暖通空调系统节能问题研究

暖通空调系统节能问题研究

张飞

中冶建工集团有限公司， 重庆 400084

摘要：随着城市化建设进程不断加快，建筑行业也得到快速发展。在建设建筑项目的过程中，会从不同程度上影响周边的环境，导致损耗一定的资源。现如今，我国坚持走可持续发展道路，对节能环保理念的重视度和推广力度不断加大，这促使建筑暖通空调系统逐渐朝着节能方向发展。基于此，笔者对暖通空调系统节能问题进行研究，对坚持节能原则，提升节能技术水平，进一步提升暖通空调系统的节能效果，具有积极意义。

关键词：暖通空调；系统节能；优化措施

引言

随着城市建设规模扩大，房屋建筑数量增多，能源消耗增加，必须注意暖通空调系统的节能问题，否则人们的生活质量就会下降。因为能源的供应不足，加强暖通空调系统的节能设计，就能够保证能源充分利用，生态环境不被破坏。当前绿色理念已经得到充分重视，在设计建筑暖通空调系统时，利用绿色理念保护生态环境的效果非常突出。无论是建筑单位还是生产单位以及暖通空调的使用者，都要注意暖通空调系统的节能问题，及时提出问题、加强整改，使暖通空调系统既能够保障人们的生活质量，又不会影响生态环境。

1节能技术的重要意义

近年来，虽然我国的经济和工业发展十分迅速，但是对于环境也产生了很多的污染和伤害，而且也存在对一些不可再生资源的浪费现象，国家已经意识到了这一问题，开始发布和环境相关的环保节能政策，鼓励人们建立资源节约型和环境友好型社会，而在近几年，在政府的号召下，节能环保技术在飞速发展，并且已经被应用到各个领域当中，在暖通空调领域也不例外。众所周知，在空调的使用过程当中会排放出大量的氟利昂以及二氧化碳，而弗利昂排放到空气当中，就会伤害臭氧层，形成臭氧空洞，二氧化碳则会加剧温室效应，造成冰川融化，全球温度上升，所以空调看似对环境没有什么直接的影响，但是空调的排放物却会对环境产生非常大的污染和伤害。针对这一问题，近年来政府也颁发了相关的政策，在暖通空调的生产、使用过程当中，要尽量应用节能环保技术，这样不仅可以节省相应的能源，也可以减少对环境的伤害。将节能环保技术应用到暖通空调系统的过程当中，不仅可以减少暖通空调在使用过程当中对环境的污染，也可以在一定程度上节省空调所消耗的能源，提高空调的使用性能。节能环保技术在暖通空调当中，目前已经有了非常广泛的应用。很多厂家的空调系统在安装的过程当中都会采用太阳能技术或者是蓄冷技术，这些都是非常典型的节能环保技术，利用可再生资源来代替不可再生资源，而且对环境不会产生伤害，这样一来也就减少了空调对环境的影响。

2暖通空调系统存在的问题

2.1设计能力有待提高

在我国的建筑暖通工程空调设计中，舒适度占据了主导地位，对于绿色概念往往是忽视的，这就使得建筑行业的建筑暖通工程空调设计能力产生了一定的局限。在传统的设计当中，因为没有将环保节能的问题考虑进去，未能做好功能效益、经济效益与环保效益的协调平衡与有机统一，就使得建筑资源不足，增加了建设成本，也给环境带来了不利影响。比方说，外墙玻璃的隔绝阳光能力较差，就需要长时间的空调运作，浪费电力资源。没有意识到绿色理念的重要性，会阻碍暖通空调系统在现代建筑暖通工程中的运用。以前，利用绿色节能技术的成本较高，并且设施也不完善。很多建筑企业在设计暖通空调节能系统时，利用的都是传统理念，新技术没有得到广泛的应用，导致了暖通设计能力难以提升，不利于建筑行业的发展。

2.2运行开关智能化有待提高

暖通空调运行中会根据室内温湿度自动调节，通过智能开关与变频技术调节系统运行启停和运行出力大小。因此，空调系统配置的开关应具有智能化、自动化控制功能。自动化开关可以对室内温湿度传感器传输的信号进行自动响应，并根据温湿度信号大小进行调节，避免空调系统过度运行，减少不必要的电能损耗。但是，目前一些空调的开关装置无论在灵敏度还是控制方面还是不够智能，不能对室内微小温差进行平滑控制，与预期目标还有差距，智能化控制技术有待提高。

