建筑暖通空调节能问题及解决方法

暖通空调在建筑的温度控制中起着至关重要的作用，但作为一个大型能源消耗系统，它在为建筑物提供供暖和制冷服务时会产生大量的碳足迹。

联合国环境规划署在第27届联合国气候变化大会上发布的报告显示，2021年全球建筑业造成的能源消耗已占全球能源需求的34%以上，与能源相关的碳排放达到创纪录的100亿吨，比新冠肺炎疫情爆发前的峰值高出2%。其中，占建筑总能耗40-60%的暖通空调的能源需求，与2019年和2020年相比也分别增长了约3%和4%。所有这些不断增长的数据表明，建筑暖通离2050年脱碳的目标越来越远。

建筑暖通空调的能源消耗量在不断的增大，在工业发达、能源不足的现下，怎样减少建筑暖通空调能源消耗是现时期急需解决的一大问题。首先需对建筑暖通空调系统的设计实施深入的分析，找到形成能源消耗的主要原因，并同时经过持续的改进来实现节能降耗，以此保证建筑暖通空调系统可以更加有效的为建筑业的发展奠定基础。

建筑暖通空调在节能上存在的问题

一、设计方面的问题

建筑暖通空调的设计方案会对暖通空调的能源消耗率形成较重要的影响。以前建筑结构暖通空调系统的设计过程中，设计的人员对于暖通空调系统的节能设计并未加大重视的力度，暖通空调系统在建设的时候不但应用了大量资金，同时在系统具体运行的时候，对于能源的使用量也较大，已严重超过我国能源消耗所规定的标准数值。暖通空调系统的设计部门与施工的企业需要做好有效的沟通和协调，在过去暖通空调系统的建设过程中，设计单位和施工单位间的交流和沟通比较少，如此情况下，导致暖通空调系统的设计实用性并不理想，在某方面存在不足，同时施工单位也未严格的结合设计标准来进行施工，使暖通空调系统的能耗不断增大，严重超过政府所规定的标准。

二、运行管理中的节能问题

对建筑暖通空调系统运行加强管理能够很好地降低其运行过程中的能耗。大多企业都错误地认为建筑暖通空调系统其设计与施工只要与相应的标准相符便可，致使暖通空调的管理和维护工作的实际实施并未获得有效的落实，并未对暖通空调系统的管理工作人员做相关的培训，造成暖通空调系统当中所潜藏的故障无法及时获得修理，暖通空调系统的组成部分老化比较严重，暖通空调系统在运行的过程中所形成的总能耗在不断增大。暖通空调系统的操作人员其自身的专业能力较低，无法结合室内外的环境而对空调系统的运行给予合理的调整，系统的运行无法获得节能的理想效果。 

建筑暖通空调节能问题解决措施

一、从节能的层面来进行设计

建筑结构中暖通空调系统的设计会对能耗产生直接影响。如暖通空调系统的各个部门无法达到相应区域对于温度的需求，暖通空调系统这时运行的时间便会延长，如此会形成较大能耗。一般情况下，在对暖通空调系统进行设计的时候，需要确保系统最大负荷的需求，然而在具体使用过程中，大多时候的运行都不会达到最大负荷。所以在设计环节，便需思考实际应用期间存在的各种影响因素，保证暖通空调系统的设计具有高效性、合理性、科学性，以降低能耗为目的。在暖通系统设计计算时，设计人员要依据建筑工程项目的实际状况和所处环境进行全季节、全工况的计算，进而保证暖通空调系统有针对性、目的性的设计。在暖通空调系统设计过程中，需思考建筑物的朝向、各季节的温度情况、周边环境与建筑结构本身的保温性和空调系统本身的制冷制热时的能耗。需要详细分析水管阻力、冷热负荷等方面，需要对暖通空调实施分开或是分环设置，还需要认真选择适合的风机和水泵等空调设备，使以后空调系统在运行过程中在实施调节时更加便利，以保证暖通空调系统所形成的负荷在平时使用过程中能够与实际需求相符。

