试论暖通空调与节能设计

近年来，我国城市飞速发展，城市建设投资力度不断加大，建筑业能源消耗占总能源消耗的40％左右，而建筑能耗又尤其以建筑空调能耗较大。我国一般宾馆、写字楼空调能耗约占建筑总能耗的30～40％，大中型商场空调能耗则高达50％，有的空调系统能耗占建筑总能耗的60％或更多。能源供求的如此矛盾激化，使暖通空调的节能显得日益必要。

1影响暖通空调的节能效果的因素分析

通常情况下，在房屋的建筑热工设计时，为了使房间内产生舒适的微气候，往往需要恰当地利用房屋围护结构的热特性以抵抗室外气候的变化。因此，围护结构在热工设计中是十分重要的，除此之外还有建筑规划设计、太阳辐射、空气温湿度等多方面。围护结构包括外围护结构和内围护结构。外围护结构主要包括屋面、外墙和窗户(包括阳台门等)；内围护结构主要包括地面、顶棚、内隔墙等。在采暖建筑中，围护结构的传热热损失占总的热损失的比例是较大的，以4个单元6层的砖墙、混凝士楼板的典型多层建筑为例：在北京地区，通过围护结构的传热热损失约占全部热损失的77％(其中外墙25％，窗户24％，楼梯间隔墙11％，屋面9％，阳台门下部3％，户门3％，地面2％)，通过门窗缝隙的空气渗透热损失约占23％；在沈阳地区，通过围护结构的传热热损失约占全部热损失的65％(其中外墙26％，窗户26％，屋面8％，阳台门下部1％，外门1％，地面3％)，通过门窗缝隙的空气渗透热损失约占27％。由此可见，暖通空调节能与改善围护结构的热工性能有非常大的关系。

2实现暖通调系统节能设计的尝试

2.1改善建筑围护结构的保温性能，减少冷热损失

对于暖通空调系统而言，减少冷热损失是非常重要的。通过围护结构的空调负荷占很大比例，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。适当增加墙体、屋顶的保温性能，可以减少通过这些围护结构产生的冷热负荷。

例如：采用新型节能墙体――小型混凝土空心砌块傲墙体可有效减轻建筑物的负荷，其墙体传热系数K=0．54/坪，比传统黏土实心砖墙节能一倍以上。根据权威部门对住宅围护结构的热工测试结果证明，住宅内热量有40％～50％是通过门窗损失，所以应尽量采用密封性好、保温节能的新型塑钢门窗。

2.2选择合适的冷热源系统

在系统设计中合理配置中央空调系统的冷热源已成为空调节能的关键。热源的种类有热电站、热采、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、区域锅炉房、小型锅炉等。其中以热电站的能量利用效率为最高。

常见的中央空调冷热源配置方式有三种：水冷冷水机组十锅炉、热泵型机组和溴化锂吸收式机组。第一种冷热源在设计工况下的能效比较高，一般为3.7-5；第二种冷热源即热泵型机组，夏季制冷，冬季制热。在设计工况下，其能效比较水冷机组要低，仅达到3左右，但其具有良好韵节能和环保效果；最后一种是冷热源为溴化锂吸收式机组，但这类机组的能效比比较低，节电不节能，适用于有废热和余热的地方。

2.3合理的选择空调方式

选择合适的空调方式是空调节能的一个重要方面。近几年来，变频空调因为既节能又可以让人感觉到舒适的室内环境而飞速发展。到目前为止，变频空调器占到日本房间空调器市场销售份额的80％以上。根据日本JRA404标准，变频空调器季节能效比远高于定频空调器，在冷负荷相当的情况下使用变频空调器消耗的功率仅为定频空调器的66％，即省电34％。因此，变频空调应是空调发展的一个趋势，可使空调尽可能达到节能要求。

在中央空调系统中，应采用变频技术，其主要有两种形式：用变速泵和变速风机替代调节阀，减少系统内部消耗，提高整机效率，或者采用变流量技术，根据空调负荷改变水流量或风流量，从而达到节能效果。

2.4减少冷/热媒介输送过程中的能耗

首先，可以选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温有利于节能，如采用热水预制保温直埋管等；其次，可以利用计算机对供暖系统进行全面的水利平衡调试，采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术，实现管网流量的合理分配，提高输送能量的效率；再次，可以选择合适的泵与风机的规格，通过采用大温差、低流速、低摩阻管道，输送效率岛的载能介质和选用效率高、部分负荷特性好的动力设备，以减少输送过程的能耗，从而提高输送效率，既改善供暖质量又节约能源。

2.5可再生能源或低品位能源的空调系统应用

空调对不可再生能源的消耗,会随着空调系统的广泛应用而大幅度上升，这也意味着我们对生态环境的破坏也在逐步加剧。利用可再生能源和低品位能源已经成暖通空调设计领域的重要研究课题。浴室在这种形势下，发展起来了地源热泵空调系统，这种系统是利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外，还在积极开发研究如何利用太阳能供热或制冷。

2.6冷热回收利用的研究运用，

目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。从节能考虑，将系统中需排掉的余热移向需要热的地方去是节能的一种趋势，实现能源最大限度的利用。

全热交换器的热传递效率现可达到75％～80％。还有一些常用热回收装置，如热管抉热器、板式换热器、热回收环路等。相对来说，热泵系统回收方式更普遍，热泵可以回收100℃一120℃以下的废热，可利用自然环境(如空气和水)和低温热源(如地下热水、低温太阳热和余热)来节约大量采暖、供热燃料，是一种新型的高效利用低温能源的节能技术。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用，其热回收效率比单一设备要高得多。

3结语：

经济快速发展、人口的增长、能源的需求日益增加，使得许多国家都面临着能源发展和生态环境的问题,要真正做到节能环保，就要加大改善暖通空调的节能设计。