1、1关于办公环境暖通空调系统中环保节能技术的探析摘要：环保节能是世界各国的共同目标，而在建筑工程中实现暖通空调系统的环保节能是当前建筑界追求的目标，同时对暖通空调的挑战越来越严峻,因此,在暖通空调设计时要注重环保节能技术的考虑。本文结合工作实践，阐述了暖通空调的作用和功效，分析了暖通空调的不利影响及暖通空调领域节能的途径与方法，同时结合暖通空调系统节能的设计方向重点总结了各种环保节能技术的应用和发展，为同行共勉。 关键词：暖通；空调；环保节能技术；应用； 中图分类号：YU71 文献标识码：A 文章编号： 随着空调应用的日益普及，空调领域作为耗能大户应从设计、运行等方面特别注意节能的问题，不断提高
2、空调系统的节能设计水平、节能运行管理水平，采用各种节能措施降低空调系统的运行能耗和费用，改善空调系统的节能效果，并且要大力开发可再生能源在暖通空调系统中的应用，这对于节约能源、保护环境、促进国民经济的可持续发展都具有十分重要的意义。 暖通空调（Heating, Ventilation and Air Conditioning，简称HVAC）是指室内或车内负责暖气、通风及空气调节的系统或相关设备。暖通空调系统的设计应用到热力学、流体力学及流体机械，是机械工程领域中的重要分支学科。暖通空调系统可以控制空气的温度及湿度，提高室内的舒适度，是中大型工业建筑或办公建筑（如摩天楼）中重要的2一环。 暖通空
3、调对空气处理过程：首先是空气进来以后，除了引进新风以外，可以把空气进行冷却处理，然后就进行过滤处理，过滤处理以后，增加了几大特点：第一就增加电子除尘器.，它主要可以捕捉非常小的颗粒的灰尘，一般来讲它可以捕捉一个微米的灰尘，而这个灰尘的范围内大部分都是细菌、病毒、烟尘，或者是异味这样就都可以过滤掉；另外就是会增加一种加湿设备，这个加湿器可以创造我们房间的加湿达到 40%左右的相对湿度，这样人会感到很舒适。 1 暖通空调的作用和功效 1.1 暖通空调的作用 安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。主要包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中以能够使人体保持热平衡而满足
4、舒适感为目标，在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内，主要以满足生产工艺为标准。 1.2 暖通空调对人体的影响由于建筑物的密闭性逐渐增加，装修档次也越来越高，从而室内污染物的滞留量增加及延长停留时间。从家具、墙面、地毯油性漆中散发出的多种致病化学物质，加上通风换气量的明显不足空气在室内循环造成室内空气品质严重不合格，严重影响人们的身体健康。如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题，已引起人们的广泛关注。通过通换气向室内提供大量新鲜空气，是改善空气质量的有效措施。同时意味着增加新风负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题，减少运行耗能。2 暖通空调的不利影响在办公建筑热工设计时，
5、能达到房间内有舒适的微气候，恰当地利用建筑围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外，还有3规划设计、太阳辐射、空气温湿度等方面。 2.1 围护结构的作用 围护结构包括外围护结构和内围护结构。外围护结构包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构系指室内地面、天棚、内隔墙等。在北方采暖建筑中，围护结构的传热损失占总热损失的比例很大，如北京地区，通过围护结构的传热损失占全部热损失的 77%，在沈阳地区，占 65%左右。由此可见，改善围护结构的热工性能对暖通空调节能有着很重要的作用。 2.2 规划设计的作用 建筑物的规划设计是建筑节能设计的重要指导，规划节能设计需要从地址选择、功能分区、建筑和道路布局
6、走向、建筑物朝向、体形、间距、季节性尤其冬季主导风向、太阳辐射、建筑外部空间环境等方面进行规划布局。主要为优化建筑物微气候环境，重点考虑利于节能，充分重视利用太阳能及冬季主导风向、地形地貌的自然优势。节能规划设计就要分析构成环境小气候的决定因素，即辐射因素、大气环境因素和地理因素的不同影响因素，通过建筑师的规划布置，认真分析，充分论证，利用和改造不利为有利，形成良好的、利于节能的微气候环境。 3 暖通空调领域节能的途径与方法 科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。 3.1 精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行 暖通空调系统特
7、别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计，系4统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。 3.2 改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失 我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计
