摘 要：隨著現代人們的生活理念和方式的多樣化、細節化，對于建筑物內的環境要求也日益增加。舒適和高品質的居住環境成為人們追求的趨勢。暖通空調系統的節能已經不再是新興問題。因而，暖通空調技術的創新勢在必行，暖通空調行業其新產品、新技術、新材料的發展與創新，在今后的建筑發展中起著至關重要的作用。

　　關鍵詞：暖通空調,節能,設計

　　一、暖通空調系統能耗的構成及主要特點

　　隨著我國國民經濟的迅速發展，能源和環境問題日益凸顯，城市化的飛速發展和人們生活水平的提高，使建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，部分發達國家已達到40%。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通風、空調、照明、電器和熱水供應等需求方面的能耗，用于暖通空調的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。為了維持建筑物內部空氣環境適宜的溫濕度，現代建筑中通常采用設置暖通空調系統來保證這一需求，而所消耗的能量即為暖通空調系統的能耗。這部分能耗中包括建筑物冷熱負荷引起的能耗、新風負荷引起的能耗及輸送設備(風機和水泵)的能耗。

　　影響暖通空調系統能耗的主要因素有室外氣候條件、室內設計標準、圍護結構特征、室內人員及設備照明的狀況以及新風系統的設置等。暖通空調系統的能耗還有幾個特點，表現在：第一，系統的設計、選型、運行管理的不合理，將會降低能量使用效率。第二，維持室內空氣環境所需的冷熱能量品位較低且有季節性。這就使在具備條件的情況下有可能利用天然能源來滿足要求，如太陽能、地熱能、廢熱、淺層土壤蓄熱等。第三，暖通空調系統涉及到的冷熱量的處理通常以交換形式處理，這就可以采用冷熱回收的措施來減少系統的能耗，有效利用能量。

　　二、暖通空調系統的節能途徑

　　1.改善建筑保溫性能。對于暖通空調系統而言，通過維護結構的(冷熱負荷)空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數的大小，亦即決定通過維護結構的(冷熱負荷)空調負荷的大小。所以在國家出臺的建筑節能設計規范和標準中，首先要求的就是提高維護結構的保溫隔熱性能。提高系統控制水平，調整室內熱濕環境參數，盡可能降低暖通空調系統能耗。

　　2.引進新型節能技術。影響人體熱舒適性的環境參數眾多，不同的環境參數組合可以得到相同的熱舒適性效果，但不同的熱濕環境參數組合空調系統的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統的空調方式，把整個室內的空氣加熱，通過空氣實現人體與環境的熱濕交換，就需要較高的空氣溫度，此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果我們根據熱濕環境的研究成果，改變傳統的空調方式，增加輻射熱，此時所需要的空氣溫度顯著下降，一般可達到12℃～14℃，而傳統方式一般在18℃～20℃，顯然后者比前者具有顯著的節能效果。在夏季也有類似的結果。

　　3.強化系統的運行水平。對暖通空調專業的操作人員進行培訓，提高管理人員的專業水平和業務技能，使其具備必須的暖通空調基本理論常識，實行空調操作人員操作證制度，對沒有達到考核要求的，應重新培訓，考核合格后才能上崗。同時提高管理人員的素質，增強其責任心，這樣管理人員才有能力根據室外參數的變化進行相應的調節，達到設計要求的節能效果。

　　三、結合設計，需要重視和探討的幾個發展方向問題

　　由于暖通空調技術的發展和變化，特別是建筑市場競爭激烈，業主需求日益現代化、多樣化、重視國外技術的移植與引進，而節能、環保、綠色等概念的影響及我國能源結構的調整，對暖通空調設計的挑戰越來越嚴峻。因此，如何結合設計的需要，重視相關技術，并有選擇而合理的應用在我們的設計中，滿足業主要求，提高設計水平，是我們必須努力做到的。

