路学明

(中石化绿源地热能(山东)开发有限公司，山东 德州 253600)

引言

在人们生活水平不断提高的背景下，暖通空调在各类建筑中逐步成为不可或缺的设备系统。通过暖通空调系统，人们可以在各个季节享受到更为舒适的环境。但是，受到传统技术理念及技术水平的限制，暖通空调系统能耗问题一直都比较突出。在我国社会经济发展的新阶段，有必要基于生态可持续发展的理念，对暖通空调系统技术进行优化升级。在这个过程中，关于新能源、可再生能源技术的研究是十分重要的研究方向。

1 暖通空调技术中新能源及可再生能源概述

所谓新能源，即区别于传统石油、煤炭、天然气等矿物能源的能源。新能源和传统能源的区别在于，在能源开采、使用期间，不会或较少对生态环境造成不良影响，是一种有极强社会可持续发展价值的能源。目前相关领域比较常见的新能源包括太阳能、风能和地热能，也包括通过现代技术开发出来的一些能源，如核能、生物质能。可再生能源是在新能源基础上被单独定义的一类能源，典型特点是在自然条件下可以再生的，与之相对应的是传统矿物能源的不可再生特性。总结来看，新能源和可再生能源都具有无污染、可持续使用的特点，这与人与自然和谐共存、社会可持续发展的理念是高度契合的。

暖通空调是人们为了提高生活质量而发明出来的一种环境温度调控系统，传统技术模式下，暖通空调采用的主要能源为电能。在目前我国的能源结构中，以传统能源为核心的火电厂依然是主要的电能生产渠道，因此电能的高消耗意味着传统能源的高消耗。所以针对暖通空调的能源技术优化，是势在必行的。

2 新能源及可再生能源在暖通空调系统中的应用背景及意义

2.1 背景

新能源及可再生能源主要是指有别于常规能源的能源类型，这类能源的典型特征在于，无论是能源获取，还是投入到实际应用环节中，对生态环境的影响都非常小。同时，这类能源在目前的应用环境下，是可以再生的，可以支持人类社会的可持续发展。目前，经过大量研究，并且成功投入到实践应用中的新能源、可再生能源包括太阳能、地热能、风能、潮汐能。而目前技术条件下，暖通空调系统主要是以电能驱动，再结合水系统、风系统，实现通风换气、冷热调节等功能，给人们创造舒适的室内环境[1]。目前技术条件下，为了满足人们的舒适室内环境需求，大多数的暖通空调系统需要长期保持高负荷运转状态，其产生的能耗是相当大的。由于目前社会电能有很大一部分都是通过消耗常规能源生成的，所以过高消耗电能，意味着对自然资源的消耗量十分巨大，自然不利于生态健康和可持续发展。

事实上，暖通空调并不仅是指空调设备，而是指安装于建筑物中，通过一系列技术，满足室内空气净化、通风、保暖、制冷等需求的系统。在绿色建筑概念背景下，暖通空调系统被认为是导致建筑能耗升高的关键，因此需要通过改良暖通空调系统，达到在满足人们生活舒适健康需求的基础上，降低建筑能耗的目的。也就是说，正是绿色建筑理念对暖通空调技术提出的节能要求，才促使相关领域的技术研究越来越热门[2]。目前，为了降低暖通空调系统能耗，主要有两个大方向。其一是通过改良系统结构、应用变频技术等方法，从系统设备本身的角度降低能耗；其二是通过改良传统能源依赖，通过应用新能源、可再生能源的方式，来达到降低常规能耗、减少环境污染的目的。

