建筑暖通空調節(jié)能降耗技術分析

建筑暖通空調節(jié)能降耗技術分析邱慶齡武漢商學院機電工程學院湖北武漢430056在整個建筑生命周期中，綠色建筑可以為人類提供更加健康、高效、環(huán)保的居住空間，縮短人與自然的關系，而且還達到了節(jié)約能源和保護環(huán)境的目的。據(jù)統(tǒng)計，2022年中國建筑全過程能耗達到全國能源消費總量的46.5%,且有逐年上升的趨勢［口；而暖通空調能耗在建筑能耗中占有主導地位，加之建筑暖通空調項目的節(jié)能減排設計、施工和使用過程中都還存在著許多亟待解決的問題。伴隨著我國暖通空調行業(yè)及相關技術的不斷發(fā)展，暖通空調節(jié)能降耗技術也越來越受到人們的重視。1暖通空調節(jié)能技術簡介1太陽能再生技術對于太陽能本身而言，它是一種可再生能源，不僅具有很強的清潔性能，而且屬于可持續(xù)利用類型，太陽能是節(jié)能的主要研究類型之一。太陽能在暖通空調中被多方面應用推廣，其主要原因是為了推廣環(huán)保節(jié)能，減少碳排放。太陽能在建筑物HVAC系統(tǒng)中，主要是通過科學利用太陽能，如提高循環(huán)處理系統(tǒng)的熱導率，以轉換用于實現(xiàn)能源獲取和加熱的用能需要［2］o自然通風節(jié)能技術在氣壓技術這方面的研究，我國處于中等水平，自然通風節(jié)能技術是指在房間里就可以顯著改善室內空氣質量。根據(jù)這一工作原理和優(yōu)點,可以將這項技術應用到HVAC系統(tǒng)中。這可以顯著提高HVAC自動循環(huán)通風性能，同時也能達到節(jié)能的暖通空調運行的目的。地源熱泵節(jié)能技術該技術具有提高經濟效率的顯著效果，有較好的節(jié)能效應而被廣泛應用。地面源熱泵節(jié)能技術的應用對周圍環(huán)境沒有顯著影響，并且不會導致污染。如今，地源熱泵技術已經發(fā)展成為暖通空調設計技術中更成熟的類型，特別是在應用較普遍的北部地區(qū)，主要是通過串聯(lián)或者并聯(lián)方式輔助供熱，來發(fā)揮太陽能的輔助作用[3],進一步提高了這種低品位熱源的利用率。2探討建筑暖通空調節(jié)能降耗設計的原則1操作便利和適應性的原則為了讓HVAC系統(tǒng)適應不同氣候條件下的舒適性要求，HVAC的設計應考慮到需要有更顯著氣候調節(jié)特征，在實際設計節(jié)能技術的過程中要始終堅持操作便利性的原則，這才是暖通空調技術被廣泛應用的前提。在設計時，可利用有效的現(xiàn)代先進技術，如建筑設備BAS集成技術應用，使得HVAC系統(tǒng)的節(jié)能運行更為可靠。經濟性設計原則暖通空調節(jié)能設計要堅持經濟性原則，所謂的經濟，主要是指在設計過程中注重節(jié)能運用，如根據(jù)建筑負荷選擇主機時應考慮房間同時利用率的因素，總之，要滿足暖通節(jié)能的目的，降低能源消耗為根本,同時符合經濟化的理念，全面做好成本控制措施的具體方面[4],這樣可以在運用暖通空調節(jié)能技術時，達到高效率、低成本的應用。倡導循環(huán)綠色原則暖通空調項目的降耗設計，是以達到節(jié)能為基本目的，其主要是為了將能源、資源利用最大化、合理化。比如在設計氣流組織時，需充分利用空氣動力循環(huán)作用，實現(xiàn)室內氣流組織的均勻分布，提高能量的有效利用，以便于達到節(jié)能的目的。此外，環(huán)保、綠色的暖通空調概念的深化，也應具體體現(xiàn)在暖通空調項目的全過程當中。3建筑暖通空調節(jié)能降耗技術及問題分析提高暖通設計的高效科學性暖通空調項目設計過程中，需及時了解行業(yè)最新規(guī)范與標準，以及新產品、新技術、新工藝的應用方法，以提高系統(tǒng)設計的科學性與嚴謹性。如在確定系統(tǒng)負荷時，由于暖通空調系統(tǒng)的設計通常遵循高負荷的指導方針，此時刻在實際運行中實現(xiàn)滿負荷有一定的困難系數(shù)，而且以滿負載運行時考慮系統(tǒng)的所有設備，因此在系統(tǒng)控制運行上，應采用更為精準的控制技術，以使HVAC系統(tǒng)的每個部分是在最適合的狀態(tài)運行，從而實現(xiàn)充分能源效率和節(jié)能的目的。提高系統(tǒng)控制水平一套合適的暖通空調控制系統(tǒng)可以顯著提高HVAC系統(tǒng)的可靠性、減少碳排放，在技術飛速發(fā)展的時期，如今的建筑暖通空調和智能控制水平方面都得到了增強，熱和冷，溫濕度監(jiān)控也很到位，載準確的運行過程中，整個操作系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性更進了一步[5]。