论文部分内容阅读
摘 要：暖通空调能耗是建筑能耗中的主要设备，其节能潜力巨大，而且节能的途径与方法众多，本文介绍了暖通空调系统节能的重要性，对既有建筑中暖通空调系统主要存在的问题进行探讨，并分别从供暖系统的改造和空调系统的的改造两方面探讨暖通空调系统的节能改造措施。
关键词：暖通空调；空调系统；节能改造
1 暖通空调系统节能改造的重要性
采用合理的措施和策略来节约空调能耗，对我国来说可以节约资源、保护环境，而且可避免不必要的电力建设投资；对用户来说则可减少空调运行费用的开支，其经济性是显而易见的。在某种程度上，综合利用各种技术措施达到空调节能，有利于国民经济的可持续发展，是一件利国利民的好事。因此，既有建筑空调系统的节能改造势在必行。
2 暧通空调系统存在的主要问题
暖通空调系统设计方案在很大程度上制约着系统的节能，然而，在实际设计中往往由于设计周期短、设计费用与产生的经济效益不挂钩等原因造成系统节能得不到设计人员的足够重视；随着国内对节能和环保要求的不断提高，新技术方案不断涌现，再设计过程中由于缺乏科学的、客观的评价，致使设计人员最终未能采用最合适的节能方案，甚至不科学的评价方法会起到误导的作用等等，最终造成暖通空调系统投资大、运行能耗高的结局。系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。由于系统往往都是按最大负载且有一定的余量设计的，但是在绝大部分时间内实际负载远远比设计负载低。
对于空调系统，一年中负载在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。根据全年逐时动态负荷计算所得的空调、供暖的冷、热负荷和全年负荷，以及能耗系统的准确计量，选择合理的运行策略，尽量使空调系统制冷机运行在较高的负荷下，以获得较高的COP，达到节能的目的。特别是过渡季和冬季充分利用室外新风作为自然冷源，随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间，有效提高舒适性并实现节能。
3 既有空调系统的节能改造的主要内容
空调系统能耗在建筑能耗中占有很大比重，如在商业建筑中占建筑总能耗的65%左右，空调系统节能对建筑节能具有重要的意义。一般来说，一个完整的空调系统由三大部分组成，即空调冷热源、供热与供冷管网和空调用户系统。冷热源就是通过管路系统将各种设备组成制备热媒或冷媒的热力系统；供热与供冷管网是输送热媒与冷媒的大动脉，将冷热源制备的冷、热媒输送到用户；空调用户系统是由管路系统与末端空气处理设备组成的冷量或热量的分配系统，按各建筑物冷热负荷的大小，合理地将冷量或热量分配到各个房间或区域，以创造出舒适而健康的室内环境。空调系统的用能也集中在这三大部分中，即冷热源中能量的转换、冷媒与热媒的输送用能和空调用户分配系统用能。空调系统的节能应从这三方面着手，采取节能技术措施。
3.1 空調冷热源的节能改造
众所周知，空调冷热源的能耗是暖通空调能耗中的主要部分，在空调冷热源的设计中合理采用节能技术措施对整个暖通空调系统的能耗至关重要。因此，有必要对空调冷热源的主要节能技术作一总结，以便增强设计者在空调冷热源设计中的节能意识。
空调冷热源形式的选择应综合考虑能耗指标、初投资和运行费用、使用寿命、安全和可靠性、维护管理难易程度、对环境的影响、当地能源结构、建筑特点等因素。从节能角度考虑，在设计中，应遵循《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）5.14中的有关规定。从节能角度，改造中应尽量选用能量利用效率高的冷热源设备与系统。改造时优先考虑采用天然冷热源，空调冷热源中可采用的天然冷热源主要有：太阳能、寒冷地区和严寒地区的天然冰、蒸发冷却技术、地下水等。众所周知，空调冷源的冷凝热通常为冷水机组制冷量的1.2～1.25倍左右，其数量庞大。因此，冷凝热通过冷却塔直接排入大气，势必造成大量宝贵能量的浪费。而在一些建筑物中又要另设热源制备低温水作为热水供应用。显然，这种用能方式十分不合理，一方面在同一建筑物内不断向环境排放大量的热量，另一方面又不断消耗高位能制备低温热水。为此，在空调冷源设计中，回收与利用冷凝热，即在制冷的同时又制备热水为热水供应提供热源，这种方案才是一个节能而环保的优化方案，是合理使用能量的典范。国外早已使用这种方案，称之为免费热水供应系统。在20世纪80年代，国内空调制冷界就对冷凝热的利用非常关注。
