摘要：随着可再生能源技术逐渐成熟，在建筑能效领域，供热通风空调系统HVAHC 节能低碳转型是重要方向。传统HVAHC 系统存在耗能大、污染严重、调节效率低下等诸多问题。在设计和使用上亟须采取新能源优化策略，文章主要针对太阳能、地热能等清洁可再生能源在 HVAC 系统的集成路径，研究能效优化机制，制定兼顾环保与经济的系统升级方案，助力建筑能源利用结构可持续化发展。

关键词：可再生能源；供热通风与空调系统；能效优化

全球能源结构转型，“双碳”目标驱动下，建筑领域节能减排任务艰巨，HVAC 系统是建筑能耗大户，其能效提升刻不容缓，传统 HVAC系统化石能源，能耗高，污染重。可再生能源发展给其能效优化带来新机遇，文章聚焦可再生能源在HVAC 系统中的应用，探寻能效优化途径，助力建筑行业绿色低碳发展。

一、HVAC 系统中可再生能源应用的理论基础与技术逻辑

（一） 供热通风与空调系统的负荷及能源需求特性

HVAC 系统属于建筑能耗的重要组成部分，其负荷的形成牵扯到室内热环境状况，通风的需求以及外界气候变化等多重因素，供热时期要抵消建筑围护结构所产生的热损失，空调阶段必须及时应对内部显热和潜热负荷的变动情况，通风环节具备空气置换和热湿调节双重职能，整体运行呈现周期性波动和多维度调节并存的特点，这就对能源供应的响应速度和调节水平提出较高的要求。系统的能效高低跟设备选择，运行策略以及负荷匹配程度密切相关，如果不能按照即时工况实施能源调度并调节负荷，很可能会导致过度供能和能耗过剩的现象出现。

（二） 可再生能源介入路径与系统集成适配性分析

可再生能源具有清洁、 广泛分布、可持续性强等特性，适合在建筑HVAC 系统里大量推行，在热能方面，太阳能和地热能由于温度稳定、可以持续供应的优点，被当作取代传统化石燃料的首选方向。在冷源供应方面，地源热泵技术因为换热效率高、运行稳定而在很多工程里被采用，不同的可再生能源技术加入 HVAC 系统的方法要按照建筑种类、所在地点以及用途来决定，像在冬季主要靠取暖的北方地区，比较适宜采用地源热泵和太阳能结合供热的模式，而在南方湿热的地方，就要加大冷负荷转移和蓄冷调节的力度。

二、基于可再生能源的HVAC 系统能效优化路径实践探索

（一） 太阳能 - 地源热泵协同采暖系统的能效优势分析

太阳能属于间歇型能源，其资源受光照强度和日照时长的影响比较大，稳定性上存在一定的限制。但地源热泵可给予稳定且持续的地热能，给系统运作赋予可靠的支撑，在采暖系统设计里，二者协同能够做到资源的优势互补和季节性调节的均衡，白天由太阳能集热系统担任主热源的任务，把多余的热量储存于蓄热罐之中，到了晚上就换成地源热泵来补给能量，从而保证室内的供暖既连续又舒适。 系统控制模块要具有动态切换和负荷优先级调整功能，可以按照当下温度、负荷需求以及能源价格等变量来更改能源使用的策略，以此来加强总体运行效能，从结构上看，太阳能集热器可以和建筑屋面做到一体化布局，这样既能缩减安装所占的空间，又能加强集热效能，协同系统在低负荷情况下控制能耗的能力比较强，比较适合应用于住宅、教学楼这些中小型的公共建筑上，设计起清洁取暖系统来很合适。

（二） 冷热联供系统中多能融合优化策略的技术发展

冷热联供属于现代建筑能源系统的主要发展方向，关键之处在于依靠同一个能源系统同时或者交替供应冷能与热能，从而把能源利用效率做到最大，当可再生能源作为动力的时候，冷热联供系统能够融合太阳能吸收式冷水机组，地源热泵，蓄能装置等多种形式。创建出一种具备很强动态调节能力的多能融合体系，系统运行要通过能量管理中心来统筹调度，按照冷热负荷改变情况来分配和切换能源，比如说在冬天以供热为主，夏天以制冷为主的地方，系统可以借助换热器组网以及负荷转移模块来进行有效调节，削减能源闲置状况并缩减系统启动次数，在结构规划方面，应当加大冷热负荷耦合节点的集成度，改进系统的反应速度和能源传递效率。

（三） 动态负荷下智能控制系统的能耗调节功能

在多源能源系统背景下，HVAC 系统所面对的负荷有着明显的动态波动特点，传统的定值控制很难达到即时调节的需求，创建智能控制系统，这是达成可再生能源能效改善的关键途径，系统要具备环境参数感知，负荷预测计算以及能源调度策略输出等能力，可以依照外界温度，人员活动，室内湿度这些参数迅速改变设备运行状况，人工智能算法诸如模糊控制，遗传算法，神经网络等可以在控制系统里做到非线性联系的精确模拟，从而加强运行决策的适应性和鲁棒性，在日常运作当中，智能系统能够记载历史数据，凭借机器学习机制慢慢改进调节策略，达成“数据 - 控制 - 反馈 - 再优化”的循环流程，控制平台可融合移动终端和云平台技术，做到远距离监视，参数修改，能耗剖析等功能。

（四） 建筑结构与设备协同设计对系统效率的综合提升

HVAC 系统的能效高低，既关联着能源系统自身，又深受建筑围护结构、窗墙比、气密性、热桥控制等要素的影响，优化建筑结构参数与设备布局之间的协同配合，是改善系统整体性能的关键部分。在设计建筑之时，要借助自然通风路径规划、外遮阳设计以及隔热材料选取等被动节能手段，削减建筑本体的热负荷，从而减轻HVAC 系统的工作负担，在设备布置上，应按照建筑的使用功能合理安排送风口、回风口及新风系统，避免出现冷热短路和死角区域，以提高室内空气调节效率。 系统需利用BIM 技术形成三维能效模型，通过仿真分析来改良设备布局及管道走向，削减能量耗费和运行噪声，在结构构造与设备运作之间创建回馈联系，便能达成建筑和能源系统的动态耦合，促使“低负荷 + 高效率”这种协同目标的达成，从而改进建筑总体运作的绿色程度。

三、结束语

基于可再生能源的供热通风与空调系统能效优化属于达成建筑节能减排任务的关键技术路线 , 也是推进能源体系转变的重要依托 , 通过创建协同整合体系 , 引入智能调控策略并改善建筑能效协同设计 , 这种HVAC 系统会在绿色建筑发展中体现出更大的价值。以后要持续促进跨学科技术交融以及示范工程的实施 , 改进其实际应用水平 , 使它能够被更加有效地模仿 , 促使建筑能源系统朝着更加高效 , 智能且可持续的方向迈进。

参考文献：

[1] 张东成. 太阳能驱动吸附式制冷系统在空调中的应用研究[J].中国电机工程学报，2024,44(05):234-240.

[2] 赵慧杰 . 太阳能光伏光热建筑一体化（BIPV/T）系统能效优化研究 [J]. 太阳能学报，2020,41(09):123-130.