摘要：隨著暖通空調日益普及，暖通空調系統的能量消耗占整個建筑耗電量的50%以上，但目前絕大多數空調處在低效運行，能源浪費嚴重。本文首先分析了暖通空調節能設計的方向，其次提出了暖通空調節能設計中存在的問題，最后闡述了暖通空調領域節能設計的方法。

　　關鍵詞：暖通空調,節能設計,問題

　　一、暖通空調系統節能的設計方向

　　1、要合理的選擇熱源系統。在設計暖通空調節能系統時,要根據具體的工程建筑選擇實用有效的熱源系統。一般來說,當前國內市場上的熱源種類主要有熱電站、熱泵、直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組、小型鍋爐、區域鍋爐房等。而從能量利用效率上來看,其中以熱電站的效率最高,其次是熱泵技術。

　　熱泵是以大自然中蘊藏著大量的較低溫度的低品位熱能為熱源,如以大氣、地表水、地熱或工廠排放的廢水(氣)為熱源,通過壓縮機的工作從這些熱源中吸取其中蘊藏著的大量較低溫度的低品位熱能,并將其溫度提高后再傳給高溫熱源。熱泵按熱源的不同可分為:空氣源(風冷)熱泵。目前的產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組。地源熱泵(尤其是土壤型)可以節能30 %左右,而直燃型溴化鋰吸收式機組供熱式的效率相當于燃油或燃氣鍋爐,對于鍋爐房來說,大型區域鍋爐房明顯優于小型鍋爐。通過這些科學的分析,設計人員在設計暖通空調節能系統時,就可以根據工程建筑自身的情況,選擇合理的可行的熱源系統,因為不同地域不同建筑工程的需要和條件不一樣,所以從設計階段開始就必須注意對熱源的選用。

　　2、在設計時必須考慮到減少熱媒介輸送過程中能耗的主要措施。一是在設計要求材料的選用上,可以制定選用保溫效果好的新型保溫材料對管道進行保溫節能,如在設計上采用熱水預制保溫直埋管等。二是在能力的輸送系統管理的設計上,可以選用計算機系統對供暖系統進行全面的水利平衡調試,采用以平衡閥及其專用智能儀表為核心的管網水力平衡技術,以便科學有效的實現對管網流量的合理分配和控制,進一步提高輸送能量的效率,以達到節能的效果。三是在設計時考慮實用性強的動力傳輸系統,力求在設計時對動力系統的優選,以保證在實際施工和使用中實現節能的效果。可以選用效率高、部分負荷特性好和大溫差、低流速、低摩阻管道,輸送效率高的載能介質的動力設備,這樣就可以有效的減少輸送過程的能耗,從而提高輸送效率,既改善供暖質量又節約能源。

　　3、在設計上合理選擇采暖、通風與空調相結合的節能系統,采用科學的空調方式有效的降低負荷。根據具體工程建筑的需要,依據技術標準,在設計時應注意朝向、周邊區與內區、使用功能的差異等對系統進行選擇和劃分,同時要考慮分開設置或分環設置以便于控制、調節及管理。比如在采暖中散熱器宜明裝在外墻窗臺下,散熱器表面涂料及安裝形式、南北向房間系統宜采用分環設置等措施。在通風空調系統的設計上,采用不同朝向、內外區系統應分開設置或分環設置,或采用多分區新風機、多分區空調機系統,對內外區分別輸送不同參數的風,風量也可分別調節與控制,從而避免不同區域出現過冷或過熱的能量浪費現象。例如變風量(VAV)系統、變露點送風系統、輻射板供冷與供熱系統、變水量系統、水環熱泵系統、變制冷劑流量(VRV)系統、多分區新風機、多分區空調機系統等都具有節能的優點,分析環境控制場合的特點和各種系統具有的特點,使二者有最佳的配合,從而達到既經濟又節能的目的。在通風空調系統的氣流分布模式的設計上,可以選擇具有節能優點的氣流分布模式,如下送風模式、置換通風模式等。

　　二、暖通空調節能設計中存在的問題

　　1、供暖入口設置過多。設置供暖入口時,既要考慮室內供暖系統的合理性,又要考慮與室外管線銜接的合理性,不能只圖室內系統設計方便、省事,而不顧及室外管網系統。然而,有的工程供暖入口設置過多。

