通風空調系統設計中暖通空調新技術的應用解析

楊葉

（甘肅省建筑設計研究院有限公司,甘肅蘭州 730000）

0 前言

暖通空調最大的優點就是其可以為人們提供舒適的生活條件，它可以對室內的溫度進行冷卻，同時去除空氣中的污垢，以實現凈化的目的。暖通空調系統內置的增濕器可以將室內的干燥空氣排出，將空氣中的濕度降低至40%。然而暖通空調系統的設計和安裝比較復雜，需要大量的人力，這就增加了系統的整體成本。本文結合實際提出采用新技術，以提高暖通空調系統的綜合性能，充分發揮其優勢，并為暖通空調制造和施工單位帶來更大的經濟與社會效益。

1 暖通空調系統的工作原理

暖通空調系統由冷熱源、空氣處理設備、空氣與冷熱水的傳輸以及室外終端設備組成。夏天來臨時，制冷機可以供應冷卻水或液體制冷劑，而在冬天，則可以通過鍋爐供應蒸汽或熱水[1]。輸配系統將冷熱水輸送到空調設備，使空調系統處于送風狀態，經處理后的冷熱空氣進入室內，或將熱水送往室內的空調設備，利用熱量交換，可以保證房間處于恒溫狀態。

2 CFD技術在通風空調系統設計中的應用原理

2.1 氣流組織設計

在進行通風和空調系統的性能研究時，應從通風、除塵等方面進行全面的分析；供暖性能、熱損失等技術指標，在此基礎上，利用CFD 技術對各設計參數進行了計算，并將其引入到設計過程中[2]。在設計階段，氣流組織是一個非常關鍵的環節，利用CFD 技術可以對室內的空氣進行數值模擬，如普通住宅、寫字樓、高層建筑、狹窄空間、火車等空間，其內部的氣體分布情況是完全不同的，所以必須采用CFD 技術來優化其具體結構，也為后續技術應用和暖通空調的系統應用奠定基礎。

2.2 基于外部環境的設計理念

近幾年，由于二次風場和熱能問題日益引起人們的關注，所以，在對其進行室內空氣調節的研究中，提出了一些建議，在室內氣流的數值計算中，應當應用CFD 技術。在此基礎上，通過對室內空氣進行仿真，可以獲得室外的各項參數，從而實現室內的自然通風，從而達到住宅的通風要求。

2.3 精準分析系統設備的各項性能

采取CFD 技術可以對系統內的風機、蓄冰槽、冷藏柜等設施的傳熱和流體流動情況實施全面分析，得到精準數值以后以模擬數值來使用創新技術，降低空調系統的能耗，實現該系統的經濟價值。

3 案例背景與分析

3.1 案例概述

某星級酒店項目，總建筑面積86866m2，共342個房間，地上10 層，地下2 層，建筑總高度34.95 米。該建筑物的夏季總制冷功率為6065kW；在冬季，空調和通風的熱量負荷大約為6308kW，局部地區的冷量大約在776kW左右。

本工程的空調冷源主要來源于制冷機房，而空調和供暖的熱量則以換熱器為主。冷源采用2 個1758kW 的離心制冷機，采用2 個981kW 的全熱回收螺桿制冷機，冷卻水的回水在7～12℃之間；冷卻水在32℃和37℃之間提供給回水。這一設計中，采用大量的熱量回收技術以及其他的節能技術。本文就在該建筑中的空調系統設計中，對其在實際工程中的技術應用實施分析。

3.2 熱回收系統

該項目采用了熱風熱回收的方法，在實際操作過程中，采用了2 臺螺旋式全熱回收系統，并在夜間的低谷時段進行蓄冷；日間制冷時，要同時進行換熱器的回收，所以在通風空調系統中，都安裝有熱回收的冷水機組。

（1）常規制冷機工作狀態下的各項性能指標：常規制冷量為981kW，在7～12℃的冷水溫度，32～37℃的冷卻水，耗電184kW。

（2）在全熱回收狀態下的參數：在此工作狀態下，制冷功率為875kW，熱出水在40～45℃，冷水在7～12℃，冷卻水在32～37℃，耗電226kW。在實際運行過程中，將同時產生的制冷量的熱水供應到換熱器，為用戶提供生活熱水的預熱。在設計負載的基礎上，其會將10～30℃的生活熱水，按照100%的循環利用率，每個裝置都能獲得885kW/h 的熱量。在此設計中，選取了兩套螺旋熱回收裝置，兩套循環使用，其中一套系統為獨立制冷形式，另一套是熱回收形式。從經濟上來看，采用此方案可以使熱水在早上7點至9 點、晚上8 點至11 點之間達到100%的節能效果。假設每年的供冷期為105天，則能源的回收率為464625kW·h。

3.3 節能降耗新技術的應用

3.3.1 地源熱泵空調技術應用

地源熱泵是一種以冷凝器為能源的新型制冷技術。該技術可以在整個系統運行期間循環使用免費的熱量，只消耗了大約四分之一的電力。若采用COP 值，則可決定機組的制熱與其自身能耗之比。而本地熱泵系統COP 在3～4 的情況下，其能耗為1kW，而全系統可以產生3～4kW 的功率。具體技術應用現狀如表1所示。

表1 地源熱泵空調技術應用現狀

3.3.2 蓄冷技術的應用

蓄冷技術是指在電價高峰、儲能電網處于低谷時，通過集中供熱的方式進行蓄冷，當溫度達到高峰時，再將其放出，以滿足用戶的需要。根據蓄冷介質的不同，蓄冷分為水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷。采用水蓄冷技術具有以下幾點優勢：可使制冷設備的體積減小38%，制冷系統能耗下降27%，全年節約能耗38%[3]。而冰蓄冷主要靠的是冰漿，這是一種包含大量冰粒的固液兩相溶液，這種方法的主要特征是：其相變潛熱高，可以充分地吸收低溫時的熱，由于冰的溶解熱為335KJ/kg，而水的比熱容為4.18KJ/kg·℃，因此可以通過輸送泵將冰漿輸送到各個角落，從而大大降低了運行費用，提高了制冷的穩定性。

從冰蓄冷的原理可以看出，在系統制冰充冷時，其汽化溫度要低于常規空調器的8～10℃，而冷機的工作效率則下降了30%，盡管成本有所降低，但能耗卻沒有減少。根據有關部門的數據統計得知在全國電網的峰值用電量中，空調系統所占的比例約為40%。所以在采用冰蓄冷技術時，要避免用電高峰，采用蓄能的方法來儲存充足的冷量，這樣不僅可以節約運營成本，還可以節約能源。

4 結語

綜上所述，本文根據暖通空調系統技術和CFD技術的應用原理，以實際案例探討暖通空調新技術的應用情況，而這些新技術的應用目的在于降低暖通空調能耗，達到綠色、環保、可持續發展的目的。因此希望本文所提及的一些簡要分析和措施可以幫助相關單位和工程實現自身的生產目標和技術應用目標。