采暖通风与空调系统分散式节能优化研究

采暖通风与空调系统分散式节能优化研究

李甲胜

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西安蓝宝科维工程技术有限公司

摘要：伴随着我国城市的不断扩张和人口的不断增多，城市建筑的能源消耗也在不断地增加，其所占的社会能源消耗的比重也在不断地提高，特别是大型公共建筑。供暖通风空调系统是建筑的一个重要组成部分，它的作用是满足建筑内部的供暖和通风需求，在运行的过程中，它会消耗大量的能量，在建筑能耗中所占的比例很高。为提高建筑采暖通风空调工程节能减排效果，本文从冷热负荷计算、冷热源选择、新风系统、空调水系统以及空调系统节能技术五方面对建筑采暖通风空调工程节能减排措施进行研究。

关键词：节能减排；采暖通风空调工程；冷热负荷；技术措施

引言

建筑节能并非一个新课题，在本世纪初就有人开始对这方面展开研究。相关的课题研究发现，建筑采用通风空调工程的能耗在建筑整体能耗中占比超过50%，因此建筑采暖通风空调工程的节能减排一直以来都是研究的热点。导致建筑采暖通风空调工程能耗长期居高不下的主要原因有两方面：（1）采暖通风空调工程本身不具备节能效果，这与最初的设计有关；（2）建筑采暖通风工程使用过程中缺乏节能意识或者使用不当导致能源虚耗，这在一些大型公用及商用建筑中表现最为突出。因此在当前高度关注生态以及节能的大背景下，有必要对建筑采暖通风空调工程的节能减排措施进行研究。

1计算采暖通风空调系统冷热负荷以及合理选择冷热源

冷热负荷是建筑采暖通风空调系统的基础数据，控制冷热负荷对建筑采暖通风空调系统中制冷机、风机盘管、锅炉以及冷热水循环泵等设备的影响，可以降低采暖通风空调系

统配电功率，进而从根本上控制空调系统能耗。根据我国现行《采暖通风与空气调节设计规范》的规定，除方案或初步设计阶段可使用冷负荷指标进行必要的估算外，应对空气调节区进行逐项逐时的冷负荷计算。这就要求在建筑采暖通风空调系统设计中必须准确计算建筑室内夏季的热量与冬季散热量，最终通过累加计算出建筑冷负荷，进而合理控制制冷机制冷量。

关于冷热源的选择，其中制冷主机目前比较常用的包括螺杆式、离心式以及活塞式制冷主机，主机都要按最大负荷进行设计，而对每个具体工况而言，都有一条最佳的特性曲线，满足这条曲线工作时，主机运行效率最高，系统能耗最低，能够有效达到节能减排的目的。热源的选择目前多以城市热网以及工业锅炉为主，以工业锅炉为例，选择高效率的锅炉可以显著提高热效率，同时结合建筑冬季热负荷情况，合理选择锅炉容量以及数量，也可以达到节能的目的。

2新风系统的节能措施

新风系统的风机风量可以设计为总送风量和最小新风量两档调节。当室外空气焓值大于室内空气焓值时，采用最小新风档；反之则采用全新风运行，并可关闭冷源及其水系统，可有效减少设备能耗，而且能改善室内空气品质。某些建筑物在冬季仍需供冷，对于风机盘管空调系统来说，由于其新风量无法增加，可以采用冷却塔供冷。此外，新风系统中的风管应采用保温性能良好的材料，使风管具备良好的保温隔热性能，关于保温层的厚度重点应考虑两方面因素，一是防结露要求，二是节能要求。与此同时也要确保新风系统密闭性，若密闭性不佳，则系统在运行过程中会出现漏风的情况，由此而损失的风量可达到总送风量的10%左右，会严重增加系统能耗，因此必须选择气密性较好的设备以及材料，尤其是风管连接位置要做好密封处理。

3空调水系统节能措施

建筑空调水系统主要包括冷冻水、冷凝水以及冷却水系统，建筑冬季供暖期间空调水系统耗电量大约占建筑总耗电量的25%；建筑夏季供冷期间空调水系统的耗电量大约占建筑总耗电的20%，因此降低空调水系统能耗可以有效达到建筑采暖通风空调系统的节能减排目标。关于建筑空调水系统的节能具体可以采用以下几方面措施：

