暖通空调系统设计优化分析

暖通空调系统设计优化分析

蒋丽影

柏诚系统科技股份有限公司   江苏省无锡市滨湖区    214072

摘要：随着能源危机的加剧和环境保护意识的提高，建筑节能已成为全球关注的热点。暖通空调系统作为建筑能耗的主要部分，其节能设计和优化显得尤为重要。本文旨在探讨暖通空调系统的节能设计意义，分析当前节能技术的应用，并提出系统的节能技术优化手段，为实现建筑能效提升和可持续发展提供参考。

关键词：暖通空调系统；设计；优化

引言

暖通空调系统节能优化设计是在全球能源紧缺和环境污染日益严重的背景下，为了减少建筑能耗、降低碳排放、保护环境而进行的一项重要工作。实现暖通空调系统的高效节能运行，已成为建筑行业面临的重要课题。

一、优化暖通空调系统的节能设计的意义

从能源可持续利用的角度来看，随着全球能源资源的逐渐减少，提高能源利用效率、减少能源浪费是应对能源危机的关键举措。通过对暖通空调系统进行节能设计优化，可以降低其运行过程中的能源消耗，使有限的能源得到更为合理和高效的利用，从而缓解能源紧张的局面，为能源的可持续发展做出贡献。对于环境保护而言，大量能源的消耗往往伴随着温室气体的排放以及其他污染物的产生。暖通空调系统节能设计的优化意味着能源消耗的降低，进而减少了二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，有助于减轻大气污染、缓解全球气候变暖等环境问题，保护生态平衡，为人类创造一个更加清洁、健康的生存环境。从经济角度考虑，节能设计能够降低建筑运营成本。在建筑的全生命周期中，暖通空调系统的运行费用占据了相当大的比重。通过优化设计，减少能源消耗，可直接降低电费、燃气费等能源费用支出，提高建筑的经济效益。这对于建筑业主、使用者以及整个社会的经济发展都具有积极的影响，同时也增强了建筑在市场中的竞争力，符合经济可持续发展的要求。

二、暖通空调节能技术的应用

2.1 变频技术

传统的暖通空调设备通常采用定频运行方式，即压缩机等主要部件以固定的转速运行，当室内负荷发生变化时，无法根据实际需求灵活调整制冷量或制热量，往往会造成能源的浪费。而变频技术则通过改变电源频率来调节压缩机的转速，从而实现制冷量或制热量与室内负荷的精确匹配。在实际运行过程中，当室内温度接近设定温度时，变频空调系统能够自动降低压缩机的转速，减少制冷剂的循环量，降低能耗。例如，在过渡季节或室内人员活动较少、负荷较低的情况下，变频空调可以以较低的频率运行，维持室内环境的舒适状态，而不像定频空调那样频繁启停，避免了启动电流带来的额外能耗以及对设备的频繁冲击，延长了设备的使用寿命。据相关数据显示，采用变频技术的暖通空调系统相比传统定频系统，可节能 20% - 30% 左右，节能效果显著。变频技术还能够提高室内温度的控制精度，减少温度波动，为用户提供更加舒适的室内环境。

2.2 冷热能回收

在建筑物的暖通空调系统运行过程中，存在着大量的冷热量被直接排放到环境中而未得到充分利用的情况。冷热能回收技术就是通过特定的装置将这些被废弃的冷热量进行回收，并重新应用于空调系统中，实现能量的循环利用。常见的冷热能回收装置包括转轮式全热交换器、板式显热交换器等。以转轮式全热交换器为例，它通过转轮的旋转，使室内排出的空气与室外引入的新风在转轮中进行热湿交换。在夏季，室内排风的冷量被传递给新风，降低了新风的温度，减少了空调系统的制冷负荷；在冬季，排风的热量则被传递给新风，提高了新风的温度，降低了供暖系统的能耗。通过冷热能回收技术的应用，能够有效地提高能源利用效率，减少能源消耗。据统计，合理应用冷热能回收技术，可使空调系统的能耗降低 10% - 20%，对于大型商业建筑、写字楼等人员密集、通风量大的场所，节能效果更为明显。