　　1.重視CFD技術的應用

　　CFD是英文Computational Fluid Dynamics(計算流體動力學)的簡稱。它是伴隨著計算機技術、數值化計算技術的發展而發展起來的。CFD相當于“虛擬”地在計算機上做實驗，用以模擬實際的流體流動與傳熱情況。而其基本原理則是數值求解控制流體流動和傳熱的微分方程，得出流體流場在連續區域上的離散分布，從而近似地模擬流動情況。

　　因此，CFD是一種模擬仿真技術。在暖通空調領域，近年來，經過高等院校、科研和設計單位的共同努力，在模擬予測室內外或設備內的空氣或其它工質流體的流動情況的應用方面，越來越多。CFD可以對一些高大空間、公共建筑(體育場館、大型音樂廳堂)、地鐵等通風空調空間的氣流組織設計，以可視化的方式將速度場、溫度場，用動態或靜態予以展示;對一些建筑小區或建筑群(如：CBD地區)的二次風、熱環境等進行模擬分析，以求能設計出合理的建筑風環境;暖通設備的質量的提高、性能的改進，也可以借助CFD得以實現。

　　CFD以成本低、速度快、資料完整且可以模擬各種不同工況的特點，成為分析和競標工程項目的有力工具。許多設計院都在奧運及相關工程中，應用了CFD分析，并配以彩色的溫度場、速度場圖示，得到業主好評。清華大學開發了通用三維流動與傳熱的數值模擬程序STACH-3，同濟大學、湖南大學及北京工業大學在CFD方面也都作了不少開拓性工作。北京市建筑設計院，專用設置了CFD應用機構，用以解決重大項目投標和設計上的難題，推動了設計水平的提高。

　　2.重視水源熱泵技術的應用

　　近幾年，隨著空調節能和環保要求的日益迫切和嚴格，在北美和北歐等國相當普遍與成熟的水源熱泵空調系統，在我國從起步階段而得到較快發展。我國在水源熱泵理論探索、試驗研究、產品開發和工程項目的應用上，都取得了可喜的成果。

　　水源熱泵分為兩大類，即水環熱泵和地源熱泵。后者又分為土壤源熱泵和地(表)下水熱泵。目前發展較迅速的主要是地(表)下水熱泵。其特點是利用淺層低溫地能(熱)，一般溫度相對恒定(<25℃)，經過熱泵提升至建筑物采暖需要的溫度(50℃～60℃)。熱泵能效比高(一般COP可達3～5)。而這種能量地下儲量巨大，且可以再生。夏季制冷時，將熱量排入地下;冬季供暖時，在地下取熱，同時將冷量排入地下，循環利用。澆層地能的采集，主要是在合適的條件下，通過打井抽灌淺層地下水來實現的。

　　我國地下水四季不同地區，一般為6℃～24℃，基本恒溫。采集地下低品位水時，基本原則是只用其熱，不用其水，用后必須回灌。

　　地下水源應當保證水量充足，水溫適當，水質良好，供水穩定，易于回灌。且要加以監控，嚴防污染和浪費。地下取水深度多在100m左右，含水層厚度一般應大于5m;冬季地下水溫不應低于10℃;地下水含砂量應為1/200000;回灌水基本與抽水水質相同。

　　地下水的抽取與回灌方式，目前分為“單井抽灌”和“異井抽灌”方式。

　　從目前情況來看，在城市密集區，采用“單井回灌”技術，有較明顯優勢。這是因為井距小，約10m左右，管路敷設距離短。同時，井深多為100m左右，有利打井。系統中無單獨的回灌井、沉砂井和溢流井，管理、維護、調試相應簡單。

　　3.關注蓄冰空調與低溫送風

　　近年來，由于經濟的快速發展，我國電力供應在部份省市出現緊張、短缺的局面。因此，空調用電的節省對緩解夏季用電緊張，十分重要。特別是電力系統采取了分時電價，鼓勵合理用電，以解決電力負荷的峰谷差現象。而蓄冰空調技術是重要方法之一。

