田家樂 解衛(wèi)東 楊薇 李思遠

摘 要：近年來，隨著大量民用和工業(yè)建筑的建設，暖通空調(diào)系統(tǒng)得到了廣泛的應用。但在其大量建設和投用的過程中也產(chǎn)生了一些能源和環(huán)境問題。本文介紹了一些應用在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能、環(huán)保技術以供探討。

關鍵詞：節(jié)能環(huán)保技術;暖通空調(diào)系統(tǒng);應用

隨著我國經(jīng)濟水平逐漸提升，各類建筑物日益增多，暖通空調(diào)系統(tǒng)的應用得到了廣泛普及，隨之也帶來了能源消耗以及對環(huán)境的影響等問題。所以，新的節(jié)能環(huán)保技術的開發(fā)并應用到暖通空調(diào)系統(tǒng)中，就顯得尤為重要。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用

隨著現(xiàn)代建筑的迅速發(fā)展，建筑環(huán)境的重要性得到人們的高度重視。建筑環(huán)境的好壞不僅直接影響身處建筑內(nèi)的人員的舒適度，而且與人員的工作效率、生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量都有著密不可分的關系。暖通空調(diào)系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)建筑熱濕環(huán)境以及室內(nèi)的空氣品質(zhì)，滿足了人們生產(chǎn)、生活對建筑環(huán)境的要求。

2 節(jié)能環(huán)保技術對暖通空調(diào)系統(tǒng)的意義

現(xiàn)代建筑對于能源的消耗是巨大的，其中約80%來自于暖通空調(diào)系統(tǒng)。夏季空調(diào)系統(tǒng)的龐大能耗對城市電網(wǎng)產(chǎn)生了巨大壓力，很多城市不得不采取增容或限電措施;冬季供暖不僅消耗大量的能源，而且鍋爐燃燒產(chǎn)生的大量SO2、NOx、CO和懸浮顆粒物對環(huán)境造成了嚴重破壞。城市大量的能源消耗還導致了“城市熱島”效應的產(chǎn)生，而“城市熱島”又導致夏季空調(diào)負荷的增加，據(jù)測算，空氣溫度每升高1℃，空調(diào)容量約增加6%。[1]因此，節(jié)能環(huán)保技術的應用對暖通空調(diào)系統(tǒng)有著重大意義。

3 節(jié)能環(huán)保技術在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應用

3.1 采用合理的冷熱源

合理的設計系統(tǒng)是實現(xiàn)節(jié)能的一個重要的關鍵點，其中冷熱源的合理配置是至關重要的一點?？?cè)萘肯嗤瑫r，不同的冷熱源臺數(shù)和容量的搭配，運行能耗并不會完全相同。尤其是在空調(diào)冷源的選擇上，離心機一般制冷量較大，在負荷率較高的情況下COP較高，而螺桿機在部分負荷時效率較高，所以在選擇時可以將二者組合搭配，形成多臺大容量機組配一臺小容量機組的組合方式，以保證在不同冷負荷工況下冷源系統(tǒng)的高效運行。通常按以下原則來選擇：

小容量機組制冷量Q1=Qmin/y;大容量機組制冷量Q2=Q1/z;大容量機組臺數(shù)N=（Qmax-Q1）/Q2

式中，Qmin為最小冷負荷;Qmax為最大冷負荷;y為小容量機組最低負荷率;z為大容量機組最低負荷率。

另外，在選擇冷源容量時，應嚴格按照系統(tǒng)冷負荷來選擇，不可有附加。當機組規(guī)格不能符合計算冷負荷的要求時，所選機組的總裝機容量與計算冷負荷的比值不得超過1.1。[2]

