可再生能源在暖通空调系统中的应用分析

师向锋

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

暖通空调系统为人类提供了一个良好的居住条件，但也带来了大量的能耗。随着我国节能减排的要求，以及我国目前能源供需矛盾的不断加剧，我国目前急需解决的问题是如何有效减少采暖和空气调节的能耗。这不仅有利于我国建筑的节约能源，而且也是推动我国建设的一个重要措施。而暖通空调的节能方法和手段也是十分多样化，国外的研究者对暖通空调的各种节能方法及技术进行了深入分析。而将可持续发展的可再生能源应用到暖通空调系统中是十分关键的技术之一。由于目前所用的主要是诸如天然气、石油等非更新的能量。所以，利用可再生能源是非常必要的。

随着我国经济和社会的发展，城市的发展和城市化进程日益加快，人们的日常生活需要更多的能量。当前，我国面临着能源消费的严重不足，需要大力发展新型、可再生能源，并逐步弥补其不足，使其得到最大程度的发展。

可再生能源包括风能、太阳能、水能（井水、河水、湖水、海水）、潮汐能、地热能（以土地为代表）、生物能等。可再生资源的大量开发，解决了目前国内的资源紧缺问题，而且可再生资源具有广泛的用途，具有清洁高效的特点，有利于促进国民经济和社会的可持续发展。与常规的非再生能源比较，可再生能源不仅可以循环利用，而且适用范围广泛，不污染环境，清洁安全，而且能够很好地缓解当前社会发展和资源短缺的问题，推动可持续发展的经济和社会。

可再生能源的开发和使用是现代城市发展的一个重大课题，有关部门要做好新的能源和可持续的发展。

1.1 严格评估和合理规划

在当今世界，能源消费的日益增长，可再生能源持续利用是非常必要的，而要达到这个目标，就需要进行科学的计划和严格的评价。本着科学评价的理念，开展早期项目，提升项目的质量。在新的能源发展阶段，需要在投资和时间上进行科学的计划。为了保障新的能源开发，政府必须制定相关的法规，以确保新的能源开发的效益和可持续发展。

1.2 构建低碳结构和产业结构调整

在开发新的能源和可持续发展的资源以前，很多国家都是依靠煤矿来维持经济发展。这样的能源消费模式所带来的二氧化碳排放与温室气体排放，势必会严重危害到地球的生态，进而威胁到人们的生命与健康。为此，应调整我国工业结构，制定低碳发展的发展方向，严格遵循低碳发展的方针，合理选用和使用新的资源，保持资源的均衡使用。

1.3 加强对早期调查的关注

可再生能源的高效利用需要从前期探测方面入手，先发现可再生能源的利用形式，然后进行勘察和开采。在这一系列的工作中，地质勘探是必不可少的，也是新的能源开发的重要保证。要使勘探工作在实践中得到最大程度的应用，必须根据工程实践需要，确定勘探对象，对不同类型的能量储量进行调查，并进行分区了解，以保证其在勘探中的作用得到最大程度的体现。

暖通空调又分为供暖、排烟、空气调节等。文章主要从不同的系统类型、不同的用途、不同的类型，对不同的系统进行不同的分析，探讨不同的可再生能源在不同的采暖系统中的应用。

2.1 特定用途的风力发电

在暖通空调系统中，风能的利用可以分成两大类，即：一类是通风、一类是空气调节。在空调系统中，采用了热压、空气压力等基本理论，采用天然气流来进行排烟。采用换气方式，可以降低室内空气中的有毒气体含量，保证室内的空气清洁。在不使用清洁的天然风的情况下，还必须通过机械抽风来为通风设备提供清洁空气。在空调中，自然空气在过渡期是有自然冷空气的，而在某些地区，由于某些地区的气候变化，其自然通风能力可以达到室内的温度和湿度，从而可以充分节约这一段时间的能耗。在某些地区，由于过渡期间的自然空气制冷能力达不到室内的需求，必须通过追加的冷空气来保证，即便如此，也节省了大量的能源消耗。

2.2 特定的太阳能使用方式

在暖通空调系统中，太阳能可分成有源和无源两种类型。被动式使用没有特殊的设施使用方式，其关键在于选用建材，并对室内的空间布置进行调控，使其在冬天能够最大限度地使用太阳能热，从而减小了采暖的能量损耗；
在夏天，可有效减少日光照射，提高空调制冷系统的节能效果。此外，还可以有效收集、储存和分配太阳能，从而达到一个良好的内部条件。

主动型供暖系统是指采用太阳能集热器、风机、蓄热设备、辅助热源、管道和终端设备等的热源构成的供暖系统。在供暖系统中，采用集中式的太阳能供暖，通过地面的辐射供暖和供暖系统循环热量，可以大幅度减少供暖所需的能源消耗。

除以上两种方法之外，还可以将太阳能转换成热量，间接地将其用于采暖和空气调节。一种是将太阳能转换成热量来作为制冷设备的制冷设备，例如一台由热能发电的溴化锂制冷系统，其工作原理就是通过热量来实现，这就像是太阳能直接推动制冷系统运转一样。二是将太阳能转换成电力，供一些需要高质量电力来供电的场所使用。就拿热泵来说，这套热泵技术是一种比较先进、高效的技术，它是一种将低端的热能（通常是电力）输送到更高温度的热能。此外，中央空调、半集中空调、多联机空调、家用分体空调等也是通过电力来实现的。利用太阳能光电技术把太阳能转换成电，等于是直接利用了暖通空调。

