关于暖通空调系统节能技术的应用分析

【摘要】目前，作为建筑行业的主要组成，暖通空调系统给人类创造舒适室内环境的同时，也使能源与环境问题的日益尖锐，暖通系统节能已成为社会关注热点。针对空调系统能耗的影响因素和高层商业建筑的特点，以高层商业建筑空调节能改造为例，从减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制方面分析了商业建筑空调节能的具体技术措施和实施办法。

【关键词】高层建筑；暖通空调系统；节能技术；应用

1.建筑空调系统设备的节能运行技术

1.1 蓄能空调技术

1.1.1 蓄冷空调技术

常规的蓄冷技术包括冰蓄冷空调和水蓄冷空调。通过降低介质温度或凝固介质，将冷能以显热和潜热的形式储存在介质中。必要时，被储存的冷能可以通过升高介质温度，或熔化介质再次被利用。蓄冷系统的主要设备有冷水主机、蓄冷装置、板式换热器、自动控制系统以及泵阀等。系统的流程主要是针对冷水主机和蓄冷装置的相互关系，有串连和并联之分，串连又有主机上游和主机下游两种方式。其设计的关键在于冷水主机容量的选定。

1.1.2 蓄热技术

关于蓄热技术，目前我国主要使用电锅炉蓄热式系统且以水作为蓄热介质。所谓电力蓄热系统，就是以电锅炉为热源，利用低谷廉价电力，对水加热，并将其储存在蓄热水箱中，在电网高峰时段关闭电锅炉，由储存在蓄热水箱中的热水供热，其优点是不排出有害气体，无污染，无噪声，比煤锅炉、油锅炉的热效率高，又能充分利用低谷电，运行费用低。

1.2 热回收技术

1.2.1 排风余热回收

一般的空调系统都要设计新风系统来稀释室内的有害物，以保证室内空气品质；为了保证室内的风量平衡，使新风顺利进入室内，同时还要设计排风系统。对于人员集中的建筑如商场、办公楼的会议室等，新风量较大，使得空调系统中的新风负荷也随之增大，同时排风将空调房间内的空气排出室外，也是一种能量的浪费。因此充分利用排风的能量，对其进行回收，从而对新风进行预冷或预热，减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。排风余热回收可分为显热回收和全热回收，热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翘式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。

1.2.2 制冷机组的冷凝热回收

制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，它能够提供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。在夏季制冷供热水时，因为冷凝器侧回收冷凝热的同时，蒸发器侧仍在供冷，因此可以说。这种供热水方案运行费用几乎为零，具有明显的经济。冬季制热供热水时，虽然暂时不能供暖，要等蓄热水箱达到温度要求后，才能恢复供暖，但通过程序控制，制热水时间大多可以避开供暖时间，这样可减少对供暖的影响。过渡季节供热水时，只需单独一台制热水机组，其他机组和相关的水泵都停止运行，不存在匹配难的问题。这样四季都能吸收包括高温显热、液化潜热和过冷热量的全部冷凝热量，热回收效果很明显。这样的系统既可以避免冷凝热排放到大气中造成热污染，又可以节省为提供热水而设的锅炉及其附属设备，避免了由于燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种效果明显，又有环保作用的节能技术。

1.3 变频技术

不同类型的冷水机组都有较完善的自动控制调节装置，能随负荷变化自动调节运行状况，保持高效率运行。空调机组、末端设备和水泵等设备采用变频控制，可以使该部分设备的能耗减少30%以上。

1.4 减少冷热负荷技术

冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施：

改善建筑的保温隔热性能。房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手，确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。合理设计窗户遮阳。充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。

2.空调系统能源利用的节能技术

2.1 自然冷源免费供冷技术

在夏季以外的过渡季节或冬季、在有些建筑物中仍存在冷负荷；如大中型建筑物中的办公楼、商场，因照明、室内大功率设备散热以及室内人员的散热（湿）产生的热量可抵消围护物的热耗，所以有些建筑的内区需要长年供冷，才能满足空调要求。因此，可以在原有常规空调水系统基础上增设部分管路和设备、当室外空气湿球温度低到某个值以下时，关闭冷水机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。较常用的方式是在冷却塔供冷时，使用板式换热器实现冷却水和冷冻水系统的换热，这样可以避免较“脏”的冷却水直接进入末端设备，保证了冷冻水系统的清洁和正常运行。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例。用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，可减少冷冻机运行时间，大大减少了供冷费用，其节能效果是显著的；还防止了当冷冻机长期在远离设备设计工况的情况下工作时，因冷却水温度过低无法启动的情况。冷却塔供冷技术在我国北方较寒冷地区应用较多。