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【摘 要】节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。本文分别从暖通空调系统的设计，热能回收，可再生能源的空调系统以及暖通空调系统自控策略四个方面探讨了暖通空调系统节能设计的措施。
【关键词】暖通空调系统；节能设计；措施
1 暖通空调系统的设计
1.1 改善暖通空调系统的设计
空调系统的设计原则：一是供暖系统应保证各个房间(楼梯间除外)的室内温度能独立调控；二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能；三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
1.2 改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失
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。所以对于暖通空调系统而言，通过围护结构造成的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小。因此，提高维护结构的保温隔热性能在空调系统节能中是十分必要的。
1.3 提高系统控制水平
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，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。
2 开展热能回收工作，最大限度地利用能源
2.1 热回收装置
空调系统耗能的特点之一是大量余热的浪费。热回收装置可在空调系统运行过程中，使状态不同（载热不同）的两种流体，通过某种热交换设备进行总热（或湿热）传递，不消耗或少消耗冷（热）源的能量，完成系统需要的热、湿变化过程，从而达到节能的目的。在建筑物的空调负荷中，新风负荷所占比例比较大，一般占空调总负荷的25％～30％。为保证室内环境卫生，空调运行时要排走室内部分空气，必然会带走部分能量，而同时又要投入能量对新风进行处理。如果在系统中设置能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，提高空调系统的经济性。目前常用的做法有转轮式余热交换器、板翅式换热器、热管换热器、建筑结构蓄热(冷)、热回收环、热泵系统等热回收装置和系统。其中前四种属于直接接触式热回收装置，热回收环、热泵式两种则为间接式热回收装置。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用，其热回收效率比单一设备要高得多。工程中有转轮式热回收与热泵的联合工作系统，热管热回收与热泵的联合工作装置等。
2.2 热回收措施
2.2.1 排风余热回收
充分利用排风的能量，对其进行回收，从而对新风进行预冷或预热，减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。排风余热回收可分为显热回收和全热回收，热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翘式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。
2.2.2 制冷机组的冷凝热回收
制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，它能够供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。这样的系统既可以避免冷凝热排放到大气中造成热污染，又可以节省为提供热水而设的锅炉及其附属设备，避免了由于燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种效果明显，又有环保作用的节能技术。
3 加强可再生能源的空调系统的推广
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。地源热泵空调系统以及利用太阳能都是很好的节能措施。
3.1 太阳能的热利用是目前建筑中利用太阳能的主要利用形式。它包括被动式和主动式两种形式。被动式太阳能房的结构相对简单、造价低、不需要任何辅助能源，通过建筑方位合理布置和建筑构件的恰当处理，以自然热交换方式来利用太阳能。它是太阳能建筑发展的主流。主动式太阳房结构较为复杂，造价较高，需要用电作为辅助能源。采暖降温系统由太阳集热器、风机、泵、散热器及储热器等组成。此外，太阳能集热板、太阳能光电板发电技术等先进技术已经在建筑节能领域得到广泛的应用。在建筑外围护结构中还可采用太阳能集热墙，利用太阳能采暖。
3.2 地源热泵是一种利用地下浅层土壤的热资源，通过输入少量的高位能源（如电能）将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能中调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点，冬季把地能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖。夏季把地能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地源中。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
4 采用先进的暖通空调系统自控策略
暖通空调系统先进的自控策略，不仅可以保证暖通空调房间温、湿度控制精度要求，节约人力，而且是防止暖通空调系统多余能量损失，节约能耗的重要环节。随着电子技术、计算机和网络技术的提高，暖通空调系统的控制技术在软、硬件方面都有了迅猛发展。通过采用先进软件体系的暖通空调中央监控系统，可以实现系统的实时监控及长时间的统计分析(如绘制运行趋势图、编制并完善故障库等)，保证系统的节能运行。通过在线检测回风的CO2浓度来控制最小必要新风量，既能满足通风卫生要求，又能达到节能的目的。另外，一个可靠、精确、具有智能功能的计算机检测与控制系统可以依据室外气象条件与室内热湿负荷，在满足使用要求的前提下，确定最佳节能温、湿度控制方案和最节能的空气处理过程，使空调系统自动运行。采用先进的控制设备，也可以大大提高空调系统的运行效率。例如可编程恒温控制阀是目前设定控制温度的新型产品，它可以通过改变程序来设定、改变和存储多个数据。暖通空调系统使用者可根据个人需要设置每月甚至每天的控制程序让空调系统按预定的要求工作，在保证热舒适的前提下节能10％。开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证空调系统节能运行的有效措施。
5 结语
随着国内建筑和交通的高速发展，节能的重点已从工业逐渐转向建筑和交通。由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，因此暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全、工作效果和产品质量，还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。因此，我们有必要对暖通空调系统在节能方面存在的问题给予重视，使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用，使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。
参考文献：
[1]卜增文.绿色建筑的暖通空调设计[J].制冷与空调，2000.
[2]聂梅生.中国生态住宅技术评估手册[M].中国建筑工业出版社.2001.
