試論高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計

萬建平 廣東宏達建設(shè)工程有限公司，廣東 東莞 523100

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)簡介及能源消耗分析

目前，我國城市中的暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗量占總能源消耗量的近一半，且隨著城市居民對生活品質(zhì)的要求越來越高，暖通空調(diào)的能源消耗量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗主要是指建筑通風、采暖和制冷、照明、供應(yīng)熱水等方面的能源需求。高層建筑暖通空調(diào)的能源消耗主要來自三個方面:新風負荷、冷暖負荷及輸送負荷引起的能耗。

暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗與其他建筑能耗相比有很多顯著的特點。首先，能耗的使用率受空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、元件選型、運行管理等多方面的影響，如果空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時存在一些不合理的因素或在運行管理中出現(xiàn)問題，都會降低暖通空調(diào)能源的使用率;其次，由于暖通空調(diào)是通過冷熱彼此交替來進行工作的，因而室內(nèi)空氣冷熱質(zhì)量、室外環(huán)境溫度等都會對暖通空調(diào)的能耗產(chǎn)生一定的影響。我們應(yīng)盡可能多地利用風能、太陽能等天然資源，提高能源使用率，盡量降低暖通空調(diào)的能耗。

2 高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計原則及存在的問題

2.1 高層建筑暖通設(shè)計原則

在高層建筑暖通系統(tǒng)的設(shè)計中，必須遵守以下三個原則:第一，節(jié)能性原則。實現(xiàn)節(jié)能的效果是暖通空調(diào)設(shè)計的第一原則，且在節(jié)能的同時必須考慮到室內(nèi)人們的感受，營造舒適的溫度、濕度和氣流，因此在進行節(jié)能設(shè)計時必須設(shè)置合適的比例，盡量做到節(jié)能同時帶給人舒適的感受。另一方面在進行節(jié)能設(shè)計時應(yīng)考慮室外的溫濕度情況并相應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)節(jié)能的目的;第二，人性化原則。我們知道，空調(diào)系統(tǒng)如果能實現(xiàn)室內(nèi)均勻加熱，能量的利用率在很大程度上會提高，但是在空調(diào)進行室內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)時，應(yīng)充分考慮到室內(nèi)人員的主觀感受。如果只為了達到減少能源消耗的目的而降低了室內(nèi)舒適度，就失去了暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的意義。因此，在設(shè)計中，應(yīng)充分考慮到每個人適應(yīng)性，實現(xiàn)室內(nèi)溫度的自我調(diào)節(jié)，充分實現(xiàn)暖通空調(diào)設(shè)計的人性化。第三，科學化原則。暖通空調(diào)能實現(xiàn)節(jié)能成效并不是輕而易舉的，在進行暖通空調(diào)設(shè)計時應(yīng)注意與建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝修設(shè)計等相互結(jié)合，以設(shè)計出綜合的性價比最科學的暖通空調(diào)系統(tǒng)。