8、规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。 3.3 提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用
9、 PMV 或 SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能 30%左右。 3.4 采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，5如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加
10、辐射热（如低温地板辐射采暖） ，此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到 1214 度，而传统方式一般在1820 度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。3.5 开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用当前，有关暖通空调系统的冷热能回收问题正在进一步研究，以推动空调系统的冷热能回收效率，在保障能源利用效率的前提下，实现节能目标。通过对排风余热的回收，可更好地应用排风能量，对新风进行预冷或者预热，减少负荷量，实现空调系统节能；排风余热的回收可以分为全热回收及显热回收两大部分，回收设备一般为板翘式全热交换器、转轮式全热交换器、板式显热交换器。 3.6 合理确定空
11、调方式 随着人们生活水平的提高，新型节能、舒适、健康的空调运行方式逐渐被推崇。对于暖通空调系统来说，其应用的舒适程度主要取决于风速、湿度、空气湿度、环境平均辐射温度以及人们对环境的感觉等综合因素。因此，选择各种不同的组合型环境参数，产生的热舒适效果有所区别：例如，热湿环境的不同，空调系统产生的能耗也有所区别。在冬季时期，如果选择传统的空调方式提高室内温度，热湿交换通过空气在人体和环境中进行，所需要的空气湿度较高，这种情况下，加热新风的6热损失及维护结构的热损失相对较大；如果能应用全新热湿环境应用成果，优化选择空调运行方式，提高辐射热度，就可显著降低空气湿度，一般以 1224为宜，而传统的空调运
12、行方式则需要在 1820，显然新型空调运行方式的节能效果更加客观。同理，在夏季使用空调系统时，新型空调运行方式更加适用。通过应用这种健康、舒适、节能的新型空调运行方式，既可满足高水平的生活需求，同时也实现节能减排目标，与低碳经济发展相一致。 4 暖通空调系统节能的设计方向首先,要合理的选择热源系统。在设计暖通空调节能系统时,要根据具体的工程建筑选择实用有效的热源系统。一般来说,当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。而从能量利用效率上来看,其中以热电站的效率最高,其次是热泵技术。 热泵是以大自然中蕴藏着大量的较低温度的低品位热能为热源,
13、通过压缩机的工作从这些热源中吸取其中蕴藏着的大量较低温度的低品位热能,并将其温度提高后再传给高温热源。热泵按热源的不同可分为:空气源(风冷)热泵。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。地源热泵(尤其是土壤型)可以节能 30 %左右,而直燃型溴化锂吸收式机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉,对于锅炉房来说,大型区域锅炉房明显优于小型锅炉。通过这些科学的分析,设计人员在设计暖通空调节能系统时,就可以根据工程建筑自身的情况,选择合理的可行的热源系统,因为不同地域不同建筑工程的需要和条件不一样,所以从设计阶段开始就必须注意对热源的选用。 其次,在设计时必须考虑到减少热
14、媒介输送过程7中能耗的主要措施。一是在设计要求材料的选用上,可以制定选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温节能,如在设计上采用热水预制保温直埋管等。二是在能力的输送系统管理的设计上,可以选用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试,采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术,以便科学有效的实现对管网流量的合理分配和控制,进一步提高输送能量的效率,以达到节能的效果。三是在设计时考虑实用性强的动力传输系统,力求在设计时对动力系统的优选,以保证在实际施工和使用中实现节能的效果。可以选用效率高、部分负荷特性好和大温差、低流速、低摩阻管道,输送效率高的载能介质的动力设备,这样就可以有效的