2.2 意义

在如今社会经济快速发展、社会发展理念越来越科学的背景下，人们逐渐意识到环境保护和可持续发展的重要性。但是，受到传统工业发展模式以及现代城市化进程加快的影响，一方面传统能源的大量应用给生态环境造成了严重的负面影响；另一方面暖通空调系统的大量应用造成了持续性的高能耗现状。在该背景下，社会各界关于新能源、可再生资源的研究和应用，而针对暖通空调的能源体系改良是大势所趋。很显然，新能源及可再生能源在暖通空调系统中的应用，可以很大程度上减少对传统能源的消耗，进而规避传统能源生产模式下对生态环境造成的不良影响。同时，在技术持续优化的情况下，以变频技术为代表的环保技术大量应用于暖通空调系统中，这与生态环保可持续发展的社会发展要求高度契合。从另一个角度来讲，在新能源、可再生能源技术日趋成熟的情况下，其相应的成本也在逐步降低，因此这类技术的应用也具有很好的经济价值。

3 新能源及可再生能源在暖通空调系统中的实践应用要点

3.1 太阳能的应用

太阳能是现代人类社会关于新能源及可再生能源的主要研究对象，因为就目前的人类历史发展进程来看，太阳能是取之不尽用之不竭的，同时这种能源是足够清洁无害的。因此，关于暖通空调系统的技术改良，对太阳能的利用尤为重要[3]。

3.1.1 太阳能制冷

制冷是现代人对暖通空调系统十分重要的功能需求，压缩制冷设备是暖通空调系统中负责制冷的主体，主要是通过电能驱动。因此，将太阳能应用于暖通空调制冷，主要是通过太阳能转化板，将太阳能转化为电能，再驱动压缩制冷设备运转。需要注意的是，在传统压缩制冷式系统的基础上使用太阳能，对太阳能转换板材料要求较高，并且涉及到的成本较高，需要从太阳能转化和空调机本身角度进行技术改良[4]。另外，行业内出现了一种新型的太阳能空调制冷技术理念，即太阳能吸收式制冷。该技术主要是直接利用太阳能产生的热量，作用于相关物质，使之形态发生改变，在物理变化过程中大量吸热，达到制冷的效果。其中，溴化锂-水溶液系统的应用，被证明这一技术研究拥有较好的前景。近年来，太阳能吸附式制冷也是暖通空调系统技术研究的主要方向之一，这也是通过利用太阳能改变某种物质形态，达到制冷目的的一种技术。用到的吸附制冷系统有活性炭-甲醇以及沸石-水溶液等，无论是制冷原理还是过程中的物质转化，都不会产生污染。

3.1.2 太阳能采暖

太阳能采暖技术的原理比较好理解，即通过利用太阳能产生的热量，加热水循环系统中的水，再将热量输送到建筑内部各个部位，实现供暖功能[5]。近年来，业界关于太阳能集热器的技术研究越来越先进，相关设备不仅可以承受各种冷冲击、热冲击，还能适应不同的天气环境，进而在一些太阳能相对比较匮乏的地区也有不错的应用效果。为了进一步满足人们不同季节、时间的采暖需求，暖通空调系统中配置的蓄热设备，可以将采集到的热能储存下来，或是通过电能转化的方式进行储存，然后在夜间、阴雨天气为人们供暖。

3.2 地热能的应用

我国地缘广阔，很多地区都有丰富的地热能，这种可再生能源的应用，也是目前暖通空调系统技术主要改良研究方向之一。比如，在20m～150m的恒温层，大地温度保持相对恒定，则将耦合式地热交换器安装于恒温层内部，然后通过U型管形成热转换系统，再通过安装于建筑结构中的水循环系统，将热量输送到各个位置[6]，进而实现供暖制冷功能。另外，地下水地源热泵系统的应用，也是一种应用地热能的技术。该技术主要是在地热能及地下水丰富的地区，建立水循环系统，直接将高温地下水抽取进入水循环系统运转。一方面，热水直接给建筑内部供热，另一方面，多余的热能或通过耐热材料储存，或转化为电能。目前，在部分地区的绿色建筑中，地表水水源热泵系统的应用也尤为重要。该类系统主要是在水面下安装采用多重并联形式的塑料管道，再通过水热交换器，将地热能转化为暖通空调系统供暖的热量，或是转化为制冷、通风的电能。

