【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展城市房屋的建設(shè)和城鎮(zhèn)化的快速步伐，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，給建筑能耗帶來了巨大的壓力。而目前我國建筑能耗水平不允許按照城市建設(shè)和城市化的節(jié)奏增長，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。這不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義，同時(shí)也有國防戰(zhàn)略意義。而在建筑能耗里，用于暖通空調(diào)的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。隨著人均建筑面積的不斷增大，暖通空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗將進(jìn)一步增大。這勢(shì)必會(huì)使能源供求矛盾的進(jìn)一步激化。本文主要介紹暖通空調(diào)領(lǐng)域具有較大的節(jié)能意義和良好應(yīng)用前景的技術(shù)方式。

【關(guān)鍵詞】暖通；空調(diào)領(lǐng)域；節(jié)能技術(shù)

1.熱泵技術(shù)

熱泵是以大自然中蘊(yùn)藏著大量的較低溫度的低品位熱能為熱源，如以大氣、地表水、地?zé)?、或工廠排放的廢水（氣）為熱源，通過壓縮機(jī)的工作從這些熱源中吸取其中蘊(yùn)藏著的大量較低溫度的低品位熱能，并將其溫度提高后再傳給高溫?zé)嵩础＠碚摵痛罅康膽?yīng)用實(shí)踐都說明，熱泵技術(shù)具有很好的節(jié)能效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（1）空氣源（風(fēng)冷）熱泵。目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機(jī)組和熱泵冷熱水機(jī)組。風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，在武漢也有很多的應(yīng)用?？諝庠礋岜迷谑褂蒙献畲蟮膯栴}是，冬季供熱運(yùn)行時(shí)，室外氣溫較低的時(shí)候，室外換熱器翅片表面會(huì)結(jié)霜，（需要采取除霜措施）。

（2）地下水水源熱泵。即從地下抽水，經(jīng)過熱泵提取其熱量，然后再回灌到地下。這種技術(shù)在國內(nèi)外都已廣泛應(yīng)用。但受到地下水文地質(zhì)條件的限制，并非處處適用。研究更有效的取水和回灌方式，將使這技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）土壤源熱泵。即在地下土壤中埋管，通入循環(huán)工質(zhì)，使之成為循環(huán)工質(zhì)與土壤間的換熱器。在冬季，通過這一換熱器從地下取熱，成為熱泵的熱源；在夏季，從地下取冷，成為熱泵的冷源。這樣以來，就實(shí)現(xiàn)了冬存夏用和夏存冬用。目前，這種技術(shù)的主要問題是初投資過高。提高換熱管的換熱能力，降低初投資是這項(xiàng)技術(shù)廣泛推廣的關(guān)鍵。與水源熱泵相比，由于沒有水文地質(zhì)條件的限制，土壤源熱泵被認(rèn)為有更好的應(yīng)用前景。

（4）污水源熱泵。直接從城市污水中提取熱量，是污水綜合利用的組成部分。據(jù)測算，城市污水全部充當(dāng)熱源，可解決城市供暖用熱的近20%。熱泵技術(shù)有三大優(yōu)勢(shì)：一是它能長期大規(guī)模地利用江河湖海、城市污水、工業(yè)污水、土壤或空氣中的低溫?zé)崮?，可以把我們生產(chǎn)和生活中棄之不用的低溫?zé)崮芾闷饋恚欢撬悄壳笆澜缟献罟?jié)省一次能源（即煤、石油、天然氣等）的供熱系統(tǒng)，它能用少量不可再生的能源將大量的低溫?zé)崃刻嵘秊楦邷責(zé)崃?；三是它在一定條件下可以逆向使用，既可供熱，也可用以制冷，即一套設(shè)備兼作熱源和冷源。另外，由于能夠有效地降低一次能源消耗，因而可以減少CO2 氣體和其它燃燒產(chǎn)生的污染物的排放，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。

2.排風(fēng)余熱回收技術(shù)

夏季，空調(diào)建筑的排風(fēng)溫度低于室外新風(fēng)溫度，室內(nèi)含濕量也低于室外新風(fēng)含濕量。利用熱回收裝置對(duì)排風(fēng)和新風(fēng)進(jìn)行熱交換，可以降低新風(fēng)溫度和濕度。冬季，排風(fēng)溫度高于室外新風(fēng)溫度，排風(fēng)含濕量高于室外新風(fēng)含濕量，熱回收裝置可以預(yù)熱和加濕新風(fēng)。具體做法為，在排風(fēng)出口安裝熱交換器，排風(fēng)和新風(fēng)分別通過各自的通道進(jìn)行間接接觸換熱；利用排風(fēng)余熱來預(yù)熱新風(fēng)（或者利用余冷來預(yù)冷新風(fēng)），從而達(dá)到回收排風(fēng)余熱的目的。目前可以采用的熱回收設(shè)備分為顯熱回收型和全熱回收型兩種。這種產(chǎn)品不但能夠用于中央空調(diào)系統(tǒng)，而且能夠用于供暖建筑和使用家用空調(diào)器的建筑。不但節(jié)能，而且改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量。現(xiàn)在全國已有多家產(chǎn)品，武漢也研制和開發(fā)出了這種產(chǎn)品。有關(guān)專家對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的節(jié)能意義有很高的評(píng)價(jià)，對(duì)其應(yīng)用前景有很樂觀的估計(jì)。應(yīng)當(dāng)說這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在我國還處于起步階段，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，并且使其易于與各種不同的建筑相結(jié)合，便于安裝使用，是這項(xiàng)技術(shù)的主要研究方向。

