暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保問題的探討

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【摘要】本文敘述了暖通空調(diào)系統(tǒng)中節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，從建筑環(huán)境、熱泵、蓄能、熱回收、智能控制和制冷劑選擇等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。 

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)；環(huán)保節(jié)能；應(yīng)用  1 引言  隨著現(xiàn)代人們的生活理念和方式的多樣化細(xì)節(jié)化，對(duì)于建筑物內(nèi)的環(huán)境要求也日益增加。暖通空調(diào)在給人們帶來(lái)舒適和高品質(zhì)的居住環(huán)境的同時(shí)，亦成為建筑能耗中的大戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)在發(fā)達(dá)國(guó)家中暖通空調(diào)能耗占建筑能耗的65%。以建筑能耗占總能耗的35%計(jì)算，暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例竟高達(dá)22.75%，為此我們應(yīng)該積極開發(fā)和推廣應(yīng)用暖通空調(diào)節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)、新材料和新方法。  2 暖通空調(diào)節(jié)能環(huán)保的幾種有效措施  2.1 提高建筑中的能源利用率  暖通空調(diào)的節(jié)能是與建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境分不開的，減少建筑物室內(nèi)熱量向室外耗散，充分利用自然條件，對(duì)創(chuàng)造適宜的室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)約能源有重要作用。建筑保溫主要從建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上采取措施，同時(shí)還要從房間朝向、單體建筑的平面和體型設(shè)計(jì)，以及建筑群的總體布置等方面加以綜合考慮。  從圍護(hù)結(jié)構(gòu)上考慮，一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3%～6%，而節(jié)能卻可達(dá)20%～40%。通過(guò)改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi)，在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失，使建筑熱環(huán)境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，主要作承重用的單一墻體材料，往往達(dá)不到較高的保溫、隔熱特性，而復(fù)合墻體越來(lái)越成為墻體的主流。復(fù)合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前，新型墻體材料品種較多，主要包括磚、塊、板，如粘土空心磚、建筑砌塊、加氣混凝土、輕質(zhì)板材、復(fù)合板材等[1]。  從規(guī)劃布局上考慮，可以通過(guò)建筑的向陽(yáng)面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無(wú)風(fēng)時(shí)也能形成通風(fēng)，在建筑體型設(shè)計(jì)上形成風(fēng)洞，使自然風(fēng)在其中回旋，得到良好的通風(fēng)效果，從而達(dá)到節(jié)能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并盡量減少太陽(yáng)輻射。  2.2 熱泵技術(shù)的推廣  熱泵技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展并在建筑冷熱源中廣泛采用的技術(shù)。熱泵能夠利用少量的高品位熱能提升低品位能量（如空氣、土壤、水中所含的熱能、太陽(yáng)能、工業(yè)廢熱等）的品質(zhì)，從而達(dá)到節(jié)約部分高品質(zhì)能量的目的，是一種高效的制熱裝置。按照使用低溫?zé)崮艿牟煌瑏?lái)劃分，熱泵一般可以分為空氣源、水源、土壤源和太陽(yáng)能熱泵。  空氣源熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安裝方便，在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)，已得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。但空氣源熱泵的缺點(diǎn)是熱力學(xué)性能受室外空氣溫度和濕度變化的影響較大，夏季高溫時(shí)熱泵冷凝器散熱效率回因環(huán)境溫度升高而降低；當(dāng)冬季天氣寒冷、濕度比較大時(shí)熱泵制熱效率會(huì)大大降低，甚至室外蒸發(fā)器結(jié)霜，導(dǎo)致熱泵無(wú)法工作。針對(duì)夏季的問題，可以通過(guò)串并聯(lián)一個(gè)冷凝熱回收裝置，回收冷凝熱來(lái)制備衛(wèi)生熱水。對(duì)于冬季蒸發(fā)器結(jié)霜的問題，通?？刹捎秒娸o助加熱除霜的辦法加以解決[3]。  水源熱泵和土壤源熱泵統(tǒng)稱為地源熱泵系統(tǒng)，冬季從大地吸取熱量，夏季從大地吸取冷量，再由熱泵機(jī)組向建筑物供熱供冷而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。由于近年來(lái)地下水短缺、地下水回灌困難，水源熱泵在工程中的應(yīng)用越來(lái)越少。而土壤源熱泵是在地下埋設(shè)聚乙烯塑料管，通過(guò)其與土壤換熱，達(dá)到提取低品位熱量的目的。土壤源熱泵在應(yīng)用中也存在一個(gè)關(guān)鍵問題，就是冬夏兩季向大地取熱量和排熱量應(yīng)大致平衡，否則會(huì)影響熱泵機(jī)組的效率和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)不平衡率大于20%時(shí)，就需要采取輔助供熱和輔助冷卻的方式，來(lái)維持土壤源的熱平衡[2]。常見的方案有：a當(dāng)建筑物冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷時(shí)，附加冷卻塔或冷凝熱回收裝置；b當(dāng)建筑物熱負(fù)荷大于冷負(fù)荷時(shí)，附加鍋爐供熱、城市熱網(wǎng)供熱或太陽(yáng)能集熱器輔助加熱。  太陽(yáng)能熱泵的研究起步較晚，太陽(yáng)輻射能量的不穩(wěn)定性、周期性，使得太陽(yáng)能的利用一直無(wú)法達(dá)到規(guī)模化、單一化。目前，隨著太陽(yáng)能集熱技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能在制備生活熱水和在熱泵系統(tǒng)作附加熱源等方面，得到了很好的應(yīng)用，并且其發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?nbsp; 2.3 蓄能、熱回收技術(shù)的應(yīng)用  近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程加快，城市規(guī)模越來(lái)越大，工業(yè)用電的比重相對(duì)減小。