作者简介：
李辉立（1983-），女，山东潍坊人，山东联创建筑设计有限公司助理工程师，研究方向:暖通；电话：13793179883。
胡晓菲（1983-），女，山东烟台人，山东联创建筑设计有限公司助理工程师，研究方向:暖通。
【关键词】暖通空调系统；节能设计；措施
1 暖通空调系统的设计
1.1 改善暖通空调系统的设计
空调系统的设计原则：一是供暖系统应保证各个房间(楼梯间除外)的室内温度能独立调控；二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能；三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
1.2 改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失
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。所以对于暖通空调系统而言，通过围护结构造成的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小。因此，提高维护结构的保温隔热性能在空调系统节能中是十分必要的。
1.3 提高系统控制水平
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，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。
2 开展热能回收工作，最大限度地利用能源
2.1 热回收装置
空调系统耗能的特点之一是大量余热的浪费。热回收装置可在空调系统运行过程中，使状态不同（载热不同）的两种流体，通过某种热交换设备进行总热（或湿热）传递，不消耗或少消耗冷（热）源的能量，完成系统需要的热、湿变化过程，从而达到节能的目的。在建筑物的空调负荷中，新风负荷所占比例比较大，一般占空调总负荷的25％～30％。为保证室内环境卫生，空调运行时要排走室内部分空气，必然会带走部分能量，而同时又要投入能量对新风进行处理。如果在系统中设置能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，提高空调系统的经济性。目前常用的做法有转轮式余热交换器、板翅式换热器、热管换热器、建筑结构蓄热(冷)、热回收环、热泵系统等热回收装置和系统。其中前四种属于直接接触式热回收装置，热回收环、热泵式两种则为间接式热回收装置。如果热泵与直接接触式热回收设备联合使用，其热回收效率比单一设备要高得多。工程中有转轮式热回收与热泵的联合工作系统，热管热回收与热泵的联合工作装置等。
2.2 热回收措施
2.2.1 排风余热回收
充分利用排风的能量，对其进行回收，从而对新风进行预冷或预热，减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。排风余热回收可分为显热回收和全热回收，热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翘式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。
2.2.2 制冷机组的冷凝热回收
制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，它能够供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。这样的系统既可以避免冷凝热排放到大气中造成热污染，又可以节省为提供热水而设的锅炉及其附属设备，避免了由于燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种效果明显，又有环保作用的节能技术。
3 加强可再生能源的空调系统的推广
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。地源热泵空调系统以及利用太阳能都是很好的节能措施。
3.1 太阳能的热利用是目前建筑中利用太阳能的主要利用形式。它包括被动式和主动式两种形式。被动式太阳能房的结构相对简单、造价低、不需要任何辅助能源，通过建筑方位合理布置和建筑构件的恰当处理，以自然热交换方式来利用太阳能。它是太阳能建筑发展的主流。主动式太阳房结构较为复杂，造价较高，需要用电作为辅助能源。采暖降温系统由太阳集热器、风机、泵、散热器及储热器等组成。此外，太阳能集热板、太阳能光电板发电技术等先进技术已经在建筑节能领域得到广泛的应用。在建筑外围护结构中还可采用太阳能集热墙，利用太阳能采暖。
3.2 地源热泵是一种利用地下浅层土壤的热资源，通过输入少量的高位能源（如电能）将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能中调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点，冬季把地能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖。夏季把地能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地源中。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
4 采用先进的暖通空调系统自控策略
暖通空调系统先进的自控策略，不仅可以保证暖通空调房间温、湿度控制精度要求，节约人力，而且是防止暖通空调系统多余能量损失，节约能耗的重要环节。随着电子技术、计算机和网络技术的提高，暖通空调系统的控制技术在软、硬件方面都有了迅猛发展。通过采用先进软件体系的暖通空调中央监控系统，可以实现系统的实时监控及长时间的统计分析(如绘制运行趋势图、编制并完善故障库等)，保证系统的节能运行。通过在线检测回风的CO2浓度来控制最小必要新风量，既能满足通风卫生要求，又能达到节能的目的。另外，一个可靠、精确、具有智能功能的计算机检测与控制系统可以依据室外气象条件与室内热湿负荷，在满足使用要求的前提下，确定最佳节能温、湿度控制方案和最节能的空气处理过程，使空调系统自动运行。采用先进的控制设备，也可以大大提高空调系统的运行效率。例如可编程恒温控制阀是目前设定控制温度的新型产品，它可以通过改变程序来设定、改变和存储多个数据。暖通空调系统使用者可根据个人需要设置每月甚至每天的控制程序让空调系统按预定的要求工作，在保证热舒适的前提下节能10％。开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证空调系统节能运行的有效措施。
5 结语
随着国内建筑和交通的高速发展，节能的重点已从工业逐渐转向建筑和交通。由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，因此暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全、工作效果和产品质量，还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。因此，我们有必要对暖通空调系统在节能方面存在的问题给予重视，使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用，使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。
参考文献：
[1]卜增文.绿色建筑的暖通空调设计[J].制冷与空调，2000.
[2]聂梅生.中国生态住宅技术评估手册[M].中国建筑工业出版社.2001.
作者简介：
李辉立（1983-），女，山东潍坊人，山东联创建筑设计有限公司助理工程师，研究方向:暖通；电话：13793179883。
胡晓菲（1983-），女，山东烟台人，山东联创建筑设计有限公司助理工程师，研究方向:暖通。