暖通空調系統的熱冷源節能探討

辛麗琴

(太原科技大學，山西太原 030024)

暖通空調系統的熱冷源節能探討

辛麗琴

(太原科技大學，山西太原 030024)

從太陽能、熱泵技術、蓄熱、熱回收技術、VRF多聯機空調等幾個方面提出了空調節能的方式，并著重探討了幾種節能方式的優缺點及其適用范圍，對節能技術的進一步發展有重要意義。

空調，節能，應用，蓄熱

低碳經濟是當今各國發展的基本策略，而綠色建筑必將為先行者。我國明確城市規劃區內城鎮新建、改建、擴建民用建筑(含居住建筑和公共建筑)必須全面執行國家節能65%的設計標準。近年來，國家對節能環保產業的支持力度不斷加強。國務院下發的《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》，對中國節能環保產業的發展提出規劃。根據規劃，節能環保行業到2015年總產值將達到4.5萬億元，節能環保行業將成為未來中國經濟的又一新的支柱產業，可見，探討和研發節能技術勢在必行，占建筑能耗50%的暖通空調研發和推廣節能技術顯得尤為重要。這里將著重探討幾種暖通空調系統熱源的節能方式。

1 應用蓄熱技術

在體育館和展覽廳等大型公共建筑的暖通空調系統，由于空間大，使用頻率低，采用節能措施顯得特別重要。館所常用的采暖系統有(見圖1):1)全部采用散熱器采暖，雖然平時只需維持5℃的不凍結室溫，但設計室溫為比賽室溫，所以散熱器片數多，鍋爐設備、水泵選型就大，平時采暖只有關閉大量散熱器，打開入口旁通或低溫運行，造成大馬拉小車，鍋爐、水泵不能在最佳工況下運行，而長期處在低負荷區，熱效率很低，形成了能源浪費; 2)采用散熱器+中央空調送風系統采暖，散熱器系統維持平時5℃的不凍結室溫，比賽時啟動中央空調送風系統保證比賽室溫，該系統較1)減少了中央空調送風系統平時的水泵運行費用功能，但解決不了鍋爐長期處在低負荷區，熱效率低的問題。可是熱源增加水蓄熱設備后，鍋爐選型是按全天負荷的平均值來定，鍋爐容量自然小，并經常性處在滿負荷運行狀態，提高了機組的運行效率;另外，利用系統晚上低谷電價、氣價蓄熱晝供和邊供邊蓄熱的特點，可以明顯的節約運行費用;其次，鍋爐運行也靈活多了，一天高效運行一段時間后停爐，其余由儲熱設備供熱，并可以避開用氣、用電高峰，從整個城市來講，解決了用氣、用電的平衡，也大大減少了氣廠、電廠的浪費;還有比賽和展覽活動時，鍋爐和儲熱設備一起供熱運行來保證室溫，這樣運行成本大為減少，運行費用自然就降低了，最大限度的節約了能源。太原科技大學體育館采用了此系統如圖2所示，運行效果較理想，自動化程度高，采用無人值守，每年節約20%左右的費用。缺點是要求運行人員有一定的專業知識及計算機水平，不斷根據當地的晝供天氣溫度變化，總結運行規律，形成一套使用手冊，使系統最佳運行。

圖1 常用的采暖系統

圖2 增加儲熱裝置后的采暖系統

2 推行太陽能、地源熱泵系統

近年頻現的霧霾天氣引起政府與民眾的高度重視，在我國，三北地區是強制性采暖區，冬季的采暖成為霧霾的重要成因，國務院出臺的《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見的通知》中明確規定，各級地方政府要拿出切實措施解決城鎮和農村煤炭替代與用能結構調整。綠色、環保、低碳、節能的太陽能熱利用發展這幾年突飛猛進，太陽能生活熱水應用已非常成熟，但由于太陽能季節和晝夜變化，大大增加了用于采暖的難度，單獨使用太陽能已不能很好地滿足用能需求。太陽能與熱泵、燃氣、電、生物質能等能源互補使用能更好的滿足消費者需求。太陽能熱水系統互補使用的主要是電能、熱泵，太陽能燃氣、生物質能等能源互補還處于起步階段，在歐洲，太陽能與其他能源互補應用是供熱和制冷的有效方式之一，特別是太陽能與燃氣、太陽能與生物質能在采暖和大型供熱中的應用很普遍，經驗很豐富。太陽能的利用主要是大面積、連成片，熱量的收集效果才會明顯，西藏、新疆太陽能采暖利用就非常有利，其系統主要由太陽能集熱器、換熱儲熱裝置、控制系統、輔助能源、泵、連接管道和末端散熱器等組成，以太陽能為主、電鍋爐為輔，再配以地下蓄水池方式進行蓄熱，把春、夏、秋的熱量跨季節存儲供冬季采暖使用，提高了太陽能的利用率，也增強了系統的穩定性。