2.3 特定的水资源使用方式

在暖通空调系统中，水能被广泛地使用。由于温度变化较小，温度较低，因此其在采暖空调中的应用，多用于供热和蓄热。就拿目前使用范围很广的各种水源热泵，就可以为很多建筑供热，节省能源。应指出，以水为冷源，其使用范围只局限于热交换。所谓的水，就是河流、湖泊、地下水、城市的废水。在利用中，对水源的处置加以严格的控制，确保水源的清洁，是一种可持续发展的资源。

2.4 潮汐能应用

在采暖空调中采用潮能是一种非直接使用方式。在国内，潮汐能被广泛地用于暖通空调系统中，可以通过暖通和空气调节设备来实现高质量的供热，而通过低功耗的太阳能热泵技术来实现，就像是将潮汐能直接用于城市的暖通空调系统中，从而节省能源。

2.5 地热能的应用

在采暖空调中，有两种不同的使用方式。一种是地下水源热泵。暖通空调中采用的是地源热泵，通过土壤和水分来进行传热。冬天将地面的热量转移到室内建筑中；
在夏天，地面的热量被输送至地面建筑，从而实现制冷与供热循环，以节省能源。另一种是通风管道。暖通空调采用地下空气和地下水源热泵的方式相同，均以土地为能源。通过对地下储藏能源的分析，可以为建筑内的温度和湿度提供必要的制冷。比如夏天，在隧道中经过的是一种炎热的户外气流，经过管道降温后，再通过送风系统进入到房间中，为房间带来了一股清凉的气息。冬天，室外的冷气通过隧道，经过通风管道，使之升温，再通过送风口进入房间，确保了房间的温度。采用地下水源热泵和隧道通风，可以有效减少暖通空调的能源消耗。

2.6 生物质能的使用

生物质能是全球第四大能源和洁净的资源。生物质能是一种可循环利用的资源，它是一种可持续利用的资源。在自然条件下，存在着数量巨大的生物多样性。按其产生的不同可分为五大类型：森林资源、农业资源、生活污水、工业有机废水、城市固体废物和家禽排泄物。具有储量大、产率高、洁净、无公害、可再利用等优点。对生物质能利用进行不断探索，挖掘其潜力，将有助于促进国家的发展与可持续发展。

我国的生物质能资源很多，但是在当前的采暖和制冷系统中还很少见。其主客观因素是人们对能源缺乏足够的了解，对其发展缺乏足够的重视，制约了生物质能的发展和应用。此外，我国的生物技术规范还有待进一步健全。目前，各地政府的监督管理还比较困难，一些地区仍然有抵触心理，需要进一步强化部门间的协作。要进一步细化发展的责任主体，要加强扶持措施的改革。其主要原因是：目前国内尚未实现生物质能源的大规模利用，以及目前国内的生物质能源洁净采暖尚未实现。由于生物质能的分布比较散乱，其采集与转换过程中有一定难度。

目前，随着我国的发展，将其用于暖通空调系统等方面的研究。将其应用到城市的采暖和供热，是目前生物质能源利用的一种重要形式，其主要用途为城市的洁净供暖。还有生物质锅炉供热和生物质炉具供热，这两种供热形式可以应用在小型房屋建筑、环境开阔、供热网络基础比较差的北方乡村。除用于建筑物，也适用于温室。有关方面的研究，提出利用生物质能作为温室供暖的基本原则，即利用生物质能转换成热能来保持温室内部的温度，既可调节棚内的气温，又可节省能耗，为今后推广利用生物质能具有一定的参考价值。其在空调中的运用和太阳能的使用相似。其直接利用方法是：利用生物能转换成热能，带动溴化锂吸收式空调器，以保持房间温度和湿度。其直接应用模式是：采用生物质能技术，然后以电力作为动力的电制冷器，广泛地用于住宅、办公和综合建筑。

由于生物质能的品种多样、特性多样，具有多种发展潜力，因此具有很好的发展潜力。当前的发展方向有电、热、碳、天然气、石油等。生物质能在各个领域都有应用，以推动国家的发展。在暖通空调方面，要与时俱进，把生物材料的优势发挥出来。今后的发展重点，将是对生物质能进行综合利用，而不是单纯地使用。利用生物能和其他可更新的能源进行整合，可以使整个能源体系达到最好的利用效率，而生物能是最强大的能源来源。还可以推动其他可更新的资源开发。例如：生物质能与太阳能的互补性利用，协同性的可再生资源应用使得资源利用效率大大提升，也保证了暖通空调系统的运行效果。

生物质能在采暖系统中的运用，主要有三条途径。第一个方案是将生物能转换成洁净的热量，直接提供给暖通空调系统。第二类是通过将生物物质转换成电能来实现对采暖和空气调节的控制。第三种方法是将生物能与其他能源结合起来，从而达到将热量和电力转换为一体的发电。展望“十四五”时期，我国的生物质能产业将会持续稳定的发展，生物质能的洁净供暖得到迅速发展，并有可能向产业化、规模发展。

由此可以看出，当今世界面临着巨大的能源消费压力，发展新能源与可再生资源势在必行，在新能源开发中应严格评估、合理规划、构建低碳结构、调整产业结构、加强前期地质勘探工作。开发太阳能、风能、潮汐能等新型可再生能源，确保供热管网的正常运转，推动工业的快速发展，为企业提供科学的新能源计划和长期的可持续发展。

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