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浅谈暖通空调制冷系统中的环保节能技术

发表时间：2021/4/26 来源：《建筑科技》2021年2月上作者：徐文宇唐辉强

[导读] 环保节能是我国经济社会发展的总要求，不仅能提高资源利用效率，也有利于人与自然和谐发展。文章以暖通空调制冷系统为核心，从环保节能的重要意义出发，介绍了环保节能技术的应用、设计原则和发展趋势。

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摘要：环保节能是我国经济社会发展的总要求，不仅能提高资源利用效率，也有利于人与自然和谐发展。文章以暖通空调制冷系统为核心，从环保节能的重要意义出发，介绍了环保节能技术的应用、设计原则和发展趋势。
关键词：暖通空调；制冷系统；环保节能；发展趋势
        我国地域广阔，南方和北方的地理环境、气候特征有较大差异，尤其温度上的差异更加明显。在冬季和夏季，人们的生活离不开暖通空调系统。调查数据显示，在建筑耗能和社会总耗能中，空调耗能占比分别为50%和20%[1]。采取环保节能技术，从设计、制造和维护等方面对暖通空调制冷系统进行改造，成为当下一项重要事项，以下结合实践进行探讨。
        1.暖通空调制冷系统环保节能的重要意义
        1.1节约资源
        节能环保技术不断更新，成为社会各界关注的重点。以太阳能技术为例，光伏发电、蓄冷蓄热、冷水机组等技术的应用，在建筑暖通空调系统中的应用广泛。这些技术的应用，最大的特点是能提高资源利用效率，从侧面节约资源。在未来，将物联网、云技术等应用在暖通空调系统中，能进一步提高节能效益。
        1.2减少污染
        暖通空调系统是由通风、制热和制冷系统组成的，传统技术下制冷需要使用氟利昂，是造成臭氧层空洞的重要原因，间接引起全球变暖。环保节能技术的应用，就是通过技术研发寻找新型替代品，既能达到制冷或制热的效果，又不会造成污染。以R22制冷剂为例，经水冷冻和循环制冷，能提高空气湿度，在净化空气的同时，具有良好的环保性[2]。
        1.3保护健康
        人们在暖通空调系统的守护下，一方面提高了生活舒适性，另一方面也引起了空调病，会对人体健康带来负面影响，常见如风寒、风热、感冒等。环保节能技术的应用，对制冷和散热系统进行合理改造，调节环境温度和体表温度接近，既能节约电能，又能保护人体健康。
        2.环保节能技术在暖通空调制冷系统中的应用
        2.1冷热源设计
        将环保节能技术应用在暖通空调制冷系统中，应结合建筑空间、系统构造、施工需求等，对冷热源系统进行优化设计。其中，空气源、地源、水源、热源均为可选项目，国内目前以热源为主，也就是大气、地热、太阳能、地表水等。这些热源可再生，而且无污染，具有诸多优势。将其应用在暖通空调中，是利用压缩机从热源中吸收热量，经升温处理传输至核心部件，从而起到制热的效果。
        2.2使用变频技术
        变频技术在暖通空调制冷系统中的应用，能解决系统工艺问题，也是降低能耗的有效途径，达到节能效果。过去，空调机组在系统额定功率下运行，即使系统末端的实际负荷降低，机组运行功率保持不变，就会造成能源浪费。使用变频技术，能对空调机组的输出功率动态调整，和系统末端的实际负荷相匹配[3]。例如：使用有变频器控制的变风量系统，风量变化通过专用变风量末端装置实现；或者采用变水流量措施，以一次泵变流量方案为例，冷源侧流量随着负荷侧流量的变化而改变。这些技术方案的应用，均能降低系统能耗，突出系统的智能化。
        2.3 独立新风系统
        独立新风系统也就是新风机组，由预热盘管、全热交换转轮、冷却盘管、显热交换转轮等组成。采用低温送风机组，外界空气经过处理直接进入空调房间，承担新风负荷、室内全部潜热负荷、部分显热负荷。和全空气系统相比，其一新风机组的显冷设备中没有回风系统，可以降低建筑耗材，能有效阻止污染的空气传播。其二新风和排风之间使用全热交换器，可对排风余热进行回收，进一步提高能源的使用效率。

