分人員非本專業院校畢業或非對口專業,甚至一部分人員根本未經過任何培訓,對本專業理論知識似懂非懂,常憑經驗,采用慣用方案或甲方指定的方案,由此在設計或施工中遇到的一些涉及方案性調整問題不能進行及時正確的處理和解決,最終導致系統出現無法挽回的不良后果,給系統的運行、管理留下隱患,在實際工作中,由此造成的經濟損失也是相當嚴重的。

2.2 暖通空調系統的節能設計方案

暖通空調設計的特點是“條條大道通羅馬”,近年來,隨著對節能和環保要求的不斷提高,新的技術方案不斷涌現,每種技術方案往往都有各自的優缺點。面對眾多的設計方案,由于考慮問題的角度不同,各方面的評價結果也往往不相同,甚至大相徑庭;由于缺乏科學的、客觀的設計方案評價方法,設計人員往往霧里看花,無所適從,如何在眾多的設計方案中找到最合適的節能方案,是困擾暖通空凋沒計人員的重要課題。另一方面,不科學的評價方法則會起到誤導的作用,造成嚴重損失。

2.3 暖通空調系統運行管理

除設計施工外,運行管理也起著重要的作用。在實際中有些單位認為設計施工達標完成就可以了,因此不注意對暖通空調操作人員的培訓,很多操作人員不具備必要的暖通空調基本理論常識,不懂得根據室外參數的變化進行相應的調節。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。

3 解決暖通空調系統節能的有效途徑與方法

3.1 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。可以說空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。

3.2 改善建筑維護結構的保溫性能,減少冷熱損失

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。

3.3 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

3.4 采用新型節能舒適健康的空調方式

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顯著下降,一般可達到12～14℃,而傳統方式一般在18～20℃,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。

3.5 推廣應用使用可再生能源或低品位能源的空調系統

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,它利用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。

3.6 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。

3.7 強化系統的運行管理并提高系統控制水平

對暖通空調專業的操作人員進行培訓,提高管理人員的專業水平和業務技能,使其具備必須的暖通空調基本理論常識,實行空調操作人員操作證制度,對沒有達到考核要求的,應重新培訓,考核合格后才能上崗,同時提高管理人員的素質,增強其責任心,這樣管理人員才有能力根據室外參數的變化進行相應的調節,達到設計要求的節能效果。

結語

我們應當積極開發新能源,積極推動太陽能、地熱能、原子能等新能源在建筑中的應用。這些能源的開發利用日益引起世界各國的重視,它將是解決世界能源危機的根本措施。我國已有這方面的研究應用,如地源熱泵系統、太陽能一水源熱泵系統及太陽能一空氣能熱泵系統等。這些系統高效節能、無污染,不失為一種有效利用自然能的好途徑。

節能對于我國現代化建設來說,具有更重大的意義。目前,全國各地電力十分緊張,但所需能量也在迅速增長。因此,在空調設計中應注意改善圍護結構的熱工性能和熱設備的保溫性能;空調系統方案要節約能源,充分回收能量,并盡可能利用天然能源,同時采取自控節能等措施。

[1]王丹,包小東.置換通風中送風口的位置對地面速度場分布的影響[J].黑龍江水專學報,2005,32(3):l8—19.