试论建筑暖通空调系统节能技术的应用

谈慧

摘要：随着科技的发展，暖通空调也已普及，而暖通空调的耗能非常大，人们对空调提出了更高的要求就是节能，针对目前如何使得暖通空调能在节能的基础上而高效运行时行业关注这一焦点问题，本文对暖通空调系统的节能措施做了主要讨论。

关键词：暖通空调；节能技术；能耗

现代建筑的一个特征就是室内环境的人工气候化，即利用人工的手段在室内创造各种环境，满足生产、工作和生活的需要，这一过程需要消耗能量来得以实现。国内通常意义下的建筑能耗是指建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗。随着我国城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，建筑能耗所占社会商品能源总消耗量的比例也持续增加。目前的比例已从1978年的10.0%上升到了近年来的26.7%左右，而暖通空调系统（指采暖、通风、空调等系统）的能耗则是其中的重要组成部分，在其中占50.0%～60.0%。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来一系列严重的环境问题，二氧化碳、硫化物、烟尘、氮氧化物等的排放量增加和酸雨现象频繁发生，对自然生态环境和社会的可持续发展造成了极大的影响。如果能够采用节能技术，将现有暖通系统节能20%～50%是完全有可能的。因此，研究暖通节能技术意义重大。以下阐述了水地源系统及空调主机结合的节能应用、热回收机组、太阳能集热器系统以及三联供技术在节能上体现的应用。

一、水地源热泵技术广泛应用，打造高端住宅

水源热泵是一种新型节能、环保、经济可靠的空调方式，利用地温能源，冬天采用热泵技术原理，通过换热器将地下水中的热量提出用于室内采暖，而夏天则利用地下水带走热量，达到制冷效果，并可提供生活用水，是当代最经济的中央空调主机。它介于中央空调和分散空调之间的优化空调能源方式，它既具有中央空调合理利用能源，设备能效系数高，运行成本低和安全，可靠等优点，又具有分散空调调节灵活，方便，便于管理和收费等优点。

用水源热泵机组对城市生活污水、河水、湖水以及工业废水、油田回注水等进行余热回收，没有燃烧过程，不排放废水、废气、废物，节能及环保效益十分明显。现在，水源热泵技术在办公楼、宾馆、医院、饭店、别墅、住宅小区等建筑的制冷、采暖和中央空调的实际工程项目中正日益得到广泛的应用。

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。

而地源热泵技术作为高新技术的产品真正运用到住宅需求上并不多，将地源热泵技术运用到居住空间之中，在高端住宅市场上打造一个低碳、科技、环保项目，居民可以常年拥有四季如春般的居住体验。住宅室温常年保持在20-26度，空气湿度始终保持在30%-70%，24小时不断更新经过净化的健康空气，保持室内自然、清新，利用“地源热泵”系统打造四季如春的高端住宅，居住的品质感尊贵感由此而生。

二、风冷热泵空调热回收技术在节能上体现的应用

环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何在享受舒适的室内空气环境的同时付出最少的代价逐渐成为人类的共识，在这种背景下以环保和健康为主要特征的绿色建筑应运而生。尽可能少地消耗能源为建筑物创造舒适环境已经成为空调的发展方向，开发利用天然的冷/热源能够为空调带来节能和环保双重效益，因而越来越受到人们的重视。

我们身边的大气环境就是一个巨大的天然资源，可以随意获取和使用、对设备无害，是一种理想的天然冷热源。

空调在制冷的同时，根据能量守恒原理要将与制冷量相当的热量通过冷却塔或冷却风扇向大气中排放掉，此举除造成大气废热污染外，还会产生温室效应。而人们又要另外消耗高品位的电力、天燃气、燃油等能源来加热仅45℃的热水，表面上似乎没有热能的损失，实际上伴随着热能形式转换过程中的熵损失，已经是一种能源的浪费。能不能充分发挥高品位能量工作效率和利用低品位能量呢？

答案是肯定的，这就是利用热回收技术巧妙的在空调制冷的同时将被浪费的热能集中回收来制取卫生热水（或提供冬季采暖用热）。其方法就是在空调制冷压缩机出口侧高温高压制冷剂蒸汽与冷凝器进行热交换的部件前串联或并联一个换热设备（制冷剂在空调制冷循环中的物化状态及性质在此不再累叙），在废热没有被冷却塔或冷却风机排放到大气环境中去之前就将这部分热量回收提走，这样既保证了热量的有效回收再利用，又保护了大气环境免受热污染，而这部分回收的废热则可以用来加热卫生用热水，直接产生二次经济效益，一举数得。

在风冷热泵空调机上应用热回收技术时，夏天相当于增加了一个水冷却装置。水冷却效率比风冷却效率高，空调制冷机因此可节能10～15%，而且由于冷凝温度降低还可延长压缩机使用寿命。冬天热泵则转换为制热模式，为房间提供采暖用热媒水。在满足采暖需求的前提下还可以生产部分卫生用热水。在春秋季过渡季节，建筑物既无制冷要求、又无供热需要，则可以充分利用热泵设备的高效热转换效率来生产卫生热水。在满足热水加热要求的前提下，其余时间还可以对蓄热水箱进行循环保温加热，大大降低的运行费用。

热回收技术还使“一机三用”成为可能。利用热泵技术冬季向建筑物供暖、夏季向建筑物供冷、并可同时提供卫生热水，配以“四管制系统”还可以实现夏季无需投入锅炉的前提下同时制冷、供暖，大大提高了设备的综合利用率，性价比极高，其能源利用率为传统方式的2～3倍，投入1kW的电能可得到3～4kW以上的制冷或供热的能量（额定工况下）

对于我国这样一个人口众多、能源日益紧张，资金有限的实际状况，在室外气候条件合适的地区大力推广热泵制冷采暖和制卫生热水，是符合国家可持续发展战略的，也是充分保障使用方的社会效益及经济效益的。

三、太阳能暖通节能技术对太阳能的有效利用

根据对一次能源替代趋势的研究结果表明，到公元2050年，核能将占第一位，太阳能占第二位；到二十一世纪末，太阳能将取代核能占第一位。这种趋势的本质是：能源发展从粗放型利用向技术型转化，从环境污染向环境保护转化。

太阳能供暖利用太阳能转化为热能，通过集热设备采集太阳光的热量，再通过热导循环系统将热量导入至换热中心，然后将热水导入地板采暖系统，通过电子控制仪器控制室内水温。在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现。春夏秋季可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水。太阳能供暖工程的寿命可达20年以上，一般5年内就可收回成本，长达15年以上的免费享用尽显它的经济节能本色。系统组成：太阳能集热器；换热水箱；燃气锅炉（或者其他加热设备）；循环控制中心；温度控制器；地板采暖系统；生活热水系统。

四、建筑热电冷三联供技术

当天然气为城市中主要的一次能源时，与简单的直接燃烧相比，先由燃气发电，再用发电后的余热供热和制冷，可获得更高的能量利用率。这种方式通过大型建筑自行发电，解决用电负荷，提高了用电的可靠性，减少了长途输电损失。同时以余热的方式解决了供热和空调的能源問题。对于全年存在稳定的电负荷和稳定的热负荷或冷负荷的建筑，这种具有较高的节能效果和经济性。

暖通空调系统在建筑节能中占据着重要的位置，起着重要的作用。在节省能源、保护环境的大环境下，要采取各种节能措施，降低空调系统的运行能耗和费用。只要通过暖通空调专业人士的不懈努力，空调系统的节能降耗终会为社会做出有益的贡献。