暖通空调系统节能设计的基本问题

摘要：

暖通空调系统是现代建筑中必不可少的重要组成部分，暖通空调系统设计对投资、性能、能耗有着较大的影响。在能源紧缺的今天，在暖通空调系统设计中融入节能概念，不仅能够减少建筑整体的能耗费用，在绿色节能方面还能发挥重要作用。

关键词：暖通空调；节能设计；基本问题

暖通空调系统的设计好坏决定着暖通空凋系统的投资大小、性能好坏、能耗高低，可以说设计起着决定性作用。良好的系统，不仅性能可靠、造价合理，而且系统的运行调控性能良好。作为暖通空调系统的设计人员必须以高度的责任心、精益求精的精神，做好设汁。当然，做好一项暖通空调工程设计会涉及到许多方面。

1．选择合理的设计方案

选择合理的方案是设计良好的暖通空调工程系统的关键。方案的选择首先要可行，要符合国家的能源、环境等相关政策、法规。要考虑天然可再生能源、低晶位能源的充分利用，如太阳能、风能、地源热、各种废热等。

2．选择最适合的空调作用方式和气流组织方式

一般情况下辐射方式比对流方式更节能，如低温辐射地板采暖、辐射空调、辐射与对流相结合的方式等。对于高大空间应推荐采用卜送上回类似于置换式通风的气流组织方式，特别是对于如剧院、体育场馆等建筑。

3．合理选择设备

既要选择性能良好的设备，又要使各种设备能很好的组合运行。对耗能量大的冷水机组，首先是要了解它们的性能，如蒸汽压缩式制冷机组，有活塞式、螺杆式、离心式等。目前可以大致规定，当空调冷负荷大于1744kW时应选用离心式冷水机组；当空调冷负荷为700～1000kW时，可选用螺杆式冷水机组；当冷负荷小于120kW时，才选用活塞式冷水机组。这么规定，主要是考虑到冷水机组的特性、能耗等因素，对于同一种形式的冷水机组，还要考虑在部分负荷运行时其性能如何，蒸发器、冷凝器的阻力大小及各设备的性能优化组合等等。合理的选择空调设备，在很大程度上决定了空调系统在今后的运行能耗。

4．注意过程设计和系统的优化控制设计

系统实际运行中基本上都是在部分负荷下运行，室外气象参数也与设计不同，从而系统的运行工况与设计是不同的。必须注意以下几个方面：

(1)在部分负荷运行时，系统和设备可调，能使系统和设备即使在部分负荷工况下也能在高效状态下运行，避免“大马拉小车”。

(2)当室外空气的温度或焓值低于室内空气时，应尽可能大量引入新风，尽量缩短全年引：启空调主机的时间。一般情况下，一台新风机组消耗的功率只有几十千瓦，而一台主机(制冷机组)所消耗的功率有几百千瓦，可见在设计中考虑尽可能地利用新风对降低系统的能耗、提高室内的空气品质等都起着重要的作用。

(3)要充分考虑到系统的季节转换和调节问题，使系统能在全年不同的室外气象区域内，实现最优运行。

(4)设计良好的暖通空调控制系统，或留有与楼宇自动化系统相连的接口，以便实现系统的自动优化管理。

5．进行能量回收利用设计

空调房间一般设有新风系统，同时，有许多房间设有排风系统，排风的空气参数接近牢调房间的室内空气参数，从而造成能量损耗。因此，如果送人的新风可以吸收部分排风巾的能耗(包括冷量和热量)，这种能量的回收利用称为热回收。热回收的方式很多，如转轮换热器、中间热媒式换热器、板式显热换热器等。不同方式的热回收设备的效率、设备费用以及维护保养要求有所不同。

(1)转轮换热器

转轮换热器主要由转轮、驱动电机、机壳和控制部分组成，转轮中间部分有分隔板，把排风侧和新风侧分开。转轮内的填料为蓄热体，排风和新风逆向流过转轮时，蓄热体将排风中的能量储存起来，然后再释放出来传给新风。如果转轮用吸湿材料制作，则不仅仅能回收显热，而且可以回收潜热，因而被称为全热换热器。转轮换热器是利用转轮材料和空气之间的温度差和水蒸气分压力差进行热、湿交换的，空气通过转轮的流速一般为2.5～3.5m/s，转轮的旋转速度约为每分钟8～10转。

(2)中间热媒式换热器

中间热媒式换热器是通过中间热媒传递新风和排风热能的换热装置。中间热媒式换热器的特点是： ①中间热媒不与新风、排风直接接触，不存在污染。②新风、排风口的位置不受限制，系统布置灵活。③因为要通过中间热媒间接换热，效率比较低，一般约为40％～50％。

(3)板式显热换热器

板式显热换热器利用金属板面间接传热，只能回收利用显热。板式显热换热器的主要特点是：①构造简单，运行安全可靠，没有动力设备，不消耗电能。②设备费用相对而言比较低。③只能回收显热，换热效率比较低。④设备体积比较大，占地面积大。

(4)板翅式全热换热器

板翅式全热换热器的结构与板式显热换热器基本相同，其工作流秆也完全相同，只是换热器的本体是用多孔纤维性材料制作，并对其表面进行特殊处理后制成的单元体。将单元体的波纹板交叉叠积，并且用胶使波纹的峰谷与隔板粘结便制成了板翅式全热换热器。多孔纤维性材料具有一定的传热性能和透湿性能，当新风、排风之间存在温差和水蒸气分压力差时，则在新风、排风之间进行热、湿交换，从而达到传热、传质的作用。板翅式全热换热器的隔板具有传热、透湿性能，因此，它是一种静止式的全热换热器。

(5)热管换热器

热管是封闭的管子，排除管内所有的不凝结性气体，装有多孔结构的吸液芯和少量的可气化的液体，如氟利昂、氨、甲醇等。热管由三部分组成，即蒸发段、绝热段和冷凝段。其工作原理是通过蒸发段，将管外的热能经管壁传给十质流体(气体)，在冷凝段，工质凝成液体，并将潜热传给外壁，位于蒸发段和冷凝段之间的部分被称为绝热段，是冷、热之间的通道，并将冷、热源分隔开，在管壳内部是吸液芯，吸液芯内有许多细小毛孔或沟槽，在其中充满了工质液体，利用液体的表面张力，将液体从冷凝段传输给蒸发段，工质蒸气从蒸发段经管中通道流向冷凝段。

6．结束语

随着暖通空调系统的广泛应用，暖通空凋系统已经成为能耗大户。在世界性能源紧张的今天，降低暖通空调的能耗有着重要的意义。对于暖通空调系统的节能主要体现在良好的系统设计和运行管理上，而良好的设计又是优良运行管理的基础。