關于暖通空調系統的節能問題研究

【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。

一、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%。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。

二、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。

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、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。

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。

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。

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。

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。轉

三、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：

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。

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、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。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，將對能源、環境和經濟都將起到巨大的推動作用。

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。

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。