试论暖通空调系统设计中的节能措施与环保技术
摘 要：随着能源及环境问题的日益严峻，暖通空调系统中的节能与环保问题成了当前研究者关注的热点。论述当代暖通空调系统对新能源、新技术的开发与应用，并对未来空调系统发展的方向进行展望。
关键词：暖通空调 节能 环保
中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-065-02
1 前言
暖通空调具有净化室内空气、调节温湿度等重要作用，近年来广泛应用于公共建筑、商用建筑和高端住宅中。然而，随着生态环境问题和能源危机问题的日益严峻，对于石油、煤炭等不可再生能源的开采及使用也引发了全社会的共同关注。根据相关数据统计：空调所占据的电源能耗占家庭用电的60%左右，约占社会总能耗的20%。此外，由于近年来建筑物密闭性的增加，以及各种装饰材料的使用，使得室内甲醛、苯、胺等化学污染物含量往往超过国家规定标准，并对人体健康造成了极大的影响。为了有效地解决上述问题，需要广大技术人员加强节能与环保技术在暖通空调系统中的研究，不断提高空调系统的节能设计水平与运行管理水平，采用各种节能措施降低空调系统的运行能耗和费用，并大力开发可各类环保技术在暖通空调系统中的应用。
2 暖通空调系统设计中的节能措施
2.1 根据实际情况完善系统设计
暖通空调系统设计性能的优劣直接关系其使用效果与功能发挥。利用新方法来改善原有空调系统的设计，能够使其运行更加经济、科学，从而实现空调系统运行效率与能源消耗的同步优化。在实际工作中，设计人员应结合所在地的气候、温度变化等选取适宜的方案。如新风系统的设计，在气候相对炎热的南方城市可采用全新风来制冷，而对于冬季寒冷的北方城市，则需要采用混合式供冷的方法。
2.2 通过控制措施改善系统能耗
保温是暖通空调系统工作中不可缺少的一部分，一般情况下空调保温系统的研究和传热系数分析通常都是以空调系统的负荷大小为依据，这对于工作中存在的能耗损失有着极为有效的控制优势，针对门窗等容易散热的建筑结构也要进行控制与分析。此外，空调输送系统形式的选择，直接影响冷、热源能耗和动力能耗。在办公、商业等大型公共建筑里，技术人员可采用变风量空调系统，一般情况下可实现约50%的节能。
2.3 提高系统控制力度
空调系统可对空气的温度、风速、湿度以及环境的辐射温度等要求进行控制，并模拟人体对环境冷热感觉进行综合的分析和探讨。技术人员可基于环境舒适性的要求来对房屋的室内环境进行总结和评价，从而设置一个能够满足室内环境要求的空调系统，并将室内空气中存在的微生物进行处理。通过提高空调系统的控制能力，可实现约30%的节能。
2.4 注重围护结构和建筑规划的影响
围护结构包括外围护结构（屋面、外墙和窗户等）和内围护结构（地面、顶棚、内隔墙等）。由于围护结构的传热热损失在建筑物总体热损失中所占比例较大，因此改善围护结构性能对于建筑节能具有十分重要的意义。此外，建筑规划设计是建筑节能设计的重要方面，规划人员应从建设选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究，从而形成有利于节能的居住环境。
3 暖通空调系统设计中的环保技术
3.1 新兴环保能源
目前，暖通空调的设计人员正在开展新兴环保能源的研究。天然气的使用能够减少CO2和SO2的排放量，从而降低对环境的污染和对人体健康的危害；此外，将地源热、太阳能、自然风、海洋能等各种可再生资源应用于暖通空调系统，也是当前的一个研究热点。地源热泵空调通过冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量向建筑提供热能，夏天向天然资源释放热量给建筑物供冷的工作原理，目前应用于居民住宅、学校以及商业建筑的建设当中，在我国沿海地区发展前景非常广阔。太阳能空调利用太阳光辐射进行制冷工作，它的使用不会产生氟利昂等破坏大气环境的有害物质。
3.2 低温地板辐射采暖技术
低温地板辐射技术目前较多地应用在居民住宅的冬季供暖当中，该技术通过在地板中埋设热水管的方式，使得冬季供暖的热量从地面辐射到室内。由于热量是以对流的方式从下方向上方传递，从而让室内的人们感受到脚暖的同时保持头顶的凉爽。低温地板辐射采暖技术不仅舒适性好，而且能减少扬程，有效节省空间，方便计量改造，从各方面节省了维修费用，可作为暖通空调的辅助替代技术。
3.3 新型环保技术及替代制冷剂的发展
热回收技术是将空调机组排放出的热量进行回收，避免排风系统直接将空调房内的空气排出室外造成能量的浪费。此种技术可以有效减少热污染，同时通过对热量的回收再利用也获得了变废为宝的效果。此外，由于制冷剂氟利昂的使用对臭氧层造成了极大的破坏影响，因此通过人工合成制冷剂 HFCs的使用，可有效保护臭氧层，从而避免紫外线对人类造成过于强烈的辐射伤害。
4 节能环保型暖通空调的未来发展
4.1 选择合适的冷热源
合理配置暖通空调系统的冷热源，可实现节能与能源合理利用的同步协调。中央空调常见的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉、热泵型机组和溴化锂吸收式机组三种类型。水冷冷水机组加锅炉在设计工况下能效比较高，一般为 3.7～5；热泵型机组在设计工况下其能效比约为3，但具有良好的节能和环保效果；溴化锂吸收式机组的能效比较低，适用于有大量生产废热和余热的情况。
4.2 蓄冷空调系统
在根据不同时间实施差异电价的地区，对用电消耗较大的企业来说，可利用蓄冷空调系统完成能量的储存、释放，从而调节企业内部的电力负荷工作，并产生良好的经济效益和社会效益。蓄冷空调系统一般利用冰和水两种介质。当电价低廉时，蓄冷空调开启一制冷机组进行制冰并储存能量；当电价较贵时再进行融冰从而释放能量，这样的方式能够有效降低用电成本，此外用共晶盐作为蓄冷介质的技术也在研究阶段。
4.3 采用变频系统
空调系统的设计中通常会留有20%-25%范围内的设计余量，然而实际中空调设备的运行极少会达到全负荷工况。如果空调设备的运行不能随着负荷的降低进行适当调整，则会造成能量的浪费。通过使用变频技术使空调设备的输出功率随负荷的变化而变化，则可以起到改良空调系统工艺、降低能耗、节省运行成本的综合作用。此外，建筑物由于使用情况、室外气候等的变化，也会影响空调的实际负荷。随着工业变频器与暖通空调的技术结合，可通过对水流量、风量及主机等的变频控制调节实现与空调负荷的实时匹配，从而产生显著的节能效益。
5 结束语
近些年来，随着城市化高速发展的同时建筑能耗也在逐年增加，在一些发达国家，由建筑能耗造成的环境污染和生态问题占据社会总能耗的40%以上。在目前的建筑能耗中，其主要的能耗方式有空调系统、照明系统、采暖系统等。而空调系统在这些能耗系统中占据了30%～50%左右，且这个数值随着近年来社会发展和人民对生活质量要求的提高而不断上升。因此，在目前社会发展中人民在满足室内空气适宜和舒适的同时，更是不断的对空调系统进行优化和调整，使得空调系统能够在运行的过程中顺应时代发展潮流进行，从而避免了由空调系统造成的能源损耗和浪费，这对于节能建筑概念的实施和落实有着重要的作用与意义，同时更是促进建筑行业快速、持续发展的重要举措。未来，相关技术人员应不断地研究和发展新的环保节能技术，使暖通空调系统能够更好地服务我们的生活。
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