15、减少输送过程的能耗,从而提高输送效率,既改善供暖质量又节约能源。 再次,在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统,采用科学的空调方式有效的降低负荷。根据具体工程建筑的需要,依据技术标准,在设计时应注意朝向、周边区与内区、使用功能的差异等对系统进行选择和划分,同时要考虑分开设置或分环设置以便于控制、调节及管理。在通风空调系统的设计上,采用不同朝向、内外区系统应分开设置或分环设置,或采用多分区新风机、多分区空调机系统,对内外区分别输送不同参数的风,风量也可分别调节与控制,从而避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象。例如变风量(VAV)系统、变露点送风系统、辐射板供冷与供热系统、变水量系统
16、、水环热泵系统、变制冷剂流量(VRV)系统、多分区新风机、多分区空调机系统等都具有节能的优点,分析环境控制场合的特点和各种系统具有的特点,使二者有最佳的配合,从而达到既经济又节能的目的。在通风空调系统的气流分布模式的设计上,8可以选择具有节能优点的气流分布模式,如下送风模式、置换通风模式等。5 各种环保节能技术的应用和发展 5.1 各种新兴环保能源的利用 （1）采用天然气作为空调制冷设备的能源，天然气是继煤炭和石油之后的第三大常规能源，能够有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量，减少环境污染，对人体健康危害降低。使用天然气为能源的制冷空调市场前景广阔。 （2）利用各种可再生资源，如地源热、地下水、
17、太阳能、自然风、海洋能等自然资源。地源热泵空调，是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量，向建筑提热能，夏天向天然资源释放热量，给建筑物供冷的一种高效节能的空调系统。主要用于居民住宅、别墅、学校以及商业建筑。太阳能空调利用太阳光的辐射为能源进行制冷工作。它的使用，弥补了供电不足的缺口，缓解了供电压力，也非常环保，不会带来传统电空调使用过程中所带来的城市热岛效应，并且由于太阳能空调的使用原理中并不包括氟利昂，就不会产生相关的有害物质致使大气环境遭受破坏。是名副其实的绿色节能空调。5.2 新的环保节能技术应用 （1）蓄冷空调，一般主要利用冰和水两种介质。由于许多大城市白天供电紧张，为了
18、限制用电，白天和晚上的电收费水准不同。一般晚上定点以后，电价低廉，就可以采用冰冷空调。此种空调正是在夜间电价低廉时，开启一部分制冷机组进行制冰，并储存总能量。在白天电价较贵的用电高峰期，再进行融冰用以提供低温水，释放出所储存的能量，9用以应对大量的用电需求，这样的方式能够有效降低用电成本。 （2）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，对热量的回收再利用，也获得了变废为宝的效果。 （3）低温地板辐射采暖技术，是在地板中直接埋设热水管用以加热地板，由地面辐射产生的热来加热室内空气。使用这种方式，常用热水做
19、介质，辐射体表面温度不大于 45 摄氏度。低温地板辐射采暖过冲中，热量均以对流的方式向上方传递，致使室内温度下高于上，让人们感受到脚暖的同时保持头顶的凉爽，感觉舒适。低温地板辐射采暖，地板供热不仅舒适性和私密性好，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。5.3 空调系统技术进步和展望 （1）新风预处理系统分为热回收式新风预处理系统和除湿式新风预处理系统。热回收式新风预处理系统能回收排风中的能量对新风进行预处理，以降低系统的部分制冷量和除湿量，减小系统容量，用于温、湿度要求、湿度控制不太严格的场合。除湿式新风预处理系统避免了冷热抵消和低机器漏电的缺点，减少了制冷量，实
20、现温、湿度独立控制，调节方便，精度高。再生热量可充分利用低品位能源或工业废热，节能效果显著，能用于湿负荷大，要求湿度控制精度高的场合。 （2）冰蓄冷低温送风系统是将冰蓄冷系统与低温送风空调紧密结合在一起，将冰蓄冷技术与低温送风相结合，明显改善室内空气品质，有效节省能源。冰蓄冷低温送风系统能够降低室内的相对湿度，使人感觉更加舒适、凉爽和干燥。 10（3）独立新风系统简称为 DOAS，其新风机组采用低温送风机组，将100的新风直接送到空调房间，承担新风负荷和室内全部潜热负荷和部分显热负荷(或全部空调负荷)。其显冷设备均无回风系统，能大大提高建筑物的环境安全性而不会造成不同房间的污染传播：新风和排风
21、之间采用全热交换器，能够降低空调能耗。 （4）个性化送风系统使每个人能够按照自己喜好控制他所在的局部环境。个体调化节方式是一种节能、对环境友好的调节方式，有着广阔的应用前景。 （5）蒸发冷却新风空调集成系统采用水作为制冷剂， 能避免 CFCs的使用及泄漏对大气臭氧层造成的破坏。环保价值客观。 6 结束语环保节能技术在暖通空调领域的应用正在扩大和普及，而空调的耗能又是巨大的，节能、环保、绿色等概念的影响及我国能源结构的调整,对暖通空调设计的挑战越来越严峻,因此,在暖通空调设计时要注重环保节能的考虑。经过详细分析，应从设计、运行方面考虑节能，提高空调系统的节能总体水平。在节省能源、保护环境的大环境下，要采取各种节能措施，降低空调系统的运行能耗和费用。只要通过暖通空调专业人士的不懈努力，空调系统的节能降耗终会为社会做出有益的贡献。参考文献： 1 潘硕. 试析暖通空调系统的节能J. 经营管理者, 2009,(14) 2 王文广. 暖通空调优化控制系统设计J. 中国高新技术企业, 2008,(13) 3 甄云亮, 彭昊. 关于暖通空调控制系统设计的思考J. 河南科
