暖通空调系统节能问题研究

摘　要：暖通空调系统的节能不仅关系到人类的健康和安全， 关系到人们的工作效果和产品质量，而且还关系到国家能源安全 、资源消耗和环境污染。本文分析了暖通空调系统存在的节能问题，探讨了暖通空调领域节能的措施。

关键词：暖通空调；系统节能；问题；措施
随着经济的增长，城市化进程的加快和人民生活质量的改善，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大。在发达国家中，建筑能耗占社会总能耗的40%左右，而我国尽管社会经济发展水平不高，但是建筑能耗已占总能耗的近30%，且还有上升的趋势。而在建筑能耗里，用于暖通空调系统的能耗又占到建筑能耗的30%-50%，随着暖通空调的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。再加上暖通空调系统往往以高品质的电能为能源，而我国的电力在某些地区又相对紧张、匮乏，这势必会引起能源供求矛盾进一步激化。因此，对暖通专业提出更高的节能要求是必然的，也是大势所趋。
　　一、暖通空调系统能源消耗的组成及主要特点
　　1.暖通空调系统能源消耗的组成
　　当前，随着经济的发展和城市化建设的加快，人民生活质量得到了显著的改善，与此同时建筑能耗的总量也逐年上升，能源问题和环境问题成为阻碍发展的重要因素。 通常来说，暖通空调系统能耗是建筑能耗的重要组成部分，它指建筑物在采暖、 通风、 空调、 照明 、电器和热水供应等方面的能源消耗需求，其中暖通空调系统能源消耗大约占到三至五成，且呈现出逐年上升的趋势现代建筑通常采用设置暖通空调系统来保证建筑物内适宜的温湿度，暖通空调系统的能耗就是这种需求所消耗的能量。
　　暖通空调系统能耗包括建筑物冷热负荷引起的能耗、 新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗、 室外气候条件、 室内设计标准、 以及其他设备照明等因素都对暖通空调系统的能源消耗有重要的影响。
　　2.暖通空调系统耗能的特点
　　暖通空调系统的能耗与其它建筑能耗相比有一些特点：首先，能量使用效率受到系统设计、 选型 、运行管理等因素的影响，如果系统设计不合理将会降低能源消耗效率。 其次，室内空气环境的冷热质量也会影响到暖通空调系统的质量 这就要求尽可能多的利用现有天然能源，如太阳能、 风能 、地热能等作为补充。 第三，暖通空调系统的冷热是通过交换形式完成的 。因此，针对这一特定热点，可以采用冷热量回收的方式来节能减排，从而提高能源的使用效益。
　　二、暖通空调系统节能问题
　　1.系统设计的问题
　　从某种程度上讲，暖通空调系统的设计方案对系统的节能降耗有着直接的影响。但是实际工程项目中，受设计周期的影响，使得工程师没有机会进行详细的设计、比较得出最佳耗能方案，从而导致暖通空调系统存在投入大能耗高的弊端。因为系统的设计通常是以最大负载留有一定余量的原则进行设计，但是在实际运行过程中，其负载程度要远远低于额定负载。相关数据统计，一年中一半的时间其实际负载只有一半，这个过程中的浪费是非常惊人的。而对于供热系统而言，如果原系统方案存在问题，则会导致后续的运行、调节出现很多不足，比如水力严重失调、不容易进行温度控制及热计量，而空调供暖系统的水力失调则是造成用户环境冷热不均以及能量消耗增加的重要原因。一些与泵站距离较远的用户因为进、出水的压差相对较大，供水量不足，其运行方式存在小温差、大流量的问题，对用户的采暖及能耗均会产生不良影响。
　　2.运行管理的问题
　　在传统的观念中，多数人都会认为暖通专业技术的施工是建筑工程中的次要工程，因此暖通空调系统的施工人员无论是专业技能还是经验素质均相对欠缺。由于没有专业的理论知识做基础，因此无法解决实际施工中所遇到的技术性问题，从而为系统后续的运行管理埋下隐患，提升了系统的能耗。一些施工单位的管理者也会存在这种认识，认为暖通空调系统只要在设计、施工等方面符合标准即可，而系统的运行管理往往被忽略，因此维护人员的技术水平比较低，很多人不具备系统管理的专业知识，不了解如果按照环境参数进行系统调节以降低系统能耗，因此造成系统能耗过高。
　　三、暖通空调领域节能的措施
　　1.合理规范设计暖通空调系统
　　空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。 整个暖通空调系统是一个庞大复杂的系统工程，系统的设计合理与否直接关系和影响到系统的使用性能和使用效率 。因此，要加强对暖通空调系统的设计的合理性，以用户为中心，考虑用户的需求和偏好，真正的做到为用户着想，为用户服务，保证其在高效经济状态下运行。
　　2.采用新型节能舒适健康的空调方式
　　影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的 。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大 。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热(如低温地板辐射采暖)，此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12~14度，而传统方式一般在18~20度，显然后者比前者具有显著的节能效果 ，在夏季也有类似的结果。
　　3.提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗。 空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、 湿度 、风速、 环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。 以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度 。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接 。当环境变化时对环境的调控不迅速，人体感到不舒适 ，空调系统的这种调控方式不节能。 热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础 。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用 PMV或 SET指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。
　　4.推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
　　随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源 的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。 如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的 COP值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降 。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
　　5.改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失
　　我们知道对于暖通空调系统而言， 通过维护结构的空调负荷占有很大比例， 而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小。 所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中， 首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。 我们可以通过以下几方面来实现：
　　(1)控制窗墙比
　　由于外窗的耗热量占总建筑物总耗热量的35-45%， 因此， 在保障采光的前提下 ，合理确定窗墙比十分重要， 一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字： 北向25%， 东、 西向30%，南向35%。
　　(2)提高门窗气密性
　　房间换气次数由0.8h-1 降到0.5h-1, 建筑物的耗冷可降低8% 左右, 因此设计中应采用密闭性良好的门窗 。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。
　　(3)外墙外保温建筑的推广应用
　　经过多年的实际应用， 证明采用该类保温系统的建筑， 无论是从建筑物外装饰效果还是居住的舒适程度， 是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术。
　　暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分， 暖通空调系统的节能不仅关系到人类的健康和安全， 关系到人们的工作效果和产品质量，而且还关系到国家能源安全 、资源消耗和环境污染。同时， 作为一位暖通专业工作者， 我们有义务使暖通空调系统具有并发挥经济性 、节能性、 安全性、 舒适性和美观性的功能， 使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。
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