1. 前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)能源緊張的形勢(shì)日趨嚴(yán)重，建筑節(jié)能已經(jīng)成為節(jié)能工作的重點(diǎn)。而在國(guó)外，特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早已制定了各項(xiàng)節(jié)能政策、標(biāo)準(zhǔn)以減少建筑能耗。建筑節(jié)能是建筑技術(shù)發(fā)展的基本趨勢(shì)，也是一個(gè)新的生長(zhǎng)點(diǎn)?，F(xiàn)代建筑的必要組成部分，暖通空調(diào)領(lǐng)域也已經(jīng)受到這種趨勢(shì)的影響，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能正在引起專(zhuān)業(yè)工作者的注意，并且針對(duì)不同的國(guó)家、地區(qū)的能源特點(diǎn)和不同建筑的采暖、通風(fēng)、空調(diào)要求發(fā)展著相關(guān)的節(jié)能技術(shù)。因此，研究暖通空調(diào)負(fù)荷產(chǎn)生的原因及影響因素，可以更加合理地提出解決問(wèn)題的方法。

2． 暖通空調(diào)能耗

為了創(chuàng)造舒適的室內(nèi)空調(diào)環(huán)境, 必須消耗大量的能源。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%,由此可見(jiàn)建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)應(yīng)該在暖通專(zhuān)業(yè)。而暖通系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵是空調(diào)負(fù)荷的合理確定 ,優(yōu)化建筑物的朝向位置,正確選擇外墻、門(mén)、窗、屋頂?shù)男螤罴安牧系?都可以有效減少空調(diào)負(fù)荷。

3暖通空調(diào)能耗的影響因素

3.1空調(diào)方式影響空調(diào)系統(tǒng)能耗

選擇合適的空調(diào)方式是空調(diào)節(jié)能的一個(gè)重要方面。近幾年來(lái),變頻空調(diào)因其具有節(jié)能和提供舒適內(nèi)環(huán)境的顯著特點(diǎn)而得到飛速發(fā)展, 到目前為止,變頻空調(diào)器占日本房間空調(diào)器市場(chǎng)銷(xiāo)售份額的80%以上。根據(jù)日本JRA404標(biāo)準(zhǔn),變頻空調(diào)器季節(jié)能效比遠(yuǎn)高于定頻空調(diào)器,在冷負(fù)荷相當(dāng)?shù)那闆r下使用變頻空調(diào)器消耗的功率僅為定頻空調(diào)器的66%,即省電34%。因此, 變頻空調(diào)應(yīng)是空調(diào)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì),使空調(diào)盡可能達(dá)到節(jié)能要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中,我們也應(yīng)采用變頻技術(shù),其主要有兩種形式:用變頻水泵和調(diào)速風(fēng)機(jī)替代調(diào)節(jié)閥,減少系統(tǒng)內(nèi)部能耗,提高整機(jī)效率,或者采用變流量技術(shù),根據(jù)空調(diào)負(fù)荷改變水流量或風(fēng)流量,從而達(dá)到節(jié)能效果。

3.2室內(nèi)溫、濕度設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響

 現(xiàn)以廣州地區(qū)辦公建筑采取一次回風(fēng)集中空調(diào)系統(tǒng)時(shí)的能耗為例。某三層辦公樓188人工作。窗為鋁合金框單層透明玻璃窗，掛淺色有內(nèi)遮陽(yáng)窗簾，南窗面積35.6 ㎡,一層無(wú)窗( 與別的房間相連),東窗31.9 ㎡,西面無(wú)窗，北窗37.3㎡,屋面為合成高分子卷材和涂膜防水屋面，面積為891 ㎡。外墻為180mm水泥空心磚墻,南墻面積188.8㎡，一層無(wú)南外墻,西墻面積231.3 ㎡，北墻面積242.1 ㎡,東墻面積192㎡,地面面積為891㎡。

新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)是：一般辦公室取25m3?人/h；個(gè)人辦公室取50m3?人/h；會(huì)議室取25m3?人/h ，以室內(nèi)設(shè)計(jì)相對(duì)濕度取50%為例，采用一次回風(fēng)集中空調(diào)系統(tǒng)，在送風(fēng)溫差不變的情況下分析相同熱舒適條件下提高室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度空調(diào)系統(tǒng)的能耗。表1是不同室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下的一次回風(fēng)集中空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況。 
 
表 1 不同室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下一次回風(fēng)集中空調(diào)系統(tǒng)的能耗 
 
現(xiàn)以通過(guò)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)25℃干球溫度線,50%相對(duì)濕度線交點(diǎn)的25等效溫度線為室 內(nèi)熱舒適基準(zhǔn),在滿足25等效溫度線室內(nèi)熱舒適條件下，當(dāng)室內(nèi)溫度變化到=24.5℃,=25.5℃時(shí)，由焓濕圖可知，所要求的室內(nèi)相對(duì)濕度分別是65%和30% ，所需要的空調(diào)系統(tǒng)能耗如表2所示。

