試論空調通風系統節能設計與系統的運行

【摘要】隨著人們對環境污染的關注，低碳概念越來越受到人們的重視，建設節約型社會口號的提出，體現了我國對環境污染的重視。因此，對于暖通空調的設計人員對空調系統的節能設計也越來越重視，并且在設計過程中，采取了一系列措施和技術，在一定合理的范圍內，盡可能的提高能源的利用率，避免能源的不必要浪費，促進能源在各個環節的運用。因地制宜的節約能源，根據不同的自然環境，采取不同的節能措施，對當地的自然環境進行充分的利用。

【關鍵詞】暖通空調；節能設計；能耗；系統設計

在對暖通空調行業的研究發現，在現有空調系統中采用的節能措施最大可以節能50%以上。對節能技術的推廣運用，不僅能耗不僅有效的降低，而且環境污染情況得到了改善，對自然資源進行了有效的保護，對社會和自然具有雙重意義，推動了經濟的振興，也是社會發展的必然趨勢。

一、空調通風系統節能途徑及方法

（一）改善建筑圍護結構

空調系統在維護結構中的空調負荷占有一定比例，圍護結構綜合傳熱系數直接受圍護結構保溫性能的影響，同時也是改變空調的負荷。因此在最新發表的建筑節能設計標準和規范文件中，暖通空調的保溫性能是在規定中首先提出的需要解決的問題。為了減少圍護結構的冷熱負荷，可以通過增加屋頂、墻體的保溫性能來實現。例如：最新型的墻體具有技能效果，有利于減輕建筑物的負荷，這種墻體的導熱系數是傳統墻體節能的一倍還多。權威機構對樓房圍護結構的熱工測試中，根據結果顯示，門窗對室內熱量的損耗在40% -50%之間，做好門窗的密封性和保溫節能措施至關重要。

（二）減少空調新風量的影響

新風是非常關鍵的節能部分，若風量太大，便會使負荷和電耗增多；風量太小，便會影響周圍環境質量。所以為了便于節能，必須要做好新風比例和送風溫度的調整。例如：在春秋過渡季節，對空調室不需要供熱或者供冷，因此，可以采用全新風。冬天、夏天時就應該控制室外新風量，使其盡量小。

（三）采用變頻技術降低能耗

選擇合理的空調方式可以有效降低能耗。近年來，變頻空調得到了風速發展，此空調不僅節能而且提供室內的舒適性好，在日本的空調賣場中，變頻空調的銷量占總量的將近90%。依據日本相關標準，變頻空調在大部分季節都要比一般空調更節能，若在冷負荷相同時比較，變頻空調的節能比定頻空調高34%，所以，變頻空調將是未來空調發展的方向，具有突出的節能效果。變頻技術在中央空調中的應用，主要體現在兩個方面：

1.采用變速風機及變速泵取代原來的調節閥，使耗能減少，效率提高；

2.利用變流量方法，使水流量依據空調的負荷進行改變，實現節能。

（四）加強冷熱回收利用增大能源的利用

統計數據顯示，熱泵系統回收最常用，可以回收110℃以下的能量，約供熱、采暖材料可以通過充分利用低溫熱源和自然環境的方式，這種節能技術是一種新型的并且高效。如果熱泵和回收設備聯合運用，與單一設備相比，其節能效果更好。

二、空調通風系統節能的新技術應用

應用于新風換氣機的換熱器應具有體積小、質量輕和換熱效率高的特點，同時氣流流經換熱器時的壓力損失要小。否則換熱器回收的能量還不及補償新風換氣機所消耗的電能。通過各項指標的綜合比較，熱管熱回收裝置具有優良的特性，這為在實際工程應用帶來了方便。

考慮到熱管結構及制造工藝簡單，成本低廉，熱管可采用重力熱管形式。其中空氣水平流動，熱管垂直布置，并且熱空氣在下側流動。另外考慮空間布局方便，采用分離式熱管形式。分離式熱管原理如下圖，加熱段和冷凝段分開放置，由管束把蒸發段或冷凝段各自組合起來，通過一根上升管和一根回流管把分離開的兩組管束連接起來，工作介質在一個閉合回路中同向循環。由于熱管采用重力回流，因此冷凝段置于蒸發段上方，為了保證熱管工質能完全回流，設計最小高度差為100mm。蒸發段和冷凝段用下降鋁管連接。熱管換熱器的換熱效率相當可觀。如果將其用于家庭換氣，不僅可以提高室內空氣品質，還可減少能耗，起到節約用電的效果。

圖1 分離式熱管原理圖

三、通風、空調系統的節能運行

根據我們的設計經驗普通民用、公共建筑在室外溫度30℃以下時，機組額定負荷50%以下，機組通常間斷運行；室外溫度在30-33℃時，機組額定負荷50-80%，機組通常部分負荷連續運行；室外溫度在33℃以上時，機組額定負荷80-100%，機組通常為滿負荷運行。單臺冷水機組處于額定負荷50%以下運行時，COP值低，機組效率低。冷水機組在大于50%額定負荷工況下才能達到較高的COP值，在80-100%額定負荷下COP值最高。實際研究表明，冷水機組壓縮機負荷在50%以上時，功率消耗與其負荷近似呈正比關系，而在低負荷時消耗功率較大。在20%出力時功率為100%負荷時的46%。因此冷水機組應盡量避免在低負荷下連續運行。因此無論在什么環境下，盡量提供單臺冷水機組運行負荷。

（1）間斷運行模式

在此模式下建議采用定時段冷水機組滿負荷運行，降低冷水供水溫度至7℃以下，穩定運行一段時間后，停止冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔的運行，系統中僅冷凍水泵投人運行。當冷凍水回水溫度升至14～15℃后，根據機組降溫時間的長短綜合判斷是否需要進行再次啟動制冷系統，而這就需要注意：1.這種方式比較像是蓄冷放冷的模式。使用的前提是空調水系統充水量在一定的體積時形成的一定的蓄冷規模，延長蓄冷放冷的周期。2.這種模式需要監控機組的啟停時間，避免機組頻繁啟停導致機組使用壽命縮短。當機組啟停間隔較短時就應該考慮讓機組在部分負荷下連續運行。

（2）部分負荷連續運行模式

在該種模式下需要盡可能的提高冷凍水供水溫度。冷凍水供水溫度每提高1℃壓縮機就能節能2%左右。冷凍水回水溫度提高至14℃，是不會影響舒適性。一般的設備廠家能夠提供最高效率下的出水溫度，供、回水溫差。

（3）滿負荷運行模式

在此模式下在滿足舒適性的前提下盡可能提高冷凍水供水溫度。一般在夏季除了少數的幾天需要機組在部分負荷連續運行外，超過33℃大部分都是用此方法來提高機組的節能性。

總結：

隨著社會的發展和人們思想的進步，節能理念在以后也會有更多的內容和更加廣泛的應用，這勢必會使得空調通風系統節能措施在未來增加新的意義和內涵。作為技術人員，在當下更應該對空調通風系統節能的核心內容進行深入的了解，積極的借鑒各個有關空調通風系統節能方面的先進經驗，結合目前的實際情況，做好空調通風系統的節能工作，為社會能源的節省做出自己的貢獻。

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