具有更高的可靠性數(shù)據(jù)信息可被用作于設備的操作和管理的可靠基礎，也有利于針對和實施設施的維護和管理工作，促使暖通空調系統(tǒng)始終處于最佳工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)空調精準節(jié)能的目標。加強系統(tǒng)運行的節(jié)能管理在科學的設計、控制水平高、合理的布局、充分利用先進技術的基礎上，節(jié)能潛力可以有效地提高。在實際操作中，能量調節(jié)系統(tǒng)是節(jié)能潛力得以充分發(fā)揮的核心要素。通過先進的樓宇自動化控制系統(tǒng)的參數(shù)，可以實時在線監(jiān)測動態(tài)調度，同時，也保護了空調系統(tǒng)的操作具有安全性、可靠性、節(jié)能性和經濟性的更高層次。所以加強系統(tǒng)運行設計的節(jié)能管理相當有必要。優(yōu)化熱循環(huán)和空調設計隱患為了保證設備的熱循環(huán)和通風，可以提高系統(tǒng)的運行效率，提高設備的使用效率，例如，在烹飪過程中，由于能量的消耗，會導致大量的油煙排放，熱循環(huán)過程中，設備的排氣管和空調器布局，采用合理的排風和空調器，以保證燃燒物能夠最早的排出［6］。由于城市對建筑周圍的發(fā)展和規(guī)劃，一些建筑的地下空間用來停車，汽車停在地面上會造成不利于通風的問題，增加了環(huán)境能量的整體消耗和長期的危險,為了減少車輛對人體健康和零部件的溫度異常等現(xiàn)象，應對其環(huán)境的空調設計和通風系統(tǒng)進行了優(yōu)化和裝置改進。優(yōu)化空調水循環(huán)系統(tǒng)在管道的設計與施工中，應對管線進行適當?shù)倪x取，確保其滿足水壓、溫度、耐腐蝕等條件。同時，在進行科學、完整的工程方案設計時，必須對工程的具體需求進行分析，尤其是管線的坡度、高度等重要設計指標，以達到合理、可行的目的，從而降低工程中的水循環(huán)故障[7]o排氣閥的設置和排氣閥的布置要與空調機的操作需求相一致。另外，要加強對水環(huán)境的凈化。在對空調系統(tǒng)的冷凝水進行回用時，必須嚴格按相關技術規(guī)范進行廢水的排放。完善空調系統(tǒng)的保溫性能暖通空調器的工作目標是處理建筑冷熱負載，其工作品質和節(jié)能效果主要依賴于其房間圍護結構的隔熱性能，以及空調系統(tǒng)冷熱管道的保溫性能。因此，對建筑維護及空調系統(tǒng)保溫問題進行妥善的處理，可以有效地減少能耗，提高空氣調節(jié)的品質。經濟性問題經濟性問題是建筑暖通空調設計中需要考慮的重點問題之一，目前使用的暖通空調系統(tǒng)不但要求節(jié)能環(huán)保，而且也要尋求性價比高的產品。因此在進行相關方案設計時，應充分考慮經濟性問題，這樣才能夠讓節(jié)能降耗能夠在經濟保障的情況下得到實現(xiàn)。在對暖通空調系統(tǒng)進行設計時，往往投資者對一次性投資內容比較關心，所以在對材料、設備以及管道上的相關投資進行重視的同時，還要對工程管理、安裝調試以及室外管線費用等相關因素進行綜合評價。4暖通空調系統(tǒng)節(jié)能現(xiàn)狀分析設計人員與工程設計現(xiàn)場脫節(jié)大多數(shù)工程設計人員工作繁重，處于完成任務而往往依據(jù)既往的經驗進行工程設計，因而會造成設計內容與工程現(xiàn)場不符，甚至有脫節(jié)現(xiàn)象發(fā)生；而且，不同專業(yè)之間缺乏有效的溝通，加之目前BIM技術并未人人普及，因此工程設計偏于保守，節(jié)能效果并不明顯，項目后期評估工作也不十分到位。缺乏對暖通空調系統(tǒng)運行的有效管理一旦建筑的功能改變后，原有的HVAC系統(tǒng)效能將會受到一系列影響,一般的物業(yè)管理公司在對樓宇進行經營和管理時，也無法對系統(tǒng)進行有效的節(jié)能運行管理，因而建議專業(yè)暖通空調運維公司對空調系統(tǒng)系統(tǒng)實施管理，而非物業(yè)管理公司運營。3忽略能源管理要求雖然建筑業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，HVAC系統(tǒng)進行了節(jié)能設計，但仍然存在很多問題，由于建筑暖通空調項目的專業(yè)特性，如管理層忽視碳排放的環(huán)保要求，像暖通空調這樣的耗能大戶稍有不慎，就會造成較大的能源消耗。4.4節(jié)能改造潛力巨大建筑暖通空調系統(tǒng)涉及的專業(yè)包含水、電、冷、熱、氣（汽）等多個領域，在日常的運行管理中，有很多的常規(guī)項目需要維護，針對節(jié)能降耗要求，淘汰一批老舊設備、改造一批耗能設備、更新一批智能設備、升級一套管理系統(tǒng)，整個市場保有量大，節(jié)能改造潛力巨大。