表 2相同熱舒適條件下不同室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下的空調(diào)系統(tǒng)能耗 
 
從表1結(jié)果可知，隨室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度提高，一次回風(fēng)系統(tǒng)的需冷量和總耗能量降低，這也是主張?jiān)谙募究照{(diào)室內(nèi)溫度設(shè)置在26 C以上來(lái)減少空調(diào)能耗理論依據(jù)。但是在相同熱舒適(等效溫度)條件下，提高室內(nèi)溫度會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)的需冷量增加(圖1)，這兩者似乎相矛盾。實(shí)際上，從前面的分析討論可以推知：用通過(guò)提高室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、減少?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱造成的室內(nèi)冷負(fù)荷來(lái)減少空調(diào)房間需冷量的做法，實(shí)際上是以降低空調(diào)房間的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)為代價(jià)的。因此，減少空調(diào)房間需冷量的措施之一應(yīng)當(dāng)是如何在滿足某一個(gè)室內(nèi)人體熱舒適標(biāo)準(zhǔn)的條件下，合理地選取室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。為了減少空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷，最佳室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)宜采用較高的等效溫度，即較低的室內(nèi)熱舒適標(biāo)準(zhǔn)。 
 
4．暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的途徑及方法

4.1采用新型節(jié)能舒適健康的空調(diào)方式

影響人體熱舒適性的環(huán)境參數(shù)眾多, 不同的環(huán)境參數(shù)組合可以得到相同的熱舒適性效果,但不同的熱濕環(huán)境參數(shù)組合空調(diào)系統(tǒng)的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我們采用傳統(tǒng)的空調(diào)方式,把整個(gè)室內(nèi)的空氣加熱,通過(guò)空氣實(shí)現(xiàn)人體與環(huán)境的熱濕交換, 就需要較高的空氣溫度,此時(shí)通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失和加熱新風(fēng)的熱損失都比較大 如果我們根據(jù)熱濕環(huán)境的研究成果,改變傳統(tǒng)的空調(diào)方式,增加輻射熱(如低溫地板輻射采暖), 此時(shí)所需要的空氣溫度顯著下降,一般可達(dá)到12-14 ,而傳統(tǒng)方式一般在18-20 ,顯然后者比前者具有顯著的節(jié)能效果，在夏季也有類(lèi)似的結(jié)果。

4.2根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的空調(diào)設(shè)計(jì)

(1)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量的大小不僅與能耗、初投資和運(yùn)行費(fèi)用密切相關(guān)，而且關(guān)系到人體的健康，《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189—2005)對(duì)其取值進(jìn)行了規(guī)定，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)隨意增加或減少。另外，在人員密度相對(duì)較大且變化較大的房間，宜采用新風(fēng)需求控制，即根據(jù)室內(nèi)C02濃度檢測(cè)值增加或減少新風(fēng)量，使CO2濃度始終維持在衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值內(nèi)。

(2)風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)口應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，或布置在風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組出風(fēng)口的旁邊，不應(yīng)將新風(fēng)接至風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組的回風(fēng)吸人口處，以免減少新風(fēng)量或削弱風(fēng)機(jī)盤(pán)管處理室內(nèi)回風(fēng)的能力。

(3)房間面積或空間較大、人員較多或有必要集中進(jìn)行溫、濕度控制和管理。令空氣空調(diào)系統(tǒng)具有易于改變新、回風(fēng)比例，必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)運(yùn)行，從而獲得較大的節(jié)能效益和環(huán)境效益，且易于集中處理噪聲、過(guò)濾凈化和控制空調(diào)區(qū)的溫、濕度，設(shè)備集中，方便維修和管理等優(yōu)點(diǎn)。

4.3推廣使用可再生能源或低品位能源空調(diào)系統(tǒng)

隨著空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,空調(diào)對(duì)不可再生能源的消耗將大幅度上升,同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞也在日趨加劇。如何利用可再生能源及低品位能源已經(jīng)成了該領(lǐng)域重要的研究課題。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是在這種形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的,它利用地下恒溫層土壤熱顯著提高空調(diào)系統(tǒng)的COP值,使得同等制熱(或制冷)量下的系統(tǒng)能耗大幅度下降。利用可再生能源的暖通空調(diào)系統(tǒng)，如地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)，不僅有著顯著的環(huán)境和社會(huì)效益，有的還有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)大力開(kāi)發(fā)推廣。

地源熱泵是水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“ 熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。在制冷狀態(tài)下， 地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽--液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)冷媒空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。