　　蓄冰技術是采用制冷機和蓄冰裝置，在電網低谷時的廉價電費計時區域，進行蓄冰作業;而在空調高峰負荷時，將所蓄冰冷量釋放的成套技術。蓄冰技術要合理選擇蓄冰介質、蓄冰裝置與設計系統組合，利用優化的傳熱手段，通過自動化控制，周期性地實現高密度的介質蓄冰與合理的冷量釋放。

　　但蓄冰技術的推廣，存在著造價較高、管理復雜、運行成本高、占地面積大、取冰較難掌握等問題，這需要設計、設備制造商及運行管理部門，不斷實踐，提高水平，予以完善。同時，很重要一個方面，是電力部門要進一步給予優惠政策，使蓄冰系統回收年限縮短(一般應為5年或特殊情況不大于7年為限)。使業主在經濟上得到實惠，以支持電網削峰填谷。

　　因此，為解決電力緊張，以及夏季電力系統削峰填谷的需要，不少地方和業主，將對蓄冰技術的應用提出要求，我們應當進一步作好技術、經濟的準備和研究，適應蓄冰技術的發展。

　　4.重視大規模建筑群的能源多元化和多路能源的供應，實現電力和燃氣的互補

　　由于空氣調節的作用，既要滿足人民生活質量提高需求，又要滿足工業，特別是高新技術產業的保障需求，因此空調與室內空氣品質、人居環境的健康，與工作和生產效率、高新技術產品質量，甚至與城市經濟運轉和環境的安全等方面，關系愈加密切。

　　空調使用的季節性、間歇性和不穩定性，對于任何城市而言都造成了能源供應的巨大壓力。因此，在有電力與天然氣供應的大型建筑群，應考慮合理匹配冷、熱源，使電力和天然氣的使用上，能達到“雙贏”。這是一個值得認真對待的課題。

　　燃氣空調的特點是：

　　⑴ 可幫助削去夏季電力負荷高峰，而同時又填平燃氣負荷的低谷，從而有效地提高發電設備和燃氣設備的利用率，提高投資效益。

　　⑵ 如果將一部份不穩定空調負荷轉給燃氣，將大大提高電網供電質量和安全。

　�、� 相對于傳統的集中式供電方式而言，分布式供電將發電系統以小規模(數千千瓦至50MW的小型模塊式)、分散的方式布置在用戶附近，獨立地輸出電、熱和冷量，可以提高供電可靠性。

　　⑷ 燃氣空調和熱電冷聯產技術以天然氣為燃料，可以大大減少燃煤發電的污染物和溫室氣體的排放。

　　而發展天然氣空調的關鍵在于天然氣的價格，目前天然氣價格偏高，如果實行季節天然氣價差，將促進天然氣空調的發展。經測算，若天然氣為1.40元/m3.h時，直燃機使用成本基本可以與電力驅動的離心制冷機持平;若天然氣為1.80元/m3.h時，直燃機的使用成本基本與電力驅動風冷冷水機組持平。

　　目前，有不少項目的前期，業主都提出了熱、冷源多元化方案的要求。如：首都機場擴建工程設計方案，遵循以制冷為主輔以供熱的原則，確定以最大日負荷30000Rt為基準，針對電制冷+冰蓄冷、電制冷+冰蓄冷+直燃機、電制冷+直燃機和電制冷四個基本方案，經過對運行費用和初投資的綜合比較，最終確定了電制冷+直燃機的方案。實現了電力與燃氣的“雙贏”方案。

　　四、結束語

　　目前，全國各地電力十分緊張，但所需能量卻在迅速增長。因此，暖通空調系統節能在整個建筑節能中占有很重要的位置，只有不斷研究和發展新的環保節能技術，才能保證暖通空調系統與時俱進。與此同時，積累工程項目資料，搜集能源政策及相關價格，關注各種技術和設備的成熟度，認真作好技術經濟比較，作好調研，實事求是地結合項目的特點和情況，作出一個好的冷、熱源供應設計，將是暖通專業為主并與技經、動力和自控專業協作的共同結果。

　　參考文獻：

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