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        2.4 冷热回收利用
        近些年来，暖通空调系统的冷热回收利用是一个研究热点，通过回收能量再利用，实现节能效果。从现有的研究成果看，可以对排风余热进行回收，用于预热处理、预冷处理，降低系统负荷[4]。选择空调主机时，应选择有热回收功能的机组，将该机组和热水供应系统相连接，能为人们提供生活热水。
        2.5 改良蒸发器
        暖通空调制冷系统中，蒸发器是一个重要部件，是由铜管、铝翅片两个部分组成。目前系统中的铝翅片，分为两种形式：一是波纹片结构，二是桥片结构。铝翅片的厚度，一般在0.095-0.1mm之间，系统运行期间，在铝翅片表面涂抹亲水膜，可防止水分在铝翅片上积累，从而降低故障发生率。选择铜管构件时，光管、内螺纹管的外径多是7.0mm，相比之下内螺纹管的换热能力更强一些，可在一定程度上改良蒸发器的性能。
        3．暖通空调制冷系统环保节能的设计原则和发展趋势
        3.1 设计原则
        对暖通空调制冷系统进行环保节能设计时，应该遵循三个原则：一是经济性。要求设计方案满足国家和行业规范，可以节省材料，提高资源利用率，合理控制人、机、料带来的成本。不能为了节能而节能，选择昂贵材料、增加建设成本的做法是不提倡的。二是实用性。暖通空调系统依附于建筑工程，对系统进行环保节能设计时，前提是保证建筑的正常结构和使用功能。以热工性能为例，主要是保温、散热、遮阳等，一般情况下建筑规模越大，制冷能耗越高[5]。确保暖通空调系统的实用性，应该和建筑功能有机融合，达到双赢的局面。三是综合性。暖通空调系统的设计和施工，会受到多方面因素的影响和限制，应该综合分析、综合考量。其中，内部因素可以从蓄水、防水入手，提高暖通空调的运行效率；外部因素可以从土地、空气、水源入手，最大程度上保护环境，避免或减少污染。
        3.2 发展趋势
        第一，天然气制冷。随着天然期开采和利用技术的进步，天然气已成为第二大资源，未来会在能源市场占据更大的份额。将天然气用在暖通空调系统中，要点有两个：一是容易储存，且储存成本低；二是属于清洁能源，使用过程中不会造成污染。在未来，暖通空调系统应用天然气能源，不仅能提高经济效益，还有利于减轻第一能源的供给压力，促进经济社会可持续发展。
        第二，水力平衡装置。暖通空调系统水力失衡，就是运转功率过大，导致能源消耗提高。在过去，空调运转期间因水力失衡引起的能源消耗比较常见，未来则要使用水力平衡装置，有效解决这一问题。具体操作上，要求支路干管的运行流量实际值和设计值应保持一致，不会存在欠流或过流的情况，达到静态平衡和动态平衡，通过减小能源消耗实现节能环保的目标。
        第三，使用地源热泵。在暖通空调系统中，使用地源热泵的原理是：通过地源热泵，可从地表下相应的封闭管道中收集热量，这些热量经过管道循环水进入室内，就能提高室内温度；制冷时原理与此相反。在未来，地源热泵和暖通空调系统的结合，能充分发挥出地热资源的优势，夏季疏散室内热量，冬季提高室内温度，既实现制热或制冷效果，又能减少电能的使用量。
        4．结语
        综上所述，暖通空调制冷系统和人们的生活密切相关，采用环保节能技术能节约资源、减少污染、保护健康。文章从冷热源设计、使用变频技术、独立新风系统、冷热回收利用、改良蒸发器5个方面，介绍了环保节能技术在暖通空调制冷系统中的应用。希望为工程设计和施工提供借鉴，实现节能环保的目标。
参考文献：
[1]彭程,周云,王迪.机电安装工程暖通空调新技术及发展趋势探索[J].产业科技创新,2020,2(31):17-18.
[2]韩敏.大型商业综合体暖通空调节能设计[J].四川水泥,2020(5):116.
[3]史源源.暖通空调制冷系统中的节能环保技术分析[J].应用能源技术,2020(4):34-38.
[4]周启伟.智能城市中绿色建筑与暖通空调设计分析[J].居舍,2020(3):109.
[5]吕文慧.节能环保技术在暖通空调系统中的应用[J].四川水泥,2019(8):333.