浅谈暖通空调系统的节能方法
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摘要：本文分析了现行暖通空调系统在节能方面存在的主要问题，提出了在暖通空调领域节能的方法与途径，从而实现大幅度节能，产生显著的环境效益和社会效益。
关键词：暖通空调系统 建筑节能 维护结构
1 前言
随着我国经济社会的快速发展，空调已比较普遍地应用于公共建筑和居民住宅，在改善人们生产生活条件的同时，也消耗了大量电能，能源和环境问题日益尖锐。我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。
2 暖通空调领域节能的意义
随着经济的发展，我国建筑业发展迅猛，建筑能耗不断增加，建筑能耗已经占据社会总能耗的27％以上，有些地区已经接近40％。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30％-50％，且在逐年上升，这势必造成能源供求矛盾的进一步激化。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，随着二氧化碳、氮氧化物、硫化物、烟尘等的排放增加，酸雨现象频繁发生，对生态环境和可持续发展造成了很大影响。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20％～50％是完全可能的。因此，在暖通空调系统中考虑节能意义重大。
3 暖通空调系统在节能方面存在的主要问题
3．1 暖通空调系统在设计管理方面存在的问题
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而，在实际工作中一些设计部门和设计人员并未给予足够的重视，加之工程设计周期普遍较短，以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，一些设计单位只求数量，忽视质量，使得按设计施工完的系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60％。此外，随着对节能和环保要求的不断提高，新的技术方案不断涌现，每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方面的评价结果也往往不相同，甚至大相径庭；由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法，设计人员往往无所适从，如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案，是困扰暖通空调设计人员的重要课题。
3．2 暖通空调系统运行管理中的节能问题
在实际中，有些单位认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，使得很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识，导致在系统实际运行中不懂得根据人员的变化、室外参数的变化和实际负荷进行相应的调节，即使进行调节，也具有随意性和滞后性，由此造成大量的能量浪费。据调查，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50％以上。
4 暖通空调领域节能的途径与方法
4.1改善建筑维护结构及其保温性能，减少冷热损失
建筑物及其围护结构对节能的影响主要有如下方面：
(1)合理的建筑物朝向的选择是一项重要的节能措施。
(2)对于相同体积的建筑物，建筑物体形系数(S=F／V)越大，则其外表面积越大，通过围护结构的传热越多，空调冷负荷也越大。为节能起见，在建筑设计时应尽量控制S，如果出于造型和美观的要求需要采用较大S时，应尽量增加围护结构的热阻。
(3)从建筑物的围护结构、墙、楼板、屋盖、地板等)传入室内的热量中，外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大。因而要尽量减少外窗面积，并采取有效的遮阳措施，如选用特种玻璃、双层玻璃和窗帘或遮阳板等。
(4)对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。因此，提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。以下措施可有效降低围护结构的传热系数，从而降低能耗。
① 合理控制窗墙比。窗墙面积比是影响建筑围护结构节能的主要因素。应在保证自然采光的前提下合理控制窗墙面积比，一般北侧不大于25％，南侧不大于35％，东、西侧不大于30％。
② 采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在经济条件允许的前提下，采用墙体保温材料对其进行保温处理。
③采用气密性好的门窗以减少空调房间冷热量渗漏，通过改进门窗结构，提高门窗气密性，可有效防止室内热量的散失。其中，加设密闭条是提高门窗气密性的有效手段。
4.2采用变频调速技术进行节能
输配系统承担的任务是将冷热量及新风从制冷站或空调机房输送到房间。与住宅和一般性非住宅建筑不同，特别是大型公共建筑在暖通空调电力消耗中，60～70％由输送和分配冷量、热量的风机、水泵所消耗。这是导致此类建筑能源消耗过高的主要原因之一。目前建筑系统中风机水泵的电力消耗包括集中供冷(热)系统水泵电耗约占我国城镇建筑运行电耗的10％以上，而这部分电耗有可能降低60～70％，因此，也应是建筑节能的重点，尤其是大型公共建筑节能的主要途径。
4.3减少输送系统的动力能耗
动力能耗主要是指空调系统运行中风机和水泵所消耗的电能，采用科学的方法使之降低对整个空调系统的节能有十分重要的意义。在工程设计与实践中常采用以下方法减少动力能耗：
(1)水系统采用大温差。加大空调冷冻水系统及冷却塔水系统的工作温差，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。
(2)低流速。水泵和风机的功耗与管路系统中流速的平方成正比，采用低流速能取得较好的节能效果，且有利于提高水力工程的稳定性。
(3)采用输送效率高的载能介质。一般情况下，用水输送冷(热)量的耗能量比空气输送要小，且输送相同的冷(热)量所用水管管径要小于风管，所占空间相应也小得多。
4.4通过新型节能舒适健康的空调方式，调整室内热湿环境参数
空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。因为影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。
4.5开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用
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。
4.6运行管理中的节能控制
运行管理对空调系统节能有很重要的作用。空调系统运行中的节能控制，可以一定程度弥补由于管理模式或能源设计本身不合理的缺陷，加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗。这种运行管理中的节能控制手段，理想的是通过完善的楼宇自控系统完成。楼宇自控系统的主要功能是对建筑物内各类设备（包括机电设备和专用设备)的监视、控制、测量、管理，以求做到使设备运行安全、可靠、节省能源、节省人力。借助于楼宇自控系统，可实现建筑运行的节能管理。但目前大部分既有建筑的智能化程度较低，空调系统运行管理较差，缺乏空调自控系统，建筑设备运行存在着很大的不合理成分。
5 结语
暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，因此我们有必要对暖通空调系统目前存在的问题给予重视。节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府部门的重视和支持，则是实现大幅度节能，产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。
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