地源熱泵系統，利用的是地球內部的熱量，其熱源比較穩定，尤其是夏熱冬冷的地區，夏天需要制冷、冬天需要制熱，夏、冬都可以利用它作為空調系統的熱冷源，采用熱泵技術，充分利用無價的地熱，大幅度的降低了運行費用成本，節能效果明顯，而且也避免了因吸熱與釋熱不平衡引起巖土體溫度的降低和升高。再者它有著技術成熟、操作簡單、運行可靠的特點，隨著燃氣、電價格的上漲，其優勢越來越明顯，應在中原地區大量推廣，缺點就是大城市的建筑密度大，而地源熱泵系統需要的占地面積大。學校運動場地多，有利于該系統的使用，應重點考慮。

復合太陽能采暖，太陽能+地源熱泵+燃氣鍋爐互補系統，綜合開發利用。前者都為綠色能源，綜合利用效果要比單一使用更為理想。學校公共建筑和學生宿舍比較多，可以在大面積屋頂安裝太陽能，地下設置地源熱泵，四季用于生活熱水，夏季冬季用于中央空調制冷制熱，從調研中原高校的使用，太陽能的加入，很好地解決了生活熱水，并在冬季學校寒假期間，無熱水需求時，其和地源熱泵一同用于采暖的防凍循環，主機幾乎不需開啟，節約了運行成本。缺點就是太原地區對保溫的要求高，最冷天氣時各系統的變換頻繁，自動化程度高。

3 VRF多聯機空調系統加熱回收新風系統

辦公室使用VRF多聯機空調系統，最大的優點是能在部分負荷時以高能效比運行。因我國的設計規范規定夏季室外計算溫度采用歷年不保證50 h的干球溫度，冬天不保證1 d的日平均溫度。使得普通空調系統90%以上的時間處在大馬拉小車的狀態，再加上人員素質不同，冬天穿襯衣也不關小空調，用多用少一個價，能源浪費非常大。采用該系統后可以自動根據室溫減少制冷劑流量，達到既恒溫又節能的目的，同時有一些房間不需要冷(熱)量時，系統設備也會自動降低制冷劑流量，從而減少能耗。其次，靈活性大，可大可小隨意組合，有利于與負荷匹配，達到最佳運行狀態。第三，制冷劑直接與房間的空氣進行熱交換，無二次熱損失，這樣就要求管道保溫要跟上，否則，管道損失也不可低估。但冷凝器(空調室外機)通常是通過風扇降溫散熱，而且大部分集中置于房屋的房頂，現大多數辦公樓都增加了電加熱的直飲水供應，若冷凝器改用水冷系統，充分利用其熱能來加熱直飲水的供水或洗手水，這樣，既取消了風扇的用電，又降低了直飲機的用電，大大節省了能源。

再加熱回收新風機利用回收排風熱量(冷量)來降低室內冷熱負荷的新風/排風熱交換外，還有凈化的、除塵的、滅菌的、缺氧監控、通風換氣、新風旁通、回風轉換等功能。可根據場合需要選擇，既能最大限度的節約能源又可以提高環境的舒適度。

總之，節能是一個綜合因素的結果，不同的環境，方式不同，應因地制宜，不能死搬硬套。通過對建筑的功能、位置、人文、地理的充分了解，結合具體的結構，經過節能優化組合，才能顯現其綜合效益。另外，運行管理人員的綜合素質、水平需要強化，一個良好的節能系統很大程度上取決于管理水平的高低。

［1］ 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

Hot cold source energy saving HVAC system discussed

Xin Liqin

(Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030024，China)

From the solar energy，heat pump technique，thermal storage，heat recovery technique，and VRFmulti-split air-conditioner system，the paper points out the air-conditioner energy-saving forms，explores advantages and disadvantages of some energy-saving approaches and their applied scopes，so as to extend the development of energy-saving technique.

air-conditioner，energy-saving，application，thermal storage

TU201.5

A

1009-6825(2015)29-0186-02

2015-08-05

辛麗琴(1967-)，女，工程師