暖通空调系统节能问题研究

　　摘　要：随着城市化建设进程不断加快，建筑行业也得到快速发展。在建设建筑项目的过程中，会从不同程度上影响周边的环境，导致损耗一定的资源。现如今，我国坚持走可持续发展道路，对节能环保理念的重视度和推广力度不断加大，这促使建筑暖通空调系统逐渐朝着节能方向发展。基于此，笔者对暖通空调系统节能问题进行研究，对坚持节能原则，提升节能技术水平，进一步提升暖通空调系统的节能效果，具有积极意义。

　　关键词：暖通空调;系统节能;优化措施

　　李凤刚， 南方农机 发表时间：2021-11-13

　　1 　暖通空调系统的特点和节能设计的原则

　　1.1　暖通空调系统的特点

　　通常在建筑工程施工后期完成暖通空调系统的安装。暖通空调系统有大部分设备安装于室外，所以其特点之一就是和整体建筑项目保持一致。室内条件、气候条件都会对暖通空调系统安装和施工进度产生不同程度的影响。此外，室内设计标准、围护结构特征、室内人员、设备照明、新风系统等方面都会从不同程度上对暖通空调系统的设置产生一定的影响。在暖通空调安装过程中，如果没有合理设计暖通系统，会导致暖通空调系统能量使用效率降低，造成能量浪费[1]。

　　1.2　暖通空调系统节能设计的原则

　　1.2.1以满足热舒适指标为基本原则

　　在开展暖通空调系统节能设计的过程中首先要坚持舒适性原则。暖通空调系统的主要作用是调节和控制室内温度，而舒适性是满足人们对建筑物使用舒适要求的最为基本的条件之一。在调节和控制温度时，需要充分发挥不同环节暖通空调系统的作用，做好对风速、湿度等影响因素的充分考虑，合理完成暖通空调系统的设置，并且优化其节能效果。

　　1.2.2处理好整体与局部的关系

　　将节能理念应用于暖通空调系统中需要做好整体和局部关系的合理处理。我国城市建设中建筑物的使用功能存在一定的差别，所以暖通空调也要随着对建筑物使用功能需求进行适当调整，保证暖通空调能够满足建筑物使用需求。具体来讲，在设计居住和办公等建筑物暖通空调系统中，为了保证供暖和管理便捷，可以选用集体供暖的形式，同时还要能对每个独立房间进行单独控制，确保能够满足使用者的要求。

　　1.2.3通过控制室内的通风量来调节室内空气品质

　　在设计暖通空调系统时，还要利用通风设施做好室内空气品质的调节。如果室内空气长期缺乏流通，会导致室内滋生细菌等，而开窗通风会导致房间内通风量增大，室外尘埃、不良气味等也会进入到室内，降低室内空气品质。为此，设计暖通空调系统时要做好对通风量以及净化的控制。在通风方面，第一，在设计阶段要加强考虑自然气候条件，提高室内通风效率，利用自然通风控制建筑物内部温度，使建筑物碳排放量尽量减少。为此，设计人员要在当地气候条件下对建筑间距等进行合理规划，尽量提高通风率，保证室内空气流通顺畅，将使用电扇、空调的频率尽量降低，达到节能减排效果。第二，可以模拟设计高层建筑风力流动情况，加强BIM等现代信息化软件的应用，保证建筑工程在施工后能够最大化风角，同时尽量控制冬季通风量，坚持冬暖夏凉设计理念[2]。

　　1.2.4满足生活环境中的声、光、色的要求

　　在暖通空调系统应用中还要对声、光、色等方面的要求提高重视。声音方面主要是尽量降低暖通设备运行噪音，避免影响居民的正常生活和工作。光照角度主要是尽量利用自然光，避免系统阻挡光线。颜色方面主要是尽量选用舒适的颜色，提高暖通空调系统的使用舒适度。

　　2 　暖通空调节能技术应用的必要性

　　2.1　减少环境污染

　　将环保节能技术应用于暖通空调系统中，可以将传统能源消耗压力有效减少，有助于对环境污染的控制。暖通空调中的核心部分为制冷系统，制冷剂是保证制冷系统正常运行的必要材料。传统暖通空调大量使用氟利昂导致污染了自然环境，在全球变暖方面也产生了一定的助推作用。现如今，人们已经对氟利昂的危害性有了更深刻的认识，正在不断改进制冷技术，但是仍然存在一定的不足，污染性和破坏性仍然较大。暖通空调主机有着较大的运行功率，需要耗费较长的运行时间，加上如果没有规范地进行维修保养，会导致废弃物排放超标，污染环境。可见，有必要应用暖通空调节能技术。

