暖通节能技术要点

暖通节能技术要点暖通系统作为建筑能耗的主要组成部分，通常占建筑总能耗的40%至60%，其节能水平直接影响建筑整体能效。随着“双碳”目标推进，暖通节能技术已从单一设备优化向系统级、全周期协同优化发展，涵盖设计、设备、控制、管理及能源整合等多个维度。以下从关键技术要点展开详细阐述。一、系统设计优化：奠定节能基础系统设计阶段的节能潜力占比可达30%以上，核心在于通过精准负荷计算与合理配置降低冗余能耗。首先，负荷计算需采用动态模拟工具（如DeST、EnergyPlus），综合考虑建筑朝向、围护结构热工性能、人员密度、设备散热等动态因素，避免传统静态计算导致的“大马拉小车”现象。研究表明，精准负荷计算可使冷热源设备容量降低约15%至25%，直接减少设备初投资与运行能耗。其次，冷热源形式选择需结合地域气候与建筑需求。例如，夏热冬冷地区可优先采用空气源热泵（通过逆卡诺循环实现热量转移的设备），其综合能效比（COP）可达3.5至4.5；地下水资源丰富区域可选用地源热泵（利用地下土壤或水体作为热源/热汇的热泵系统），COP普遍高于5.0，较传统电制冷+锅炉系统节能约30%至40%。对于大型公共建筑，多能互补系统（如燃气分布式能源+电制冷机）可通过能源梯级利用提升综合效率，一次能源利用率可达70%以上。此外，管网系统的水力平衡设计至关重要。传统设计中，末端设备因阻力不平衡导致流量分配不均，需通过阀门节流调节，造成约20%至30%的输送能耗浪费。采用静态平衡阀+动态压差控制阀的组合方案，配合管网水力计算软件优化管径与管长，可使系统水力失调率控制在5%以内，输送能耗降低约15%至25%。二、高效设备应用：提升终端能效设备能效是暖通节能的直接载体，重点在于选用高能效比设备并匹配变负荷运行需求。1.冷热源设备升级离心式冷水机组的COP在额定工况下可达6.0以上，部分负荷（IPLV）可达7.0至8.5，较传统活塞式机组节能约30%。近年来，磁悬浮离心机组通过无油轴承技术减少机械损耗，IPLV可突破10.0，在负荷率30%以下时仍保持高效运行，适用于负荷波动大的商业建筑。吸收式制冷机（以燃气或废热为驱动）的一次能源利用率虽低于电动制冷机，但在有工业余热或燃气价格较低的场景中，可实现能源梯级利用，综合节能效益显著。2.输配设备变频改造水泵与风机的能耗占暖通系统总能耗的20%至30%，其运行特性符合“平方转矩定律”（功耗与转速的三次方成正比）。采用变频调速技术后，设备可根据末端负荷动态调整转速：当负荷率从100%降至50%时，功耗可从100%降至约12.5%。实践表明，对定频水泵进行变频改造，年节电量可达30%至50%。需注意，变频设备需与系统特性曲线匹配，避免因选型不当导致“小马拉大车”的低效运行。3.末端设备高效化辐射空调末端（如毛细管辐射板）通过低温差、大面积换热降低送风能耗，与新风系统配合使用时，可减少约30%的空气处理能耗。新风热回收装置（如全热交换器）通过显热与潜热交换，将排风能量回收用于预处理新风，在过渡季节可使新风负荷降低约50%至70%。此外，高效风机盘管（采用双曲铝箔翅片+低阻风道设计）的单位风量能耗较传统产品降低约20%，适用于酒店、办公楼等末端分散的场景。三、智能控制技术：实现动态优化传统暖通系统多采用“设定值+反馈控制”模式，难以适应负荷动态变化。智能控制技术通过数据采集、算法分析与系统联动，可使设备运行效率提升约15%至30%。1.