二、对暖通空调系统中冷凝水加大关注度

建筑中暖通空调在运行过程中，会经常形成一种问题，这一问题便是冷凝水对于空调系统其能耗所形成的影响。首先，需对暖通空调系统的排风系统其合理性进行明确，通过增大空调送风量来让室内空间保持正压，以此降低温热空气的进入而形成冷凝水。保证空调系统中风管、水管等相应管道保温材料的厚度、容量和导热系统都能达到设计标准，通风口处需应用传热性低的材料，利用这些措施来降低冷凝水的出现。在暖通空调系统的设计过程中，对于管道的长度需合理的控制，并且还需保证管道在一定坡度时方便冷凝水的充分排出。除此之外，需对空调系统中的保温性与密封性加大关注度，针对金属材质的管道需对其做好防护，防止氧化和腐蚀类的问题出现。在管道发生泄漏或是破损以前需给予及时维护。

三、增强水循环的效率及安全性

暖通空调系统运行的过程中，管道的密封性与耐用性对其来说非常的重要。所以为了提升暖通系统的整体节能降耗性，需保证管道质量、稳定性、耐压性和腐蚀性等各因素都能达到设计需求，保证系统运行时可以正常进行水循环。同时需要选择合理的管道长度和坡度，使其在较低压力下就能实现高效的水循环。除此之外，需对排气阀位置进行布置，方便对系统进行日常的维护和操作，保证暖通空调系统运行的安全性和可靠性。

四、暖通空调节能新技术的应用

01变频技术

压缩机是保证整个空调系统正常运行的关键设备，当空调制冷时压缩机会消耗暖通空调系统较大部分的电量。而传统压缩机定频工作，随着室外环境温度降低，室内空调负荷减小，压缩机的功率也不会随之变化，电能浪费严重。变频空调的工作原理是利用变频器来控制暖通空调压缩机的供电频率，以此控制压缩机功率，压缩机可根据负荷无级调节。此外，变频空调内置的传感器能测量建筑的内部温度，并根据测量结果来调整压缩机的转速，以保证制冷调节质量、满足人们生产生活的需要。交流变频空调和直流变频空调的工作原理存在一定差异，前者工作原理的重点在于对稳定差的测定，生成特定的频率信号，从而有效控制压缩机的电压、转速以及制冷量；后者的工作原理相对简单，是通过改变加在永久磁铁上的电压实现对转子转速的控制，以此满足制冷需求。

02温湿度独立控制技术

空调系统总负荷组成体系中，显热负荷（排热）为重要部分，占比70%～80%，剩余部分则为潜热负荷（排湿）。根据热湿耦合处理方式的基本特征可知，冷源温度易受室内空气露点温度的影响，通常控制在5～7℃。仅从排除余热的角度来看，此时冷源温度在15～18℃时便可达到要求。由于显热负荷占比较大，原本通过高温冷源排走热量的方式缺乏可行性，此时需要得到5～7℃的低温冷源的支持，随之产生的问题则是能源浪费量增加，严重抑制制冷设备的工作效率。

温湿度独立控制空调系统中，其配置的是具有相互独立运行特征的温度与湿度空调系统，各自具有独立控制功能，前者调节室内温度，后者调节室内湿度。温度控制系统包括高温冷源、余热消除末端装置，推荐采用水或制冷剂作为输送媒介，尽量不用空气作为输送媒介以降低输配系统运行能耗。除湿工作均通过独立的湿度控制系统而完成，但对于显热系统而言，其对应的冷水供水温度将有所提升，此时能够给天然冷源的使用创设良好的条件，尽管采取的是机械制冷的方式，但制冷剂依然可以高效运行，其性能系数具有大幅提升。余热消除末端装置的可选形式较多，包含辐射板、干式风机盘管等，相比室内空气的露点温度，供水的温度明显更高，基于此特点，有效避免结霜现象。温湿度独立控制空调系统将室内排热排湿过程中的排热和排湿过程分开处理，可解决以往热湿联合处理过程中损失量过大的问题。此外，独立的控制调节系统具有更强的灵活性，可高效处理温度和湿度，与室内湿热比相适应，从而避免室内湿度过高（或过低）的情况。

03蓄冷技术

空调蓄冷的工作原理是当电网的负荷较低电价优惠时，进行冷能存储，而当负荷高、电价高以及夏季制冷需求大时释放存储的冷能，保证人们生产生活的需要，这一原理也被称为“削峰填谷”。