2.3缺少协调沟通

在整个空调的安装过程中，尤其是外机部分，需要各个部门之间相互协调，尤其是设计单位和施工单位之间，必须要协调外机安装的位置和方向。但是在实际安装过程中，协调起来的难度比较大。由于设计单位和施工单位并不时常接触，而且设计部门、外机的安装单位还有外墙主体建设单位基本不沟通和联系，在整个比较短的安装过程中想要做好充分的交流沟通不易实现，即使就安装流程和技术进行大致的沟通，但因时间紧张而无法确定细节，还是会从整体上拖慢施工进程，影响施工质量。而且，只有让空调的上线和下线同时发展，才能够达到节能环保的目的，但是这个同时发展的过程也需要各个方面积极的沟通协调。因此，只有做好沟通协调工作，才能够更好地进行暖通空调系统安装工作。

2.4暖通设计对能源管理需求得不到满足

其实暖通系统在最初设计的过程中就存在一定的问题，因为设计人员缺乏在方案设计方面的优化和调整意识，从而导致最终所采用的暖通设计需求无法得到真正的满足，甚至还有很多建设单位在施工过程中并没有对此方面进行严格的管理与控制，造成很多节能设施都没有得到完善。就实际情况来说，在暖通系统设计期间，必须要对暖通系统进行科学的调试，只有这样才能够确保在实际运营中暖通系统不会受到影响，保障暖通系统的能源消耗符合国家相关规定。

2.5新技术应用少

由于思想认识水平不高和节能设计不合理等原因，导致暖通空调系统浪费能源，而不注重新技术的应用，也降低暖通空调系统的节能水平。很多新技术都充分运用了绿色理念，这些技术在国内企业有应用，在国外也有应用，引用国外技术成本较高，需要一定的科技力量进行支撑，因此很多企业不愿意使用新技术，这导致传统的暖通空调装备严重破坏生态环境，提高能源消耗水平，不利于资源节约。

3暖通空调系统节能

3.1冷冻水系统的优化

设计暖通空调的冷冻水系统时，首先应考虑的是该系统的节能效率。由于大多数的空调采用两管或三管进行制水，这两种系统都是自动运行，不存在明显的超负荷，因而也就降低了能源的消耗。不同的是，两管制不需要系统供应冷热，仅随季节的交替就可进行自然转化来实现冷热的供应。除此特点之外，二者也有一定的不足。如两管制水系统经常被用于实验室，持续供给冷水即可实现制冷。如今绝大多数的空调系统都采用冷热交替的机制，在优化设计时，对制冷或制热系统进行切换，这样空调的系统可在任何时间对室内实现冷与热的供应，从而达到了人们对室内舒适温度的需求。四管制水的应用，可对空调的相关温度参数进行独立控制，对供热还是供冷的模式可自由选择，使用时各系统间并不会产生干扰，各自独立完成供给任务。此种优化设计既可降低能源消耗，又能满足对舒适温度的需求。

3.2优化通风系统设计

不同类型的建筑的通风需求存在一定的差异，为此，在设计建筑暖通空调通风系统过程中要对实际设计需求加强考虑。如果用户没有严格要求通风系统设计，那么只需要采用单风管灌风模式保证室内温湿度达标即可。如果用户有着较高的通风系统要求，那么可以采用全空气空调模式进行通风设计。在具体设计中，为了尽量减少设备的应用，达到节能降耗的效果，需要提高自然风的利用率，综合应用自然通风和空调通风模式。通过这种设计方案可以保证室内环境状况，减少空调等设备的应用，以及减少电能消耗。此外，自然风对人的身心更健康，所以在暖通空调系统设计中，要在保证室内通风效果的同时最大限度地利用自然通风，保证用户的身心健康，提高建筑节能水平。
3.3通风系统节能设计

在通风系统节能设计环节，一方面，应合理选择通风系统形式，针对建筑面积较大的建筑，可以设计全空气空调系统，在系统中设置变风量末端装置，根据实际使用需要，有效调节建筑室内各处功能区域与独立房间的送风量，通过室内空气参数减低风机与制冷机组运行能耗来取得节能效果。同时，可设计单区、双风道、多区再热等形式的通风系统。针对高大空间建筑，则设计分层空调系统，从垂直方向将建筑物人员活动区域划分为一个空调系统，送风口中心线为分层面，分层面上下分别为非空调区域和空调区域。在系统运行期间，由于非空调区域温度高于空调区域，基于送风射流卷吸原理，非空调区域和空调区域持续形成对流热转移负荷以及辐射热转移负荷，起到节省冷量的节能效果。另一方面，采取多元化通风手段，调整建筑外窗数量、面积占比和分布位置。在过渡季节采取机械通风或自然通风方式，持续向室内吹入新鲜空气，排出浑浊空气，在不产生或仅产生少量运行能耗的基础上，起到改善建筑室内空气质量与消除余热的作用。