尤其是在夏季，空調(diào)用電使城市商業(yè)生活用電的峰谷差異進(jìn)一步拉大，而電網(wǎng)本身的調(diào)峰能力不足，這造成能源利用率較低，不利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。蓄能系統(tǒng)的應(yīng)用在一定程度上緩解了這一矛盾。蓄冷系統(tǒng)就是在空調(diào)系統(tǒng)不需要冷量或需要冷量較少的時(shí)間(夜間)．利用制冷設(shè)備將冷量?jī)?chǔ)存在蓄冷介質(zhì)中，并在用冷高峰時(shí)將此冷量轉(zhuǎn)移到空調(diào)系統(tǒng)中，減少制冷設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷。這樣既可以利用夜間的廉價(jià)電．又可以減少白天的峰值用電負(fù)荷，達(dá)到電網(wǎng)“削峰填谷”的目的。  大型綜合建筑的新風(fēng)需求量很大，使得新風(fēng)負(fù)荷也隨之增大。通過(guò)空調(diào)機(jī)組中的熱回收裝置，把排風(fēng)中的能量轉(zhuǎn)移到新風(fēng)中，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷或預(yù)熱，達(dá)到空調(diào)節(jié)能的目的?？照{(diào)中常見的熱回收裝置有：轉(zhuǎn)輪全熱交換器、板式顯然交換器和板翅式全熱交換器。它們通常安裝在大型空調(diào)機(jī)組中，根據(jù)用戶對(duì)潔凈度和回收效率的要求，來(lái)選擇不同熱回收方式。  2.4 空調(diào)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用  傳統(tǒng)的控制技術(shù)（主要是pid控制）對(duì)于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，不能實(shí)現(xiàn)冷凍水流量跟隨末端負(fù)荷的變化而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，節(jié)能效果不理想。而智能控制系統(tǒng)中反饋量的引入，解決了空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)響應(yīng)這一難題。智能控制系統(tǒng)主要包括模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和專家控制系統(tǒng)等，近年來(lái)在暖通空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用較多地主要是模糊控制系統(tǒng)。  中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備是按照設(shè)計(jì)負(fù)荷選定的，在日常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)容量，為了舒適和節(jié)能，通過(guò)模糊控制系統(tǒng)對(duì)空調(diào)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行控制，使其時(shí)間輸出量和實(shí)際負(fù)荷相適應(yīng)。目前對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的控制技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：a采集空氣溫度、相對(duì)濕度、壓力及壓差，以及空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)等參數(shù)，通過(guò)與設(shè)定的工作參數(shù)相比較，來(lái)控制水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)閥門開度，調(diào)節(jié)新風(fēng)回風(fēng)的比例和空調(diào)機(jī)組對(duì)應(yīng)設(shè)備的啟停，以保證空調(diào)區(qū)域空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定的范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時(shí)空調(diào)機(jī)組也以較低的能量消耗方式運(yùn)行。b測(cè)量、控制冷熱水溫度和供回水干管的壓力差，以保證機(jī)組供給的冷凍水溫度及壓力達(dá)到運(yùn)行要求，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的舒適性和系統(tǒng)的節(jié)能性。c對(duì)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的水泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，以達(dá)到有效地控制水量，從而在保證供回水溫度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行節(jié)能[4]。  作為制冷劑的代表r22和r134a，目前被空調(diào)領(lǐng)域所廣泛使用。它們同屬于溫室氣體，卻各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。r134a之所以被稱為環(huán)保冷媒，就是因?yàn)槠鋙dp為0，但是r134a與r22相比，其蒸發(fā)潛熱小、熱傳導(dǎo)率低、吸水性強(qiáng)、對(duì)橡膠類物質(zhì)的膨潤(rùn)作用較強(qiáng)等特性，決定了r134a在的冷凍性能、性價(jià)比和適用性上較r22要差一些。所以，在短期內(nèi)理想的制冷劑并不存在。r22制冷劑與r134a類環(huán)保制冷劑，將依然在工業(yè)與民用的細(xì)分領(lǐng)域發(fā)揮各自作用。  3 結(jié)語(yǔ)  隨著新能源、新產(chǎn)品的開發(fā)，以及現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)的充分利用，暖通空調(diào)已由原來(lái)的高能耗向著低碳環(huán)保轉(zhuǎn)變。在全球能源日益緊缺的今天，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保性能對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。所以，積極推廣節(jié)能環(huán)保技術(shù)，不斷地完善節(jié)能環(huán)保設(shè)施的建設(shè)，是每一個(gè)暖通工作者的責(zé)任。  參考文獻(xiàn)：  [1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[m]. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007(02)  [2]姚靈鋒.地源熱泵熱平衡問題的研究及工程應(yīng)用[j].節(jié)能技術(shù), 2009(03)  [3]呂東彥. 太陽(yáng)能與熱泵技術(shù)應(yīng)用在暖通空調(diào)中的進(jìn)展[j].節(jié)能技術(shù), 2006(11)  [4]常先問.智能控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用[j].建筑節(jié)能, 2007(10)