暖通空調系統節能設計相關問題探討

【摘要】本文從空調冷卻水系統節能設計、空調風系統節能設計和空調冷熱水系統節能設計等三個方面探討了我國暖通空調系統節能設計問題，并就暖通空調系統節能設計時參數的合理選擇做了探討。建筑節能是一個關乎國計民生的大問題，是節約能源的一個重要組成部分，作者就暖通空調系統節能設計相關問題做了深入淺出的探討。

【關鍵詞】暖通空調；能耗；節能設計

前言

伴隨著我國經濟的飛速發展，暖通空調的應用范圍日趨廣泛，這直接導致了暖通空調系統能耗逐漸增加，使得暖通空調系統運行與我國日趨嚴峻的電力供應系統的矛盾日益凸顯。由此可見，暖通空調節能設計是廣大暖通空調系統工程師亟待解決的重要問題。眾所周知，建筑節能是我國能源可持續利用的基本方針之一，而暖通空調節能設計則是建筑節能的典范，它是節能技術的研發和運用的典型成果，為我國建筑系統節能奠定了堅實的基礎，在一定程度上推動了我國環境、經濟和社會的可持續發展。筆者結合工作實踐，擬從空調冷卻水系統節能設計、空調風系統節能設計和空調冷熱水系統節能設計等三個方面探討我國暖通空調系統節能設計問題。

一、空調冷卻水系統節能設計

若當地不具備可供使用的豐富自然水源，原則上不采用直流式冷卻水系統而選用冷卻塔循環合使用以進一步降低循環水泵揚程及其運行能耗。冬天時還可將冷卻塔用作冷源設備。尤其需要注意的是，冷卻塔設置時須確保其運行環境的清潔，通風條件良好，且務必和高溫區域相隔離以確保其冷卻效率得到保證。并聯使用多臺冷卻塔時，各冷卻塔間要設置共用連通水橫槽或連通管以防止冷卻塔補水和溢水的不均衡以免造成不必要的浪費。設計連通管管徑要稍大于總回水管管徑，且要和冷卻塔出水管管頂平接連接。冷水機組需冷卻水的低溫保護，為滿足此要求，冷卻塔總供水管和回水管之間須設置通管，還須設置兩通調節閥或三通調節閥以進行控制調節。

二、空調風系統節能設計

若空調區在運行時間、濕度和溫度等方面需求不同，則進行區域劃分時須參照實際情況將這些區域劃分開來。建筑物面積空間較大、建筑物內人員較多或有集中溫度和濕度控制管理需要時，空調風系統原則上選用全空氣空調模式，且盡量避免采用風機盤管系統。在空氣空調系統的設計過程中，在無特殊功能要求的前提下，盡量選用單風管關風的方法。在同一個空調系統中，各空調區域冷熱負荷存在較大差異和變化，且低負荷運行時間較長，各空調區域溫度需分別加以控制，并且建筑物全年都需送冷風，此種情況即可選用變風量空調系統。因為此系統模式可通過調節送入房間風量來調節負荷的變化，且確定總風量的過程中還可考慮同時使用系統，因而風機運行能耗和裝機容量均呈現下降趨勢。

三、空調冷熱水系統節能設計

在空調冷熱水系統設計時，可通過以下措施降低能耗：

①閉式循環模式是優先考慮的方法，該方法不但可以降低靜水力所需輸送能耗，且管道和設備腐蝕也呈現明顯下降趨勢，因而延長了暖通空調系統的使用壽命；

②整個建筑物中可能有某些空調區需全年供應冷水，而有些區域則需冷熱水交替供應，此情況可選用兩管分區制水系統，若空調運行區域全年冷熱工況交替較為頻繁，或需同時使用時則最好選用四管制水系統模式，且兩管制空調水系統的冷凍水和熱水循環泵須分開設置；

③在能夠滿足空氣調節的前提下，冷凍水的供水溫度越高好，制冷機的蒸發溫度越高，其單位制冷能耗量就越低；

④最好適當的加大冷凍水供回水的溫度差，可以降低循環水泵在運行過程中的流量，進一步降低輸送過程中的能量消耗；

⑤若冷凍水系統的靜壓力小于1MPa時，最好不要豎向分區，可以采用一泵到頂的方法，這樣不僅在設備運行維護過程中更加方便，而且因為分區而增加的土建設工程成本也有所降低，并且設備的電能消耗也會相應的減小；

⑥若空調水系統中包括兩臺以上的冷水機組及循環泵，最好采用變流量系統，若工程的規模不大，或者各環路的負荷特性、壓力損失的差距相對較小，則采用一次泵變流量系統即可，而且總供回水管間要設置旁通管及旁通電動調節閥，調節閥要注意有壓差控制，若系統規模較大、阻力較強、環路負荷特性和壓力損失的差距高于50MPa，最好選用二次泵變流量系統，且采用變頻調速泵以降低能耗；

⑦一次泵變流量系統中，其風機盤管的回水管上、二次泵變流量系統中、新風機組以及組合式空調的回水管等位置最好設置電動兩通調節閥。

四、設計參數的合理選擇

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，設計收費與沒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，超過了國家標準。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，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。

因此，在選擇暖通空調系統的設計參數時，要對室內實際的溫度和濕度進行科學計算，選取較合理的取值，且夏季不得過高而冬季不得過低。在計算和選擇新風量時，要在滿足生產工藝和衛生要求等前提下，最大限度上節約能耗。室內溫度和濕度是確定空調系統節能設計的兩個重要參考參數。暖通空調系統能耗的大小不僅受當地氣象參數和建筑外圍護結構等相關因素的直接影響，也受到室內設計溫度和濕度標準等的影響。在暖通空調設計時要以確保人身健康和生產工藝為基本前提，若夏天室內空氣設計溫度升高1℃，則可使熱負荷降低10%左右，這種能耗節約量極為可觀；與此同時，若夏季室內空氣濕度設計提高10%，則可降低20%左右的能耗。

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。所以，選取合理的空調設計參數對暖通空調系統節能設計具有重要意義。

結語

綜上所述，要想把建筑節能長期有效地搞下去，就必須讓老百姓了解它，讓整個社會都重視起來，這樣我們的建筑節能事業才會有希望，才會有長足的進步。我國建筑能耗的總量呈逐年上升趨勢，建筑節能迫在眉睫，而暖通空調系統在建筑能耗中占有重要比重。所以，暖通空調系統節能問題業已成為一個社會性問題，而作為暖通空調工程師則須采取相應措施，在暖通空調系統設計過程中遵循節能設計原則，這不僅是對業主負責，更是暖通空調工程師應承擔的社會責任。

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