3.變流量技術(shù)

采暖、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按照比較不利的氣象條件進(jìn)行的，所以在絕大部分時(shí)間內(nèi)，實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計(jì)熱（冷）負(fù)荷，并且在一天之內(nèi)也是不斷變化的。那么，水和空氣作為熱量和冷量的的載體，其流量也應(yīng)當(dāng)是隨著負(fù)荷的變化而變化。這既是采暖、空調(diào)質(zhì)量的要求，也是節(jié)能的要求。因此，如何動(dòng)態(tài)地控制系統(tǒng)的流量，既能滿足經(jīng)常變化的負(fù)荷要求，又能最大限度的節(jié)省能耗，是暖通空調(diào)領(lǐng)域近年來的技術(shù)熱點(diǎn)之一。

對(duì)系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的方式是改變系統(tǒng)的阻力，即用閥門調(diào)節(jié)。這種方式顯然是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)槭且韵牧黧w的機(jī)械能為代價(jià)的，這些機(jī)械能是需要泵和風(fēng)機(jī)提供的。為了避免這種無謂的能量消耗，對(duì)于系統(tǒng)的集中調(diào)節(jié)，采用改變系統(tǒng)動(dòng)力的方式，而不采用改變系統(tǒng)阻力的方式，已成了人們的共識(shí)和技術(shù)潮流。在改變系統(tǒng)動(dòng)力的調(diào)節(jié)方式中，主要有泵/風(fēng)機(jī)多臺(tái)并聯(lián)的變臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)，其中包括定速機(jī)與變速機(jī)的并聯(lián)、變速與變臺(tái)數(shù)的結(jié)合等。在變臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)中，需要注意的問題是，在調(diào)節(jié)中單機(jī)工況的改變。即隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的減少，仍在運(yùn)行的泵（風(fēng)機(jī)），流量增大，效率降低，結(jié)果有可能導(dǎo)致超載現(xiàn)象的發(fā)生。在變速調(diào)節(jié)方面，對(duì)于一個(gè)具體的工程，需要研究的問題是，變速控制信號(hào)的選擇，以及運(yùn)行模式的選擇。運(yùn)行模式是指，是并聯(lián)各臺(tái)全部變速，還是定變結(jié)合，還是變速與變臺(tái)數(shù)結(jié)合等。改變系統(tǒng)動(dòng)力的變流量技術(shù)，就全國范圍來看，在熱水供暖系統(tǒng)、空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)以及風(fēng)系統(tǒng)中，都有了很多的應(yīng)用。

4.暖通空調(diào)可持續(xù)設(shè)計(jì)

可持續(xù)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要求變過去的靜態(tài)設(shè)計(jì)為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；變過去的典型工況設(shè)計(jì)為全工況設(shè)計(jì)；變過去的純技術(shù)設(shè)計(jì)為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合設(shè)計(jì)；變過去的分工即分家的專業(yè)設(shè)計(jì)為跨專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。

所謂“靜態(tài)設(shè)計(jì)”，就是根據(jù)估算的設(shè)計(jì)負(fù)荷，根據(jù)產(chǎn)品樣本數(shù)據(jù)（往往是設(shè)備額定工況下的數(shù)據(jù)）選擇一臺(tái)臺(tái)孤立的設(shè)備，組合成HVAC系統(tǒng)。各臺(tái)設(shè)備的特性曲線、工作點(diǎn)和所遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一定能很好地匹配，節(jié)能的設(shè)備不一定能“搭”出一個(gè)節(jié)能的系統(tǒng)。而“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”實(shí)際上是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)能效比最高為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各組件的最佳匹配。這就要求制造廠能做到“量體裁衣”式的個(gè)性化生產(chǎn)，產(chǎn)品帶有遵循某種通訊協(xié)議的調(diào)節(jié)控制裝置。對(duì)制造廠來說，增加了產(chǎn)品的技術(shù)含量，用“柔性生產(chǎn)”的思想進(jìn)行管理，是提高效益之舉?，F(xiàn)在國內(nèi)己經(jīng)有一些知名企業(yè)開始朝這個(gè)方向努力。

HVAC系統(tǒng)絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的，部分負(fù)荷工況下系統(tǒng)能效比會(huì)降低，因此，設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到最佳。就是說，HVAC設(shè)計(jì)者不僅要考慮系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的效率，還要考慮系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行程序和控制邏輯。暖通專業(yè)工程師與自控專業(yè)工程師應(yīng)當(dāng)相互融通，因?yàn)榻窈蠊?jié)能、環(huán)保、健康的建筑和設(shè)備系統(tǒng)離開自控和電腦化的能源、環(huán)境管理系統(tǒng)是不可思議的。在綠色建筑中，還要解決好利用晝光照明和降低空調(diào)負(fù)荷這一對(duì)矛盾。國外更提出“建筑能源綜合設(shè)計(jì)”的思想，即將空調(diào)、照明、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、電力驅(qū)動(dòng)以及建筑調(diào)試和能源管理系統(tǒng)（EMS）結(jié)合在一起作通盤的設(shè)計(jì)。

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