3.3 海洋能及风能的应用

海洋能主要是海洋活动中产生的动能，包括洋流能、潮汐能、温差能。由于海洋在地球气候系统、生态系统以及水循环系统中扮演着关键角色，同时其本身较高的比热容特性，意味着针对海洋能的应用也是目前暖通空调系统技术优化的重要考虑内容。风能是指自然风运动产生的动能，而暖通空调系统中，通风换气、空气净化是十分关键的环节，因此对风能的使用同样重要。关于风能的使用，比如，在一些大型工业园区，可以通过风力发电的方式，为园区建筑暖通空调系统提供必要的电力支持。或是改良暖通空调中风系统的结构，利用风能带动主要叶片转动，在不用大量开启窗户的情况下，结合内部空气净化装置，同步实现室内通风和空气净化的功能。

3.4 生物质能的应用

生物质能主要是指通过对腐败植物、人畜粪便等物质的处理，生成生物燃料，再应用于取暖、发电等方面而产生的能量。经过现代技术的发展，对部分废弃物及腐殖质的处理，可以转化为乙醇、沼气等清洁能源，在部分寒冷地区或是冬季的时候，可以直接作为暖通空调系统供暖的主要燃料。多余的燃料还可以通过专业的发电系统进行电能转化，进一步支持暖通空调的运转。

4 新能源及可再生能源在暖通空调系统中的应用要求

4.1 要充分结合当地新能源开发情况

我国不同地区所拥有的新能源及可再生能源储备是不同的，相应的开发应用技术也存在一定的差异。因此针对暖通空调的新能源及可再生能源应用，需要充分尊重当地的能源储备情况和技术发展情况，要避免盲目求新而忽略了技术应用难度及经济方面的问题。比如，在我国云贵高原地区，拥有丰富的太阳能资源，因此在暖通空调系统的研发中，可以着重针对太阳能进行技术开发；在我国沿海地区，拥有大量的潮汐能资源，所以可以从发电技术及暖通空调技术的角度，加大潮汐能的使用。另外，在规模较大的城市中，可以针对城市垃圾建设垃圾发电站，将不同类型的垃圾中潜藏的能源利用起来。再比如，在一些乡村地区，可以在其发达的种植业、畜牧业基础上，广泛建立沼气发电系统，通过对生物质能的转化使用，满足当地居民暖通空调系统的电能需求。也就是说，不同地区的暖通空调系统技术研究人员，需要对当地社会经济发展现状及能源储备特点进行深入分析，寻求更为合适的新能源及可再生能源技术研发方向，这也是当代科学发展和可持续发展理念的重要体现。

4.2 要重视能耗控制，构建能源回收机制

针对暖通空调系统的能源结构优化，不仅要关注对能源类型本身的改良，还要对能源应用过程进行技术改造。首先，要加强对暖通空调系统变频技术的应用，让暖通空调在满足人们环境调节需求的基础上，实现能耗的动态化平衡，达到节能减排的目的；其次，要在暖通空调系统中加强对能耗的回收再利用，结合人们使用暖通空调的习惯以及系统本身运行的特点，对一些能源进行回收、转化及再利用。比如，传统太阳能暖通空调系统是通过太阳能接收板来加热管道中的水，用比热容较大的水来储备热能，满足暖通空调的功能需求。但是，人们使用习惯的不同，会导致系统或多或少出现热能损失的情况。而通过现代技术的应用，可以将太阳能产生的热能转化为电能进行储备，在极低损耗的情况下，满足人们对暖通空调乃至其他家居设备的使用需求。显然，这种能源转化及回收机制，可以很大程度上进一步发挥新能源及可再生能源的应用价值。

5 结 语

综上所述，在社会经济飞速发展的背景下，人们的生活品质要求越来越高，而暖通空调作为能够给人们带来舒适健康环境的设备，在各类建筑中的应用率越来越高。为了在不影响暖通空调核心功能的基础上，减少能源消耗和环境污染，关于新能源及可再生能源的技术研究尤为重要。因此，有必要从太阳能、地热能、海洋能、生物质能等新能源的研究入手，结合暖通空调系统的技术改良，逐步减少暖通空调对传统能源的依赖，为生态环保及社会可持续健康发展做出关键的贡献。