3.4DDC与ID的合理选用

在楼宇智能控制系统中，总共有三个处理能级级别的DDC控制器。中小型控制器一般用在空气处理和通风机、新风系统上，大型控制器用于冷冻机房和配电房内，通过搭配合适控制器可以实现系统运行和谐匹配，提高控制器运行性能。VRV中央空调控制器可以实现对末端分布式设备的远程监控和控制，末端传感器可以采集现场相关数据，并采用TCP/IP局域网或者总线R485通信技术方式，将传感器数据传输至中央控制器，并将中央控制器指令传输至终端设备进行相关操作，例如，控制开关、风速风向控制、温度调节及故障报警等。在楼宇智能控制系统和节能管理平台上，设计人员可以依据VRV中央空调控制器RS232/RS485接口和通信协议进行相关功能拓展开发，实现与其他系统或设备的联动控制。空调的空气处理机是保证空调系统运行稳定的核心设备，因此要确保其DDC控制器与PID参数相匹配。当设置的PID参数低于实际需求时，那么空调系统运行达到温度设置值的时间就会变长；当设置的PID参数高于实际需求时，所需时间会缩短。PID参数设置较高时，DDC控制器系统运行的稳定会降低，制冷和制热量会有一定波动，电动调节阀会周期性运动。因此，必须确保PID参数控制在合适的范围内，才能对正常的室内温度实现平稳调控。常见的设置PID的参数方法：当调试人员已知临界点的频率，可以根据相关原则直接整定PID参数；若已知临界频率点过程对象的幅值，可以采用移动临界点的方式，将其移动至幅值和相位裕度位置进行PID参数正定。

3.5应用变频技术

在暖通空调系统当中，风机、水泵等部分如果想要应用节能环保技术，那么最该使用的就是变频技术。在频率和电机功率变化转速之间，二者的三次方成正比关系，所以说，如果降低电机功率，那么相应的频率也会降低。在进行空调选择的过程中，主要都是通过冷负荷的综合最大值或者是累计值来选择容量和设备，在暖通空调系统工作的过程中，完全可以通过冷冻水泵和制冷机组等系统的变频来控制系统的负荷，在最大程度上做到供需匹配，这样一来就可以产生十分显著的节能效果。但是在变频器的使用过程当中，整个的变化范围也存在限制，通常都会限制在70%-100%之间，也就是说只有在这个范围当中才能够达到最好的节能效果。

3.6合理设置室内设计参数

（1）合理设计参数：温度、湿度、清洁度和空气流量等是室内设计参数的主要内容，这些参数可以为空调负荷的计算工作提供依据。根据相关研究表面，空调在夏季使用的时候，如果将设定温度提高1℃，那么就会让空调的负载减少约8%～10%，从而达到降低能耗的目的。所以，需要根据建筑工程的具体情况将室内设计参数确定下来，有效解决夏天的室内能耗问题，同时还能让冬天提高室内温度的目的得以实现。如果将地暖或辐射式天花板采暖应用到建筑工程中，那么夏天的时候可以让室内温度降低1～2℃，冬天的时候可以让室内温度提高1～2℃。（2）合理设计空调系统：在空调系统的设计和安装过程中应加强对每个组件的重视，确保各个组件安装的合理性。比如，尽量让水管和风管保持平衡状态，避免与其他组件之间发生冲突。在安装过程中严格控制拐弯与回头路问题，还可以在符合要求的基础上适当加大管径，以实现降低流动阻力的目的，从而让节能降耗的效果得到进一步提升。（3）合理选择设备类型：在确定应用设备类型之前，需要对实际情况和相关数据信息展开全面分析，并对数据信息进行准确计算，根据结果来选择合适的设备。还应确保空调的负荷能够满足实际建筑工程的需要，避免出现“小马拉大车”的情况，同时也应严格控制过度浪费问题。比如，在设计工作中，对负载和容量进行计算时，如果计算结果缺乏准确性，就可能会出现主机、风机和泵的扬程过高的问题，导致能耗和工程成本增加，所以在设计工作中，就需要确保计算结果的准确性，并以此为基础将设备类型确定下来。

3.7注重设计和周遭环境的协调

设计人员需要对暖通空调系统有着充分的了解，将高耗能结构加以改善，减少能源的浪费，尽量避免因结构不合理而导致的能源损耗问题。在设计的过程中，需要巧妙的利用到再生能源和清洁能源，掌握建设项目周围的环境情况和暖通空调系统的能源利用情况，将上述情况综合分析再将绿色理念植入进去，从而起到保护周边环境的作用。

结语

总而言之，在城市快速发展的前提下，大量的建筑工程涌现出来，而随着生态环境的日渐恶劣，人们低碳环保的意识变得越来越强，仍然仅凭借人们的环保意识是无法满足时代发展的真实需求的，所以需要从暖通设计方面作为入手点，提高设计人员的节能设计规范，合理地选择节能建筑材料，根据实际需求优化暖通设计方案，将当前广泛使用的变频系统和能量回收技术融入到暖通设计当中，在降低能源消耗的同时促进节能技术与环境保护的有序发展。

参考文献

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