摘要：随着我国城镇化进程的不断推进，不断新建各类建筑，作为建筑不可或缺的暖通空调系统发挥越来越重要的作用。空调系统在满足建筑内居住者需要的同时，也消耗了大量能源。有数据显示，我国建筑能耗占全国总能耗 35％左右，空调能耗又占建筑能耗 70％左右，在建筑能耗中排名第一。在当前国家大力提倡节能减排的形势下，开展暖通空调系统节能研究十分必要。鉴于此，本文主要分析暖通空调系统设计与运行节能。
关键词：暖通空调系统；设计；运行节能
1、空调系统能耗的构成
一般对于大型水冷空调系统而言，能耗由制冷主机、末端和输送系统的 3 部分能耗组成。对于暖通空调系统而言，其能耗最大的部分是冷水机组。冷水机组的额定功率从 100~1000kW 不等，其提供的冷冻水（7℃）为建筑提供冷量，供水温度的高低直接影响机组的负荷；末端为空气处理设备，通过空气间的冷热交换在夏季带走热量，在冬季供给热量。如回水温度高，则会增加机组负荷；输送设备一般包括水系统的水泵能耗和空气系统的风机能耗，水泵功率从 10~100kW，风机一般从 1~10kW，虽然单体功率相较于冷水机组较小，但数量较多，带来的总体能耗在空调系统中占有相当比例。
2、现阶段暖通空调系统主要存在的问题探究
2.1暖通空调系统设计上存在诸多问题
从技术的角度而言，空调系统节能情况与暖通空调系统设计水平之间存在着密切的关联性。受空调设计水平以及设计周期综合影响，空调系统的节能性越来越差，因为工程设计人员出于多种原因考虑，在进行具体设计时不能够从中选取最节能的设计方案，这就必然会导致空调系统节能性不尽如人意。
2.2运行管理的问题
从理论的角度而言，即使是按照理想的条件去控制空调系统的运行状态，依然无法确保空调的 COP 水平始终处于最高状态。由于部分空调技术人员和消费者对空调的调节和操作水平有限，不懂得暖通空调系统需要根据周围环境的气象参数进行优化调整，殊不知通过上述操作可以适量地缩减空调压缩机的启动时间，当然也就有利于空调节能性能的提升。
3、暖通空调系统设计与运行节能
3.1设计阶段的节能措施
（1）冷热源合理选择
冷热源选型是暖通空调系统设计的关键性工作之一。一般而言，设备选型应当依据具体的建筑功能、规模、造价、当地能源市场等原则进行。对于毗邻工业生产余热或者热电联产电厂的建筑，可以采用溴化锂吸收式冷水机组作为热源驱动产生夏季需要的冷量，同时为夏季提供生活热水；对于当地有太阳能、风能、潮汐能等可再生能源发电的场所，可以采用电能驱动的高性能蒸发压缩式制冷设备来进行夏季的供冷；对于我国西部等“干冷”地区，可以采用蒸发冷却这一节能设备；对于数据中心这种高能耗、全年需冷源系统，需要综合考虑自然冷源的作用，采用机器制冷和“free cooling（自然冷却）”相结合的冷热源形式。
（2）空调负荷的合理计算
如果想要设计出一个功能完善、适合民众使用的暖通空调系统，就必须要对整个设计过程的各方面都要做到完善，在所有的工作当中，冷热负荷体系是整个工作当中的核心。冷热负荷体系能够保证暖通空调维持长时间的正常稳定运行，因此如果冷热负荷系统的设计不合理的话，就会影响暖通空调系统运行的稳定性，如果稳定性长时间的一直被影响，那么成本也会相应的增加，后续也会有更多的问题。
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（3）水力平衡装置设置
如果要做好水利平衡装置，就需要做好三个方面：第一，必须采取合理的管理，要保证各个系统之间达到平衡，这也是整个工作的关键以及基础；第二，在系统的设计中也要做好有效的更替，对于一些需要特定要求的区域则不能实施这种做法；第三，就是要把一些系统的调节、计算等工作作为工作的核心，水利平衡装置必须要设置在相应的热力入口之上。以上三个方面如果进行的好就能够保证系统的平衡。
（4）合理设计通风的系统
在安装暖通空调系统的整个过程中，实际的容量与计划的一般来说会有比较大的差异，出现这个问题的一个最主要的原因，就是在暖通空调系统设计的实际过程中并没有从每个方面都考虑到不同环节的安全系数。如果存在不合理的设计的结果就是导致容量出现负荷状态，这样会浪费掉一些没有必要浪费的容量。另外一些重要的原因就是设计人员在设计系统是喜欢使用负荷估算方法，这种估算的方法往往与实际上的有所偏差，经常会导致制冷剂的容量增大，造成一些不必要的成本浪费。
3.2运行阶段的节能措施
（1）主机节能运行
因为空调主机的能耗在系统中占比最大，所以其节能性运行不可忽视。目前有的系统采用多台主机并联的方式，在对建筑不同场所的空调负荷进行调查分析后，寻求最佳的启停控制方式。在此过程中，有些细节需要注意，如多台机组并联时，应先关闭不开启主机的进水阀门，否则压力降增大时，操作员往往选择加大关闭主机的阀门，这样会造成冷量的浪费。对于采用变频技术的主机，当系统处于部分负荷时，有研究显示 2 台 50%负荷运行的主机的能耗小于单台主机 100% 负荷运行下的能耗。此种主机的节能运行方式值得借鉴。
（2）冷却塔的节能运行
影响冷却塔冷却能力的因素有循环水量、水温、风量以及当地空气的干湿温度。目前运行方式有：1）运用温度控制的手段。当热负荷变化时，热敏电阻连接温度调节器，控制冷却塔风机的启停。当热负荷低于某一值时，冷却塔风机停机，热负荷上升时，冷却塔风机开机。2）当冷却塔风机并联时，负荷的变化可以通过风机启停数量来控制。3）变频运行。温度传感器将出水温度值传递给内置的 PID 控制器后，送出速度并控制输出，最终调节冷却塔风机的转速。此种运行方式要注意的是冷却塔风机的惯性一般较大，要预留出 30~50s 的加减速时间。此外还应防止冷却风机出现特定转速下的机械共振现象。
（3）水泵、风机的变频运行
目前，很多中央空调系统对水泵、风机采用的控制方式为旧有方式，即改变水泵、风机的启停台数来调节室内温度。该方式在设备全开全闭轮流运行时，电能的浪费较大，此外会带来较大的电流冲击，影响设备寿命。如采用变频设备，则可以带来如下好处：一是软启动的电机带来设备寿命的增加。二是输送系统因为变频带来能耗的明显下降。三是系统的舒适性较好。需注意的是，变频系统较之于定频系统，在运行时更加复杂，要根据现场的实际情况选择控制方式。
总之，随着国内城镇化的推进和建筑能耗的增加，暖通空调耗能势必进一步增加。在满足居住者使用的前提下，提高空调系统节能性具有重要的现实意义。本文从暖通空调系统设计和运行两个方面对节能措施进行了总结，认为运行阶段和设计阶段对于空调系统节能同等重要。相信在从业人员的共同努力下，我国暖通空调节能事业会做得更好。
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论文作者:马德鹏1,孙静2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：空调系统论文; 节能论文; 暖通论文; 负荷论文; 风机论文; 冷却塔论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第15期论文;