冷凝热回收与利用系统（又称免费热水供应系统）在理论上具有一定的实用价值，但是该系统的实际节能效果与气象条件、建筑特点及使用功能等因素有很大关系，应具体问题具体分析。
3.2空调排风系统的能量回收与利用
新风系统能耗在空调通风系统中，占了较大的比例。为保证房间室内空气品质，不能以削减新风量来节省能量，而且还可能需要增加新风量的供应。建筑中有新风进入，必有等量的室内空气排出。这些排风相对于新风来说，含有热量（冬季）或冷量（夏季）。有许多建筑中，排风是有组织的，不是无组织的从门窗等缝隙挤出的。这样，有可能从排风中回收热量或冷量，以减少新风的能耗。特别是对于新风量大的既有建筑，采用排风热回收能达到很好的节能效果。
3.3空调风管系统的节能改造
布置风管系统要考虑的因素（如系统的造价、运行的经济性及运行效果、建筑结构与功能、防火要求等）十分繁多。现仅从节能角度考虑风管系统的布置，应注意以下几点：a.对称布置：对称布置干管尺寸通常比较小，设计管路较短，比非对称布置更容易保持系统的水力平衡。b.多路并联布置：多路并联布置可使风管尽可能的短，以降低每路风管的流动阻力。同时，也使风管断面尺寸变小。c.在风管系统的最不利环路上尽量避免设置高局部阻力系数的管路附件，以减小最不利环路中空气流动的总阻力。
4 结论
暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着举足轻重的作用。节能技术推新、广泛应用离不开技术人员的研究开发、政府职能部门的重视和支持、行业内的每一名暖通专业的工作者的辛勤劳动，也只有全方位的开展暖通空调系统节能研究使用才能真正达到节能的目的。
参考文献：
[1] 巫莉. 中央空调水系统节能改造技术的研究与实现. 机电工程技术， 2008年37卷05期
[2] 王东魁. 既有公共建筑采暖系统形式的改造研究. 哈尔滨工业大学硕士论文. 2009年： 32～35
[3] 徐伟， 邹瑜主编. 供暖系统温控与热计量技术[M]. 中国计划出版社， 2000年11月
关键词：暖通空调；空调系统；节能改造
1 暖通空调系统节能改造的重要性
采用合理的措施和策略来节约空调能耗，对我国来说可以节约资源、保护环境，而且可避免不必要的电力建设投资；对用户来说则可减少空调运行费用的开支，其经济性是显而易见的。在某种程度上，综合利用各种技术措施达到空调节能，有利于国民经济的可持续发展，是一件利国利民的好事。因此，既有建筑空调系统的节能改造势在必行。
2 暧通空调系统存在的主要问题
暖通空调系统设计方案在很大程度上制约着系统的节能，然而，在实际设计中往往由于设计周期短、设计费用与产生的经济效益不挂钩等原因造成系统节能得不到设计人员的足够重视；随着国内对节能和环保要求的不断提高，新技术方案不断涌现，再设计过程中由于缺乏科学的、客观的评价，致使设计人员最终未能采用最合适的节能方案，甚至不科学的评价方法会起到误导的作用等等，最终造成暖通空调系统投资大、运行能耗高的结局。系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。由于系统往往都是按最大负载且有一定的余量设计的，但是在绝大部分时间内实际负载远远比设计负载低。
对于空调系统，一年中负载在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。根据全年逐时动态负荷计算所得的空调、供暖的冷、热负荷和全年负荷，以及能耗系统的准确计量，选择合理的运行策略，尽量使空调系统制冷机运行在较高的负荷下，以获得较高的COP，达到节能的目的。特别是过渡季和冬季充分利用室外新风作为自然冷源，随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间，有效提高舒适性并实现节能。
3 既有空调系统的节能改造的主要内容