　　2、供暖系統設計不合理。供暖系統設計存在不合理之處:①有的供暖系統由1條主立(干)管引進,分幾個環路,分環上不設閥門,給系統運行調節、維修管理造成不便。②有的供暖管道布置不合理,與建筑專業不易協調,或供暖立管直接立在窗子上,既影響使用,又不雅觀;或者供暖水平管道敷設在通道的地面上,既影響行走,又不便物品放置。③有的供、回水干管高點漏設排氣裝置,一旦集氣,難以排除,影響系統使用。④有的供暖系統為同程式,一個環路單程長300 m,致使供、回水干管坡度很難達到規范規定的不小于0.002的要求。⑤有的供暖系統為雙側連接,兩側熱負荷及散熱器數量相差懸殊,而兩則散熱器供、回水支管卻取用相同管徑,兩側水力不平衡,難以按設計流量進行分配。

　　3、排風系統設計不合理。如某工程地下室的暗廁(衛生間)等若干個生活用房和設備用房設一排風系統,水平風管長60 m,斷面只有200mm×200 mm,風阻較大;選用屋頂風機排風,卻將風機安裝在外墻上,顯得很不協調。還有的工程的地下室設若干個包間(均為暗房),各包間均采用吊頂排氣扇,排風經數十m長的水平風管排出室外,風管斷面僅有150 mm×150mm,阻力大,排風效果差。

　　4、空調系統的選擇不合理。如某工程設有指揮大廳、會議廳、計算機房等,此類性質的用房,理想的空調系統應是低速風道系統,而設計卻采用了風機盤管系統,且未設新風補給系統,顯然是不合理的。又如某工程甲方要求部分房間室內設計參數為:冬季tn=18~22℃,φ=55%±5%,夏季tn=25~26℃,φ=60%±5%;另一部分房間tn=22±2℃,φ=40%~60%,潔凈級別小于10 000級,新鮮空氣40~60 m3/(h·人)。對這兩類性質的用房,設計上統統采用了風機盤管系統,且未設新風補給系統。這樣的系統滿足不了甲方所提的要求。

　　三、暖通空調領域節能設計的方法

　　1、精心設計暖通空調系統，使其在高效經濟的狀況下運行

　　暖通空調系統特別是中央空調系統是一個龐大復雜的系統，系統設計的優劣直接影響到系統的使用性能。例如系統往往都是按最大負荷設計的，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統各部分的設計不能滿足部分負荷運行的要求，那系統的能耗是很大的。又如新風系統的設計，系統應該能隨著室外氣象參數的變化改變新風量，以最大限度地縮短主機的開啟時間。可以說空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。

　　2、改善建筑維護結構的保溫性能，減少冷熱損失

　　我們知道對于暖通空調系統而言，通過維護結構的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。

　　3、提高系統控制水平，調整室內熱濕環境參數，盡可能降低空調系統能耗

　　空調系統特別是舒適性空調系統對人體的作用是通過空氣溫度、濕度、風速、環境平均輻射溫度進行的，人體對環境的冷熱感覺是這些環境因素綜合作用的結果。以往的空調控制方式僅僅是測控空氣的溫度濕度，甚至僅空氣溫度。顯然是不全面的，勢必帶來許多問題，如空調系統對人體的作用不直接、當環境變化時對環境的調控不迅速、人體感到不舒適、空調系統的這種調控方式不節能。熱濕環境研究成果的應用，為我們采用新的控制方式方法提供了理論基礎。如果采用舒適性評價指標即體感指標作為空調系統的調控參數，如采用PMV或SET*指標對空調系統進行調控，不僅可以解決傳統控制方法存在的弊病，而且可以實現大幅度的節能，據我們的初步研究表明，采用這種控制方法可使空調系統在人體舒適的條件下節能30%左右。

　　4、推廣應用使用可再生能源或低品位能源的空調系統

　　隨著空調系統的廣泛應用，空調對不可再生能源的消耗將大幅度上升，同時對生態環境的破壞也在日趨加劇。如何利用可再生能源及低品位能源已經成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統就是在這種形勢下發展起來的，它利源地下恒溫層土壤熱顯著提高空調系統的COP值，使得同等制熱(或制冷)量下的系統能耗大幅度下降。另外，利用太陽能供熱或制冷技術也在開發研究著。

　　5、開展冷熱回收利用的研究運用工作，實現能源的最大限度利用

　　目前許多空調系統冷熱回收利用研究也在蓬勃開展，如空調系統排風的全熱回收器，夏季利用冷凝熱的衛生熱水供應等，都是對系統冷熱的回收利用，顯著提高了空調系統能源利用率。

　　四、結束語

　　總之,只有克服暖通空調系統節能設計在目前存在的問題,才能實現暖通空調的經濟性、節能性、安全性、舒適性和美觀性的作用。此外,在暖通空調系統節能技術的研究方向上必須與世界接軌,從實際使用上實現暖通空調系統的節能。