可持续发展的空调节能技术分析

摘要：根据暖通空调耗能严重且空调环境并不满意这一现象，全面介绍了空调节能的方法，对空调专业可持续发展有一定指导意义。

关键词：暖通空调；节能；可持续发展；环境保护

暖通空调的能耗在智能建筑中占有很大的比重，无论是利用定送风量、定温度和定压力的CAV系统，还是变风量VAV系统，在变负荷条件下暖通空调控制效果都不是很理想，导致消耗大量的能量，所以对暖通空调控制系统的研究成为了研究的热点。

空调技术无不环绕着节能和优化环境的思路来发展，常见的一些方法如下：

1 建筑节能

建筑节能是空调系统节能的基础，解决好建筑节能的矛盾是设计水平的体现，平面、朝向、窗户结构和材料的确定，以及起遮阳作用的挑檐的处理等，对减少维护结构的空调负荷起到重要作用。

2 舒适、节能、灵活性相结合的各种方法，主要体现在空调方式方面

2.1大中型办公楼建筑内外分区。为提高灵活性和能源利用合理性，在过去常规的分区基础上，有的把外区做成独立的热泵单元方式，内区热源则可采用区域供热供冷（DHC）、集中吸收式制冷方式等。也有采用闭环水热源单元热泵方式，把内区排热作为外区热泵供热的热源。

2.2不分内外区的中小型办公楼。采用新型的机组方式，如：

（1）穿墙式空调机组（TWU），有立式和卧式，有的可供新风并有排风热回收器，建筑立面应有协调设计；（2）VRV系统，即冷剂可变系统，一个室外机可拖达十台室内机，压缩机变频调速，在节能方面十分占优势，这种系统同样可配置有排风热回收的新风系统。

2.3窗际热环境的改善方法

内外分区的目的是为了改善窗际热环境和使空调系统适应各区的负荷特性，但带来了装置费用高和可能造成的冷热混合损失。新的设计采用通风窗、空气屏障方式等来简化内外分区方式。

2.4背景空调和个人空调相结合，对于办公室智能化大楼，结合综合布线要求做成双层布线地板，这样可以实现近似于置换通风的方式，从下向上送风。在此基础上，可设计成个人空调。（送到工作点）和背景空调相结合的系统。前者可由工作人员自己调节以满足个人需要，背景空调参数可有所降低，有利于节能和舒适的统一。

3 夜间电力应用和移峰蓄热措施

3.1冰蓄热。从60年代开始，发展了利用夜间廉价电力（白天价格的1/3）水蓄热技术到80年代，逐步开发了冰蓄热技术。对平衡城市电力供应有重大的社会和经济效益（火力发电厂的扩容对经挤和环境都是不利的）。用户初投资增加可以由政策性补贴得到平衡。昼夜电价比达到4：1以上时，用户经常费用的节约，可以较快的偿还投资的差额（因具体条件而异）。此外，对于冰蓄冷装置可以采用低温送风，减小送风系统和水系统尺寸并降低输送电耗。冰蓄冷技术的制冰蓄冷方式多达20几种，装置方式从机组到大型系统均可实现。

3.2利用高温（大于0℃）的相变材料（PCM）进行蓄冷。可以利用常规的制冷蒸发温度，适用于旧系统的改造。但这种材料因性能一衰减和过冷的问题，尚未大规模应用（我国台湾已有多例）。

4 自然能直接利用

4.1免费供冷的各种应用。a.过渡季节空调系统最大限度地利用新风，不仅节约能量而且提高了室内空气品质；b.晚间通风降温，利用夏季晚间自然通风（大量换气），可以降低室内得热的温升；c.冬季利用冷却塔获得冷水供水供建筑物内区冷却：d.利用地道风降温等。

4.2太阳能。用于被动式建筑供暖，利用太阳能加热热水可作为热泵的热源或直接用于辐射供暖。太阳能电池、太阳能吸收式制冷等对建筑物应用亦有广阔前景。

4，3蒸发冷却技术的应用。蒸发冷却也是一种自然能直接利用的方法。蒸发冷却技术包括直接蒸发冷却（DEC）和间接蒸发冷却（IEC）。在干燥地区完全可以应用这种方法而不需要制冷装置。

5 空调装置输送系统的节能

5.1空调冷冻水系统及冷却水系统的工作温差可以减少水量，以降低其输送能耗，同时可以减小管径，节约初投资。但它又影响到冷冻机切换面积的大小，冷冻机COP的高低，冷却塔造价的变化以及AHU（空气处理机组）内盘管排数的变化。欧美设计中在冷冻水系统的流程往往经多级应用（新风预冷盘管、AHU主盘管、FCU（风机盘管机组）以提高温差。由于末级进水温度的提高，要注意对湿能力的影响。在衡量水系统输送耗能时，采用了“水输送系数”（WTF）。

5.2提高送风系统的温差。与水系统一样，当采用冰蓄冷技术时，由于供水温度低，送风温度也下降，使送风温差增加，即低温送风方式。通过专门的诱导型风口直接送风或利用末端装置内风机混合，以满足入室送风温度。国内已有很多实践经验，低温送风可以减小风管及输送动力，但风管的保温应予加强，末端送风装置亦应防结露。

5.3变水量、变风量方式。考虑到输送能量的节约而用于空调部分负荷时的输送方式，以VAV为例，全年输送动力仅为常规系统的40—60%。

6 改善气流组织提高室内换气次数

房间换气通风效果，不仅与换气量有关，而且与室内空气流动形态、气流组织等因素有关，这些都影响到新鲜空气的利用程度。

6.1关于评价和控制室内空气品质的研究。用稀释通风方法控制污染是基本原则，但这种控制方法的有效性和经济性是值得关注的。要使有限的入室新风得到有效利用必须采用合理的气流组织，此外，还应注意新风从采气口到送风口的时间和沿管道污染应为最小，以保证入室新风的品质。

6.2置换通风的应用。通风空气直接由房间下部进入，靠室内发热体的作用，使新鲜空气以较小的扰动，流经工作区，带走室内余热余湿和污染物质，上升的空气从上部回风口排出。这时的房间有一定的成层现象，但工作区的空气品质为最佳。

总之，由于目前能源十分紧张，同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以开发空调系统的节能技术，使空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。