潜热蓄能：将物质发生相变时所吸收或释放的热能储存起来的技术，如冰蓄冷，其是典型的潜热蓄能技术，利用潜热蓄能的原理将冷量以冰的形式储存。

显热蓄能：将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来的技术，如水蓄冷，其是典型的显热蓄能技术，利用显热蓄能将冷量/热量储存起来。

由于机场项目场地宽裕，便于蓄能装置安放，故其更为适宜采用节能性与经济性较好的显热蓄能系统，常用的显热蓄能方式为水蓄冷。该系统可以实现制冷机供冷、制冷机蓄冷、蓄冷供冷、制冷机联合蓄冷管供冷等多种工况。为了解水蓄冷技术在机场建筑中的应用情况，对某机场的水蓄冷工程项目进行了实地考察与调研。该项目设置4个22m高、直径为26m的蓄冷罐。初投资约4000万元，罐体占地面积约4亩，年运行节省电费约700万元/年。可见水蓄冷具有良好的经济效益，适用于在机场类建筑。但蓄水罐体型庞大、占地面积较大，项目实施中需选择好蓄水罐安置点位，并合理考虑用地成本。

04冷热电三联供

冷热电三联供能源系统通过各种一次能源转换技术的集成运用，在一个区域内同时提供电、热、冷等多种终端能源，实现能源的梯级、高效利用。冷热电三联供系统由于采取了分布式布置，能源中心建设在服务区域的负荷中心位置，不但可以获得30%～40%的发电效率，还能通过适宜的技术手段回收中、低温废热，为用户提供所需的冷、热供应，其综合能源利用率可达80%以上，大量节省了一次能源。同时，与集中发电、输配的传统形式比较能减少6%～7%的线路损耗。冷热电三联供系统的余热利用工艺需综合考虑发电机组的种类、热效率、余热品质等参数后确定。以燃气轮机为例，常见的系统工艺流程有发电机与吸收机的直接连接和经过余热锅炉的间接连接两种方式。天然气冷热电三联供分布式能源在国内外众多项目中取得了成功，根据多个典型工程案例运行模式及其系统基本参数，对所调研搜集的项目进行了统计分析，发现上述项目发电效率平均值约为38%，一次能源利用率平均值约为89%，约70%项目三联供制冷容量在25MW以下。可见，冷热电三联供项目在民用建筑中具有良好的应用效果，一次能源利用效率约为89%。

05智慧能源管理系统

为了响应“双碳”政策的要求，暖通空调行业也在积极寻找，在不影响舒适性和室内空气质量的情况下，优化暖通空调系统并降低建筑能耗的解决方案。由于不同建筑暖通空调系统的复杂性、多样性和不确定性，传统的管理方法难以收集各个阶段的数据，阻碍了运行和维护，导致能耗过高和节能措施不合理。目前有效的解决方案是将暖通空调系统与人工智能、物联网、大数据等相结合。通过在建筑内外安装物联网传感器，以收集室内人数和天气状况等数据，并将这些数据实时发送到数字管理平台，高效响应环境控制。

数字化管理节能控制技术具有较高应用价值，能够为暖通空调的运行管理奠定良好基础，根据空调系统的实际运行情况来设计具体的技术参数，保证运行管理的科学性。数字化自动控制系统能够全面检测建筑室内的各类设备，获取工况、功能等具体数据和参数，深层次评估各类设备的运行状态并修正缺陷，提高整个建筑能源能效管理和控制的精细化和信息化水平，保证各类设备安全稳定运行，控制人力成本和能源损耗。

综上所述，为了实现节能减排目标，减轻环境污染，需对干扰暖通空调系统其整体能耗的所有因素加强重视，最大程度的创建节能、高效的暖通空调系统，让建筑整体的能源消耗可以得到充分有效的控制。同时，必须重视暖通节能技术的应用，通过优化暖通节能技术，提高暖通空调系统运行水平。

随着全球城市化进程的加快和极端天气的频繁发生，建筑在供暖和制冷方面消耗了更多的能源，导致碳排放和能源消耗增加。幸运的是，各企业正在积极响应政府政策，积极探索节能减排的途径，相信未来建筑暖通将朝着节能的方向良好发展。

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