（1）系统的优化选择。从节能的角度考虑，冷却水系统最佳选择为闭式冷却水系统，该系统在运行过程中仅需要克服水在管道中的流动阻力，能耗相对较低，而开放式冷却

水系统还需要克服冷却水池到高位冷却塔之间的高差，能耗较高。

（2）各环路平衡计算。在空调水系统的设计上，设计人员应确保各环路的水力保持平衡，尽可能增加供回水的温差、控制循环水量，从而降低输送水产生的能耗，落实节能要求。夏季期间，在确保符合空气处理标准的基础上，应尽可能利用初温相对较高的水，有相关研究表明，水的初温提高1°C，大约可以降低2%的能耗。

(3）冷却塔节能措施。冷却塔作为冷却水系统的核心构成，不仅影响冷却水系统运行，甚至会对整个空调系统产生影响。选择冷却塔时要结合建筑所处地区的气候、循环水量以及冷却水出入口的温差合理选择。

（4）控制空调水系统中水的损失量。空调水系统运行过程中，必然造成部分水量损失，若损失量过高，不仅会增加水资源消耗，同时也会导致冷却塔、冷水机组以及水泵等

设备电能消耗。冷冻水系统中通过加强监控和管理，可以减少因旁通阀、排污阀失效造成的水损失，进而降低系统水损失量。冷却水系统中，合理控制冷却塔风机转速以及运行台数，可以避免因风量过大造成的水损失，进而降低系统水损失量。

（5）运用变频技术。在空调水系统中，变频技术主要应用于冷水机组与水泵，但就目前而言，在水泵中的应用相对比较成熟。采用变频技术的优势在于可以通过采集水泵运行时的变量，从而计算具体的控制参数，利用自动控制系统可以调整水泵转速，以改变循环流量，使系统保持最为理想的运行状态，有效控制系统运行能耗。

4空调系统设计节能技术

4.1采用蓄冷空调技术

蓄冷空调技术的基本原理是利用水、冰或者其他物质的蓄热特性，在非峰值用电情况下让空调制冷机组保持满负荷运行，将建筑所需制冷量通过潜热或者显热的形式进行储存，当需要空调系统超负荷运行时，即可释放储存冷量来满足建筑内部制冷需求。该技术的优势在于尽可能利用用电低谷期进行蓄冷，从而缓解当前我国电力设施建设与不断增加的用电需求之间的矛盾，而且也能避免空调系统长时间超负荷运行，延长空调系统的使用寿命。

4.2变频调速控制技术

变频调速是集电力电子技术、微电子技术、控制技术于一体，通过改变电机电源频率来改变交流电动机转速，从而实现变速调节降低能耗的一种技术。在建筑采暖通风空调系统中采用变频调速控制技术可以有效应对风机与水泵运行环境参数的非线性模量变化，在系统运行过程中通过采集各种变量，可以计算出具体的控制参数，从而利用自动控制系统可以适时调节风机与水泵的转速，以控制循环流量，确保空调系统在不同负荷情况下都保持最为理想的运行状态，进而达到节能减排的目的。

4.3吸收式制冷技术

吸收式制冷技术的基本原理是通过制冷机气化吸热以达到制冷的目的，可以直接采用热能进行驱动，通过消耗一定热能作为代价可以将热量由低温物体向高温物体转移。建筑采暖通风空调系统中的制冷机组采用吸收式制冷技术可以充分利用建筑周围的废热以及工业余热等热源，冬季可以通过加热外界低焓值的空气或者直接利用太阳能作为热源，夏季可以直接实现对外界空气的冷却。

5结束语

综上所述，现阶段节能减排是全社会的共识，建筑采暖通风空调系统作为建筑能耗最高的部分，必须采用相应的优化措施以及技术手段有效降低其能耗，这不仅是当前社会背景下的客观要求，同时也代表了未来建筑采暖通风空调系统的发展方向，即低能耗、低排放、绿色环保。

参考文献

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