空调系统能耗在建筑能耗中占有很大比重，如在商业建筑中占建筑总能耗的65%左右，空调系统节能对建筑节能具有重要的意义。一般来说，一个完整的空调系统由三大部分组成，即空调冷热源、供热与供冷管网和空调用户系统。冷热源就是通过管路系统将各种设备组成制备热媒或冷媒的热力系统；供热与供冷管网是输送热媒与冷媒的大动脉，将冷热源制备的冷、热媒输送到用户；空调用户系统是由管路系统与末端空气处理设备组成的冷量或热量的分配系统，按各建筑物冷热负荷的大小，合理地将冷量或热量分配到各个房间或区域，以创造出舒适而健康的室内环境。空调系统的用能也集中在这三大部分中，即冷热源中能量的转换、冷媒与热媒的输送用能和空调用户分配系统用能。空调系统的节能应从这三方面着手，采取节能技术措施。
3.1 空調冷热源的节能改造
众所周知，空调冷热源的能耗是暖通空调能耗中的主要部分，在空调冷热源的设计中合理采用节能技术措施对整个暖通空调系统的能耗至关重要。因此，有必要对空调冷热源的主要节能技术作一总结，以便增强设计者在空调冷热源设计中的节能意识。
空调冷热源形式的选择应综合考虑能耗指标、初投资和运行费用、使用寿命、安全和可靠性、维护管理难易程度、对环境的影响、当地能源结构、建筑特点等因素。从节能角度考虑，在设计中，应遵循《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）5.14中的有关规定。从节能角度，改造中应尽量选用能量利用效率高的冷热源设备与系统。改造时优先考虑采用天然冷热源，空调冷热源中可采用的天然冷热源主要有：太阳能、寒冷地区和严寒地区的天然冰、蒸发冷却技术、地下水等。众所周知，空调冷源的冷凝热通常为冷水机组制冷量的1.2～1.25倍左右，其数量庞大。因此，冷凝热通过冷却塔直接排入大气，势必造成大量宝贵能量的浪费。而在一些建筑物中又要另设热源制备低温水作为热水供应用。显然，这种用能方式十分不合理，一方面在同一建筑物内不断向环境排放大量的热量，另一方面又不断消耗高位能制备低温热水。为此，在空调冷源设计中，回收与利用冷凝热，即在制冷的同时又制备热水为热水供应提供热源，这种方案才是一个节能而环保的优化方案，是合理使用能量的典范。国外早已使用这种方案，称之为免费热水供应系统。在20世纪80年代，国内空调制冷界就对冷凝热的利用非常关注。
冷凝热回收与利用系统（又称免费热水供应系统）在理论上具有一定的实用价值，但是该系统的实际节能效果与气象条件、建筑特点及使用功能等因素有很大关系，应具体问题具体分析。
3.2空调排风系统的能量回收与利用
新风系统能耗在空调通风系统中，占了较大的比例。为保证房间室内空气品质，不能以削减新风量来节省能量，而且还可能需要增加新风量的供应。建筑中有新风进入，必有等量的室内空气排出。这些排风相对于新风来说，含有热量（冬季）或冷量（夏季）。有许多建筑中，排风是有组织的，不是无组织的从门窗等缝隙挤出的。这样，有可能从排风中回收热量或冷量，以减少新风的能耗。特别是对于新风量大的既有建筑，采用排风热回收能达到很好的节能效果。
3.3空调风管系统的节能改造
布置风管系统要考虑的因素（如系统的造价、运行的经济性及运行效果、建筑结构与功能、防火要求等）十分繁多。现仅从节能角度考虑风管系统的布置，应注意以下几点：a.对称布置：对称布置干管尺寸通常比较小，设计管路较短，比非对称布置更容易保持系统的水力平衡。b.多路并联布置：多路并联布置可使风管尽可能的短，以降低每路风管的流动阻力。同时，也使风管断面尺寸变小。c.在风管系统的最不利环路上尽量避免设置高局部阻力系数的管路附件，以减小最不利环路中空气流动的总阻力。
4 结论
暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着举足轻重的作用。节能技术推新、广泛应用离不开技术人员的研究开发、政府职能部门的重视和支持、行业内的每一名暖通专业的工作者的辛勤劳动，也只有全方位的开展暖通空调系统节能研究使用才能真正达到节能的目的。
参考文献：
[1] 巫莉. 中央空调水系统节能改造技术的研究与实现. 机电工程技术， 2008年37卷05期
[2] 王东魁. 既有公共建筑采暖系统形式的改造研究. 哈尔滨工业大学硕士论文. 2009年： 32～35
[3] 徐伟， 邹瑜主编. 供暖系统温控与热计量技术[M]. 中国计划出版社， 2000年11月