5暖通空調節(jié)能技術的應用1變頻技術通過可變頻率調節(jié)器改變壓縮機功率頻率，從而實現(xiàn)了制冷功率的調整，實現(xiàn)了連續(xù)的低速操作，避免了頻繁的起動壓縮機，以實現(xiàn)有效的節(jié)能。變頻技術在現(xiàn)代空調中的使用范圍越來越來廣泛與受歡迎,尤其在日本，變頻空調的應用已經進入千家萬戶，使用率高達80%,相關研究表明，通過對壓縮機、風機以及泵上使用變頻調速裝置，可以達到節(jié)電30%以上[8],因此變頻技術在暖通空調領域具有先天優(yōu)勢。5.2蓄冷技術蓄冷技術是利用物質的顯熱或者潛熱特性儲存冷量，在需要的時候將冷量釋放出去供需求方使用的一種技術[9]。如冰蓄冷技術，利用夜間用電低谷負荷進行制冰，并儲存在蓄冰裝置中，白天將冰融化釋放儲存的冷量，來減少空調系統(tǒng)的裝機容量和電網高峰時段空調用電負荷，從而實現(xiàn)負荷轉移的目的。此類技術充分利用峰谷電價的差異,實現(xiàn)了能源的合理利用。3BAS系統(tǒng)中的能源管理BAS樓宇自動化系統(tǒng)是以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構成的綜合系統(tǒng)。系統(tǒng)通過能源計劃，能源監(jiān)控，能源統(tǒng)計，能源消費分析，重點能耗設備管理，為業(yè)主和用戶提供安全、舒適、便捷高效的工作與生活環(huán)境，并分析建筑暖通空調能耗狀況，實現(xiàn)暖通空調節(jié)能應用[10]O熱泵技術熱泵通常是先從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經過電力做功，然后再向人們提供可被利用的高品位熱能，理論上其C0P值可達到2.5-5,新型的熱泵技術可達6?8,能夠提供數(shù)倍于輸入耗能的能量輸出，可見其節(jié)能效果的顯著性。隨著燃煤鍋爐的退市，熱泵技術將會在越來越多的領域得到應用?？照{系統(tǒng)的性能提升.1方案設計趨于合理化從專業(yè)角度來講，暖通空調系統(tǒng)相對于其他同類系統(tǒng)及設備而言，其內部的構造較為復雜，只有經過科學合理的設計，才能在達到供熱或制冷目的的同時，進一步降低對環(huán)境的負面影響。也正是因為如此,提升空調系統(tǒng)的設計合理性就成了相關技術人員關注的重點；只有在設計環(huán)節(jié)對暖通空調項目全過程細節(jié)把握準確，對每個部位的節(jié)能降耗情況和滿荷載運行情況掌握清楚，才能確保各部分的荷載符合整個系統(tǒng)的耗能狀態(tài)，從而達到節(jié)能降耗的目標［11L.2系統(tǒng)節(jié)能控制智能化暖通空調控制系統(tǒng)是節(jié)能降耗控制的核心，控制智能化水平的高低將直接決定該空調系統(tǒng)是否能夠在發(fā)揮正常功能的同時，將以什么樣的節(jié)能效率運行。因此，在此類空調控制系統(tǒng)中融入節(jié)能降耗技術，不僅可以將整個空調的運行效率有效提升，還能有效減少空調的碳排放量，從而進一步滿足用戶的要求。比如，該系統(tǒng)的水泵耗電量也可以因為該技術的應用大量降低，真正做到運行節(jié)能。隨著科技發(fā)展，空調設備也越來越智能，空調內部結構的優(yōu)化完善使其也逐漸具有了準確監(jiān)測運行數(shù)據(jù)的功能，確保整個系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運轉。同時，反過來，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息越準確，那么可以為整個空調設備提供越準確的管理指令，確保相關工作人員準確了解空調的運行狀態(tài)，及時進行有效的維護，讓空調系統(tǒng)始終保持最佳的工作狀態(tài)。此外，暖通空調設備的整體布局也應當是相關設計人員關注的重點內容之一。要想實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，除了應用相關技術，還可以利用位置優(yōu)勢。例如，在安裝空調設備時，可以綜合考量建筑的整體朝向，以達到借助太陽能和風能的作用，這樣不僅可以利用自然資源，還可以降低空調的消耗。變風量、變水量技術的運用變風量和變水量技術是節(jié)能環(huán)保技術中的一個重要組成部分。變風量技術與以前的傳統(tǒng)技術相比可以大大節(jié)約能量，可以實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。它主要用空調中的風電感應裝置，實現(xiàn)對室內風量的調節(jié)，從而可以保證房間里面的溫度更舒適。變水