　　2.2　节约资源的需求

　　经过 20 世纪工业时代资源掠夺式的发展后，现如今，国家、国民更加重视的是长期发展。暖通空调应用过程中会消耗大量的能源，传统能源主要为不可再生资源，需要耗费大量的资源，会破坏自然环境，影响当地土地、气候、空气等。如果在暖通空调系统中应用节能环保技术能够将运行中消耗的电能和传统能源量大大减少，有助于节省成本、节约资源。当下我国正在逐渐加大对太阳能、风能等可再生能源的利用力度，虽然新能源开发还需要漫长的时间，但是在研究者的不断努力下，必然会为能源节约、环境保护提供有力支持。将节能理念应用于暖通空调系统中，是未来发展的必然需求。

　　2.3　促进社会发展

　　很多国家都经历过掠夺资源追求经济发展的阶段，这会从很大程度上破坏自然环境。现如今大量使用暖通空调系统，如果仍然依赖传统能源，必然无法取得长远发展。目前很多国家包括我国都存在严重的资源匮乏的问题，这表明，社会想要长远发展必须要解决能源问题。在暖通空调制冷系统中应用环保节能技术可以有效节约资源，有利于节约型社会的构建，有助于提高全民的节能环保意识，为社会未来长远持续地发展奠定基础。

　　2.4　有利人体健康

　　将节能环保技术应用于暖通空调系统中可以有效减少密闭空间带来的健康问题。在 2020 年新冠疫情期间，很多公共场所开始应用新风系统，这对于保护使用者、避免细菌或病毒传播发挥了很大作用。当前，本着节约能源的理念，还要做好新风和回风比例的合理调整，在保证使用者健康的同时尽量节约能源。

　　3 　节能技术在暖通空调中的应用

　　3.1　冷热源的合理配置

　　为了在暖通空调系统中贯彻落实环保节能理念，需要格外注意暖通空调制冷系统的冷热源配置问题。在制冷系统设计过程中，最为重要的一项内容就是冷热源和容量的搭配，同时其搭配效果还会从很大程度上影响制冷系统运转消耗的能源量。在选择制冷系统时，通常选用较大制冷量的离心机。如果负荷率较高，那么会存在更高的能效，但是如果只是部分负荷，会提高螺杆机运行效率。可见，在设计和使用制冷系统中，要合理搭配两者的关系，将冷热源的节能环保效率提高[3]。

　　3.2　制冷剂替代技术

　　传统暖通空调制冷系统中采用的氟利昂从很大程度上影响和破坏了自然环境，经过多年的研究，国民对氟利昂的破坏性和污染性也有了越来越深刻的认识。现如今，很多新的制冷剂开始应用于电器当中，在发展过程中也逐渐否定了 R134a、DP-1、 Fluid-H 等多种新型制冷剂。比如汽车空调制冷剂 HFO-1234yf具有更高的兼容性，有着良好的稳定性，并且环保低毒，同时我国研发的 R32/125/161 制冷剂也具有较强优势，可以替代R22制冷剂。相比于R22 制冷剂，R32 制冷效果虽然存在一定不足，但是在环保方面体现出了明显的优势。现如今很多厂家也在积极应用R410A制冷剂，该材料成本更低，但是其也会对环境产生较大影响。为了保护生态环境，要加大新型制冷剂的应用[4]。

　　3.3　新能源技术

　　3.3.1地源热泵技术

　　地表浅层的土壤、水体等物质能够将太阳能热吸收储存，这些暂时储藏起来的能量可以使用地源热泵技术进行再次转换，实现再生利用地表浅层能源的目的。地源热泵技术在具体应用中优势明显，能够将传统制冷系统中散热功能有效取代，进而将暖通空调应用中电能消耗量减少，同时达到节约成本的效果。此外，地源热泵技术还能够高效利用和转化能源，可以将燃烧这一环节减少，从而达到污染物排放量控制的效果，可以更好地保护环境。在散热过程中充分利用地源热泵技术，可以大大节约能源。当前，很多电器采用水资源进行散热处理，而利用土壤散热可以大大减少水资源的消耗量。也正是凭借着诸多优势，地源热泵技术广泛地应用于暖通空调系统当中，在节约成本、系统节能等诸多方面都发挥了明显的价值。