3.2 變頻技術的應用

變頻技術在暖通空調(diào)系統(tǒng)中主要應用于風機、水泵以及制冷機組等設備。電機功率與轉(zhuǎn)速和頻率之間有如下關系：

N2/N1=（n2/n1）3=（f2/f1）3

式中N2、N1為電機功率;n2、n1為電機轉(zhuǎn)速;f2、f1為電機頻率?？梢?，電機功率變化隨轉(zhuǎn)速和頻率變化的三次方成正比，隨著電機頻率的降低，功率將出現(xiàn)大幅度的降低。在設備選型時，一般根據(jù)各空調(diào)區(qū)逐時冷負荷的綜合最大值或冷負荷的累計值來選擇冷機容量和空調(diào)設備，大部分工況下，空調(diào)系統(tǒng)都處于部分負荷運行的狀態(tài)。通過制冷機組、冷凍水泵以及空調(diào)風機、冷卻塔風機等變頻控制，使之隨系統(tǒng)負荷的變化而變化，實現(xiàn)供需匹配，節(jié)能效果顯著。但是，變頻器的變頻范圍也有一定限制，一般在70%～100%范圍內(nèi)的節(jié)能效果比較明顯，若變頻至50%，功率降至12.5%，電機效率將嚴重下降，[3]在變頻器設置時需要予以考慮。同時，冷凍水泵變頻也要考慮冷機的最小流量限制和水流量變化速率限制。

3.3 采用蓄冷技術

我國大部分空調(diào)冷源采用電制冷方式，這就導致夏季空調(diào)冷負荷高峰也是電力負荷的高峰，對電網(wǎng)的負荷特性造成了巨大影響。蓄冷技術的應用可以起到削峰填谷的作用，有效緩解高峰期的電網(wǎng)壓力，減少區(qū)域電力裝機容量，提高發(fā)電機組谷段發(fā)電效率，間接達到節(jié)能減排的效果。采用冰蓄冷裝置，可以實現(xiàn)低溫大溫差供冷，使得供應相同冷量所需的水流量更小，降低輸送能耗，在區(qū)域供冷系統(tǒng)中具有較大的節(jié)能意義。同時，蓄冷技術的應用，可以減少制冷機組的裝機容量以及相應的變配電設備，在實行峰谷電價的地區(qū)還可以得到很好的經(jīng)濟效益。

3.4 空氣源熱泵的應用

空氣源熱泵通過制冷循環(huán)，在夏季通過吸收室外空氣的冷量向室內(nèi)供冷，冬季吸收室外空氣的熱量向室內(nèi)供熱?？諝庠礋岜抿?qū)動能源為電能，在冷熱量轉(zhuǎn)移的過程中對環(huán)境沒有污染，相對于傳統(tǒng)的電采暖效率較高，因此，近年來被作為“煤改電”的重要選擇之一?？諝庠礋岜霉釙r的COP在標準條件下可以達到3.0，并且隨著室外空氣溫度的升高，COP值也會變大，節(jié)能效果更加明顯。隨著噴氣增焓等新技術的應用，在-15℃的工況下，COP也可以達到2.0以上?？諝庠礋岜?太陽能集熱器、空氣源熱泵+蓄熱式電鍋爐的互補供暖，在我國北方地區(qū)也可以得到廣泛的應用。

3.5 充分利用太陽能

太陽能作為清潔的可再生能源，在暖通空調(diào)領域具有非常大的利用潛力。目前，在太陽能資源充足的地區(qū)，已經(jīng)可以實現(xiàn)太陽能供暖、供應生活熱水、提供空調(diào)以及照明等。利用太陽能集熱器收集的熱量對水加熱，經(jīng)貯熱水箱蓄熱后可以向建筑提供采暖熱水和生活熱水。受大氣透明度的影響，當不能完全利用太陽能保證建筑供暖或熱水需求時，可由輔助熱源補充加熱。利用太陽能蓄熱水箱中的熱水作為吸收式制冷機組的熱源，可以在夏季向建筑提供冷凍水，滿足空調(diào)需求。

4 結(jié)語

當今，我國能源和環(huán)境問題日益凸顯，作為建筑能耗“大戶”的暖通空調(diào)系統(tǒng)，從方案論證、系統(tǒng)設計到設備選型，應因地制宜，充分考慮建筑所在地域的特點和政策導向，盡可能多的應用節(jié)能環(huán)保新技術，在節(jié)能減排的同時兼顧項目的經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]李躍.變頻器在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應用探討[J].節(jié)能，2016（8）：73-76.