建筑自动化系统（BAS）集成BAS通过传感器网络实时监测室内温湿度、CO₂浓度、室外气象参数及设备运行状态（如冷水机组蒸发温度、水泵电流），结合建筑能耗模型预测未来24小时负荷需求，动态调整冷热源出力、水泵频率及风阀开度。例如，某商业综合体应用BAS后，在保证室内环境的前提下，系统综合能耗降低了28%。2.群控技术优化设备组合多台冷热源设备并联时，传统“先开先停”模式易导致部分设备在低效区运行。群控技术通过分析单台设备的能效曲线（如部分负荷下的COP），确定最优开机台数与运行负荷率。例如，3台相同容量的冷水机组在50%总负荷时，开启2台各运行50%负荷的能效（COP=6.5）优于开启1台运行100%负荷（COP=5.8），可节能约10%。3.需求响应与预测控制结合电网分时电价与建筑用能特性，预测控制技术可提前调整设备运行策略。例如，在电价高峰时段，通过提高冷冻水供水温度（从7℃升至10℃）降低冷机负荷，同时利用蓄冷装置释放冷量；在电价低谷时段，增加冷机运行负荷并蓄冷。某数据中心应用该技术后，年电费支出降低了18%。四、运行管理优化：挖掘持续节能潜力设备投运后的管理水平直接影响节能效果，需建立“监测-分析-调整”的闭环机制。1.定期维护与能效诊断换热器结垢会使传热系数降低约20%至30%，导致冷机COP下降10%至15%；空气过滤器堵塞会使风机能耗增加15%至20%。因此，需制定维护计划：冷水机组每年清洗冷凝器/蒸发器，风机盘管每季度清洗过滤器，水泵每半年检查轴承磨损。同时，通过能耗监测平台（如建筑能耗监测系统，BEMS）分析设备能效比（EER）、系统输送系数（SCOP）等指标，当指标低于设计值的90%时，及时排查故障。2.分时分区控制策略根据建筑使用规律实施分时控制：办公建筑非工作时间（18:00-8:00）可将室内温度设定值放宽至20℃-28℃（冬季/夏季），降低供能负荷；商场在营业前1小时启动预冷，避免高峰时段集中供冷。分区控制方面，对人员密度高的区域（如会议室）单独设置传感器，根据人员数量动态调整新风量，可减少约15%的新风能耗。3.用户行为引导研究表明，室内温度每提高1℃（夏季）或降低1℃（冬季），可节能约8%至10%。通过设置智能温控面板（限制温度调节范围为22℃-26℃）、张贴节能标识等方式引导用户合理用能，可避免因过度制冷/制热导致的能耗浪费。五、可再生能源整合：拓展节能边界整合太阳能、地热能等可再生能源，可减少暖通系统对化石能源的依赖，实现“源-网-荷-储”协同。1.太阳能驱动制冷太阳能集热器（平板型或真空管型）将光能转化为热能，驱动吸收式制冷机或吸附式制冷机供冷。在日照充足地区（如西北地区），太阳能保证率可达40%至60%，配合辅助热源（如燃气锅炉）可实现全天候供冷。某酒店项目采用“太阳能集热+溴化锂吸收式制冷”系统后，夏季供冷能耗降低了35%。2.地热能梯级利用地源热泵系统可同时满足供冷、供热需求，其地下埋管换热器（垂直埋管或水平埋管）与土壤进行热交换，冬季从土壤取热，夏季向土壤排热。对于同时有供冷供热需求的建筑（如医院），地源热泵的综合能效比可达4.5以上，较空气源热泵节能约20%。深层地热能（温度高于60℃）还可直接用于区域供热，减少末端加热能耗。3.蓄能技术平衡供需冰蓄冷系统在夜间电价低谷时段制冰蓄冷，白天释冷供冷，可将冷机容量降低30%至50%，并利用峰谷电价差降低运行成本。水蓄热系统则通过大温差蓄热（如从15℃加热至95℃）存储热能，适用于供热负荷波动大的场景。某商业中心结合冰蓄冷与水蓄