　　3.3.2太阳能

　　太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源，当前很多国家都加大了太阳能的应用。在暖通空调中可以转换太阳能光能，形成电能储存在蓄电池中，然后在需要的时候为建筑提供电能，进行制冷。我国有着较为丰富的太阳能资源，在很多广阔的高原、平原等地区都可以应用太阳能技术。尤其是夏季，我国太阳能资源十分丰富，所以可以高效利用太阳能资源，减少传统电能的消耗量，实现节约资源、生态环保的效果。不过，当前太阳能资源的转化应用仍然处于初步阶段，需要科研人员进一步深入地进行能量转化技术的研究，为社会提供更多的能源，满足社会未来发展的需求。

　　3.4　蓄冷技术的改进

　　随着现代信息科技持续发展，越来越多的现代技术应用于暖通空调节能当中。自动化技术、智能化技术和设备都在随着社会的发展而不断改进，同时暖通空调系统中也加大了对自动化、智能化技术的应用。在我国，人口数量庞大，水电资源需求量也较大，加上国民生活水平的不断提升，对能源的需求量持续增长。利用冰蓄冷技术、自动控制系统、阶梯电费管理模式等，可以将制冷工作更加合理地安排。在夜间电力负荷较低时可以进行冷量制备，在白天电力负荷高峰期时将夜间储存的冷量供给给中央空调制冷系统，将制冷所用电负荷减少，有效完成电网峰谷差异的控制，将电网负荷率提高，实现电能节约的效果。利用这种“移峰填谷”的制冰方式可以高效利用水和冰，将电能消耗降低，同时节省电费。

　　3.5　优化通风系统设计

　　不同类型的建筑的通风需求存在一定的差异，为此，在设计建筑暖通空调通风系统过程中要对实际设计需求加强考虑。如果用户没有严格要求通风系统设计，那么只需要采用单风管灌风模式保证室内温湿度达标即可。如果用户有着较高的通风系统要求，那么可以采用全空气空调模式进行通风设计。在具体设计中，为了尽量减少设备的应用，达到节能降耗的效果，需要提高自然风的利用率，综合应用自然通风和空调通风模式。通过这种设计方案可以保证室内环境状况，减少空调等设备的应用，以及减少电能消耗。此外，自然风对人的身心更健康，所以在暖通空调系统设计中，要在保证室内通风效果的同时最大限度地利用自然通风，保证用户的身心健康，提高建筑节能水平。

　　3.6　优化热回收装置设计

　　经过长时间运行后，暖通空调机组会产生大量的热量，如果这些冗余热量没有得到高效利用，直接排放到自然环境中，必然会影响环境，加剧温室效应。为此，设计时可以做好热回收装置的合理利用，将空调余热进行回收再次利用。当前，热回收装置已经开始应用于很多建筑暖通空调的系统当中，热回收装置介质的载热、状态都有所不同，利用不同介质可以实现湿热或总热的高效传递。这种方式能够将室内温湿度控制在合理范围内，还能够有效减少空调机组冷热源污染问题。热泵系统、换热器是热回收装置中完成热回收工作的主要器件，如果热回收系统采用的是冷凝热回收方式，那么需要将热水系统和制冷机组有机结合，在一定量余热有效收集后用于生活用水的加热，进而高效利用冗余热量，减少电能的使用量。如图1所示，为带排风热回收装置。

　　3.7　积极应用智能化技术

　　智能化技术作为现代信息社会的典型代表，越来越广泛地应用于暖通空调系统中。将智能化技术应用于暖通空调系统中可以实现暖通空调系统优化，能够对空调运行状态进行实时、动态监测，并根据监测结果做好室内温湿度的智能调控，进而提升暖通空调系统的运行效率。同时，将仿真模拟技术应用于暖通空调系统设计中还能够对空调运行能耗、污染物排放等情况进行综合性分析。根据分析结果，系统能够智能化完成空调运行参数的调控，达到暖通空调系统运行优化、节能效果提升的目的[5]。

　　4 　结束语

　　总而言之，作为人们居住、生活、工作环境中必不可少的暖通空调系统，在改善室内舒适度、提升国民生活水平方面发挥着不可取代的作用。现如今，能源紧张，将节能理念应用于暖通空调系统当中可以有效节省能源。相关工作人员要加强研究和分析冷热源技术、制冷剂、新能源、蓄冷技术的研究和推广，充分发挥新技术、新材料的价值，更好地服务于社会未来发展，推动社会和自然和谐共进。