2.3 清洁能源技术

太阳能、地热能等清洁能源具有可再生、无污染等优点，为暖通空调系统的节能发展提供了新的方向。太阳能在暖通空调系统中的应用主要包括太阳能热水器、太阳能制冷与供暖系统等。太阳能热水器通过吸收太阳能将水加热，为建筑物提供生活热水或用于冬季地板辐射供暖的预热。太阳能制冷与供暖系统则利用太阳能集热器收集太阳能，驱动制冷机或热泵实现夏季制冷和冬季供暖。地源热泵利用地下浅层地热资源，通过热泵机组将低位热能提升为高位热能，实现建筑物的供暖、制冷和生活热水供应。与传统的供暖和制冷方式相比，地源热泵系统具有较高的能源利用效率，节能效果显著，同时还能减少温室气体排放，对环境友好。

三、暖通空调系统的节能技术优化手段

3.1 合理选择热源系统

对于具有丰富天然气资源的地区，燃气锅炉可以作为一种较为合适的热源选择。燃气锅炉具有热效率高、燃烧清洁、启停方便等优点，能够快速满足建筑的供暖需求。然而，在使用燃气锅炉时，应注意选择高效节能的产品，并配备先进的燃烧控制系统，以提高燃烧效率，降低燃气消耗。在电力供应充足且电价相对较低的地区，电加热设备也可作为热源考虑。但由于电加热的能源转化效率相对较低，直接使用电加热可能会导致较高的能耗和运行成本。因此，在选择电加热热源时，应结合蓄热技术，利用低谷电价时段将电能转化为热能储存起来，在高峰电价时段释放热量，从而降低运行费用，提高能源利用的经济性。对于一些具有工业余热、废热资源的地区，应优先考虑利用这些余热、废热作为暖通空调系统的热源。

3.2 降低热媒介能耗

热媒介在暖通空调系统的热量传输过程中起着关键作用，降低热媒介的能耗对于提高系统整体节能水平具有重要意义。在热媒介的选择上，应根据实际情况合理选用。水作为一种常用的热媒介，具有比热容大、传热性能好、价格低廉等优点。但在一些特殊情况下，如高温供暖系统或对传热效率要求较高的场合，也可以考虑使用有机热载体或其他新型热媒材料。优化热媒介的输送系统通过合理设计管道布局，减少管道的长度和弯头数量，降低热媒在输送过程中的阻力损失，从而减少循环泵的能耗。同时，采用高效的保温材料对热媒管道进行保温处理，减少热量在输送过程中的散失，提高热媒的输送效率。例如，采用聚氨酯泡沫塑料、岩棉等保温材料，可有效降低热损失，确保热量能够高效地输送到各个末端设备。

3.3 铺设地暖，提升能源利用率

铺设地暖是一种有效的提升暖通空调系统能源利用率的方式，尤其在冬季供暖方面具有显著优势。与传统的散热器供暖相比，地暖系统通过地面辐射散热，使室内热量分布更加均匀，人体感觉更加舒适。而且，地暖系统的供水温度相对较低，一般在 40℃ - 60℃之间，而散热器供暖系统的供水温度通常在 80℃ - 90℃左右。较低的供水温度意味着可以利用低品位的能源，如太阳能、地热能等，或者通过热泵技术更高效地提升热量，从而提高能源的利用效率。在实际应用中，地暖系统可以与其他热源系统相结合，形成复合供暖系统。例如，在白天太阳能充足时，利用太阳能集热器将水加热后储存起来，晚上通过地暖系统将储存的热量释放到室内；在过渡季节，当室外温度较高时，热泵机组可以以较低的功率运行，将热量提升后通过地暖系统维持室内的舒适温度，避免了传统供暖系统在部分负荷下效率低下的问题。

四、结语

通过采用先进的节能技术和优化手段，能够有效降低能耗，减少环境污染，并推动建筑行业的可持续发展。未来，随着技术的不断进步和创新，期待暖通空调系统能够实现更高的能效标准，为建设绿色、低碳的生活环境贡献更大力量。

参考文献

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[2]叶小刚,袁彬彬,钱波,等.建筑暖通空调的节能及优化处理研究[J].智能建筑与智慧城市,2021,(09):117-118.

[3]汪震洋.暖通空调系统优化设计要点[J].中国新技术新产品,2019,(05):55-56.