浅析暖通空调系统的节能设计
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摘要：我国正处于城镇化和工业化快速发展时期，每年大约有20亿时的建筑总量，接近全球年建筑总量的一半，建筑能耗巨大。建筑节能的职责义不容辞。以介绍暖通节能技术研究所为例，说明公共建筑能耗的组成。建筑使用能耗中，暖通空调所用能耗占了40%以上。《标准》中提出节能50%的目标，其中由北到南，围护结构分担节能率约25%~13%；照明设备分担节能率约7%~18%；空调采暖系统节能率约20%~16%。暖通空调专业的节能意义重大，但任务艰巨。
关键词：建筑 暖通 空调 节能设计
前言
随着人们生活水平的提高，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大。在发达国家中,建筑能耗占社会总能耗的40%左右，而我国尽管社会经济发展水平不高，但是建筑能耗已占总能耗的近30%,且还有上升的趋势。因此，不论在西方发达国家还是我国，建筑能耗状况都是牵动社会经济发展全局的大问题。而在建筑能耗里，用于暖通空调系统的能耗又占到建筑能耗的30%-50%，随着暖通空调的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。再加上暖通空调系统往往以高品质的电能为能源,而我国的电力在某些地区又相对紧张、匮乏，这势必会引起能源供求矛盾进一步激化。因此,对暖通专业提出更高的节能要求是必然的，也是大势所趋。
1 暖通空调系统自身设计方面
通常，我们可以通过精心的设计来使暖通空调系统高效经济地运行。暖通空调系统尤其是中央空调系统复杂度较高，所以系统自身设计的优劣将对其使用性能产生重要影响。所以，要想实现系统节能，在设计方面采取如下措施:第一，坚持空调系统的设计原则:供暖系统要保证除楼梯间以外的各个房间室内温度处于可单独调控状态，要保证便于实现分户或分室分摊热量的功能，要保证管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资;第二，改善围护结构性能。由于暖通空调系统中围护结构导致的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，围护结构的保温性能决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小，所以改善维护结构的保温隔热性能对暖通空调系统节能意义重大;第三，改善系统的控制方法。空调系统可以以舒适性评价指标(体感指标)作为调控参数，不仅可以去除传统控制方法的弊病，还可以实现系统的节能。有关研究表明，采用此种控制方法之后能够使人体舒适的前提下实现空调系统节能约30%。
2 可再生资源及低品位能源利用方面
推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统可以实现系统的节能。如何利用可再生能源及低品位能源实现暖通空调系统的节能已经成为该领域的重要课题。下面，主要介绍两种能源:
第一，太阳能。目前，建筑中利用太阳能的主要形式是太阳能的热利用，包括被动式和主动式。被动式太阳能房太阳能建筑发展的主流，因为其结构相对简单、造价低、不需要任何辅助能源，通过建筑方位合理布置和建筑构件的恰当处理，以自然热交换方式来利用太阳能。主动式太阳房需要用电作为辅助能源，结构较为复杂且造价较高。另外，太阳能集热板、太阳能光电板发电技术等先进技术已经在建筑节能领域得到广泛的应用；
第二，地源热泵空调系统。地源热泵是一种利用地下浅层土壤的热资源，通过输入少量的高位能源(如电能)将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能中调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点，冬季把地能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖。夏季把地能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地源中。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，有效地实现了系统的节能。
3 应采取的节能设计措施
在科学技术日新月异的今天,暖通空调领域不断涌现出新技术,我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。
3. 1从设计入手,合理选择、设计暖通空调系统,使其在高效、经济的状况下运行。
设计是工程的龙头,系统设计的优劣直接影响其使用性能。而建筑负荷计算是设计的重要内容之一,当前普遍存在一个现象就是设计工期短,许多设计人员为了节省时间,错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据,往往使得总负荷偏大,从而导致空调采暖设备偏大,初投资增高,运行费用增加,能量消耗增加。
3.2采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。
3.3结合实际情况,合理选择空调冷热源,力求实现冷热源的多元化
随着暖通空调系统的广泛应用,对不可再生能源的消耗也大幅度上升,同时对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理的选择冷热源,已经引起了各方的广泛关注。
3.4加强冷热回收利用的研究运用工作,实现能源利用的最大化
提高暖通空调系统的能源利用率也是实现空调节能的途径之一。热回收主要是通过系统中安装的能量回收装置,用排风中的能量来处理新风,就可以减少处理新风所需的能量,降低机组负荷,达到节能的目的。在选择热回收装置时,应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑,以确定选用合适的热回收装置,从而达到花较少的投资,回收较多的热(冷)量的目的。
3.5着力开发可再生能源，积极推广新能源
由于空调系统中所使用的高品位、不可再生能源所引起的资源环境问题也日益突出，必须开发一些合理有效的可再生能源以缓解目前的紧张局面。地热(冷)能和太阳能等可再生资源应用于空调制冷，具有一定的优势,而且清洁无污染。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作为冬季热源和夏季冷源,是既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。
4某研究所人工气候室工程
4.1工程概况
某研究所人工气候室工程，建筑四层，总建筑面积6150余平方米。以人工气候室为主，部分为昆虫标本馆。人工气候室的温度控制范围在12℃~38℃，控制精度为土1℃，湿度控制范围在50%~90%，控制精度为士5%，为恒温恒湿工艺空调，并要求各人工气候室可独立控制温湿度。昆虫标本馆为舒适性空调。
4.2暖通空调系统设计
针对人工气候室及昆虫标本馆单体内不同功能场所的不同使用要求，不同的负荷特点，设计分别采用不同的冷热源和空调系统：人工气候室及昆虫标本馆单体内舒适性空调部分采用风冷热泵冷热水机组。各人工光照培养室或气候室均为全年冷负荷，设计采用热回收型冷水机组。冷水机组水系统与热泵水系统之间设连通管。
4.3暖通空调节能设计主要内容
采用筒并联热回收冷水机组，将冷凝热回收利用：
（1）恒温恒湿空调系统的再加热，实现了能源的二次利用，改变了恒温恒湿空调领域采用电加热或其它能源进行再加热的历史，极大地降低了恒温恒湿空调系统的总能耗，节能显著。
（2）部分房间设置地板采暖，相应减少了供热能耗，充分节能。人工光照气候室的主要冷负荷是照明负荷，在运行中，照明负荷变化很大，设计空调系统的风机，采用变频控制，调节送风量，节省风机运行电耗。冷水机组水系统设置了与热泵冷热水系统的连通管，在部分冷负荷时，可避免启动热泵机组，节省系统运行能耗。
4.4运行效果
工程投入运行以来，空调系统在各个季节使用效果良好。根据目前的规模，改造前全年运行费用将达600多万元；现在350万元。
5结束语
节能技术的开发及可再生能源的循环利用，应当得到政府等有关部门的支持，并大力推广。并且设计、施工、监理、质监、市政管理等部门应密切配合，抓紧实施按冷、热计量装置收费,使老百姓真正从节能建筑中得到实惠, 同时要提高公众的节能意识,大力开发推广新的节能技术，从而实现社会的可持续发展。
参考文献
【1】姜国斌.关于暖通空调系统节能问题的探讨[J].广东科技，2007（3）.【2】郑忠明.谈谈暖通空调系统如何节能[J].科技信息（科学教研），2007（21）.
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