2.2 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計中存在的問題

雖然高層暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性已受到廣泛的關(guān)注，但設(shè)計者在設(shè)計和規(guī)劃的過程中仍存在一些問題。首先，設(shè)計者缺乏節(jié)能意識，一些暖通空調(diào)設(shè)計者在工作上缺乏創(chuàng)新性，很多暖通設(shè)計師僅在概念設(shè)計上講節(jié)能效果，而在實際的設(shè)計工作中保守的依然沿用傳統(tǒng)的設(shè)計理念，僅追求設(shè)計的準確可行性，缺乏節(jié)約能源的意識和責任，導致系統(tǒng)投入使用后很難實現(xiàn)節(jié)能效果。其次，在暖通系統(tǒng)設(shè)計初期，沒有進行嚴格的規(guī)劃，缺乏科學的計劃是暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能設(shè)計中最大的弱點。沒有嚴格的規(guī)劃，空調(diào)系統(tǒng)在選擇時沒有強制的節(jié)能意圖，相關(guān)設(shè)計人員缺乏靜置壓力，缺乏進步和創(chuàng)新的動力。然后，暖通空調(diào)在設(shè)計時，對可再生資源的利用程度較低。造成這個問題的原因有兩個方面:一是在實際設(shè)計工作中，可再生資源的利用率很低，很多設(shè)計者在設(shè)計時沒有這方面的意識，二是可再生資源利用方面研究比較欠缺，且技術(shù)的提高和發(fā)展很緩慢，因而，在可再生資源的利用方面，缺乏充分的技術(shù)支持。另外，設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)有限，經(jīng)驗不足。一些設(shè)計師在實際工作中，設(shè)計質(zhì)量很難達到要求，設(shè)計出現(xiàn)問題或錯誤時，往往需要重新加工，這無疑造成了資源的浪費。在設(shè)計中缺乏節(jié)能意識，對節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用不夠熟練，結(jié)果往往無法達到節(jié)能效果。

3 加強高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的措施

3.1 嚴格選擇建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案

嚴格控制高層建筑暖通空調(diào)的設(shè)計方案是實現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能效果的關(guān)鍵，在制定空調(diào)設(shè)計方案時應(yīng)與建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)部裝飾設(shè)計和使用功能等相互結(jié)合，充分考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)的初期投資水平和后期運行費用，結(jié)合建筑物的使用功能和結(jié)構(gòu)差異，選擇最合適的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案。另外，由于室外氣候變化會改變空調(diào)系統(tǒng)的耗能量，因此在制定方案時還要充分考慮到建筑內(nèi)部溫度過高或過低時，空調(diào)系統(tǒng)的工作負荷是否能達到使用要求。因此，要保證空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果就必須要嚴格控制設(shè)計方案。

3.2 適度降低室內(nèi)溫濕度標準

在暖通空調(diào)的方案制定和設(shè)計工作中，為了降低空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗，滿足節(jié)能的需要，可以考慮濕度降低室內(nèi)溫濕度標準。除建筑的結(jié)構(gòu)特征、外部的溫度條件等是影響空調(diào)系統(tǒng)能耗的因素外，室內(nèi)溫度和濕度的要求也是影響暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的重要因素之一。比如夏季時，室溫的控制對空調(diào)負荷有很大的影響，如果能夠保證室內(nèi)人員的健康和舒適度的基礎(chǔ)上，適當降低室內(nèi)溫度和濕度的標準，無疑會大大減少高層建筑空調(diào)的能耗，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保要求。

3.3 減少輸送過程中的能耗

在空調(diào)系統(tǒng)的能耗組成中，動力輸送過程中的能耗在整個空調(diào)系統(tǒng)中占有很重要的地位。輸送過程中的能耗主要是在熱量的輸送過程中風機和水泵的耗能量，因而我們應(yīng)該努力采取措施減少系統(tǒng)流量的輸送阻力，提高風機和水泵的效率，降低耗能量。具體措施可以從以下三個方面進行:首先，增大供回水的溫差，增大空調(diào)系統(tǒng)的供回水或送回風的溫差可以在節(jié)能上起到很好的控制效果，因此，在進行高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，在保證溫度控制精度和人體主官感覺舒適度的基礎(chǔ)上，可以盡量加大供回水的溫差，有效降低空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗。但是，應(yīng)注意溫差在8℃以下為宜。其次，應(yīng)控制空調(diào)系統(tǒng)的流速為低速運行狀態(tài)，如變頻控制，這是由于水泵和風機的耗能量與流速的平方成正比，降低流速可以有效減少泵和風機在熱量輸送過程中對電能的消耗，同時控制流量還能加強空調(diào)系統(tǒng)水利工況的穩(wěn)定性。另外，空調(diào)系統(tǒng)運行過程中采用變風量的工作方式。對高層建筑中的商場、電影院、美食廣場等地方，人流量大，且內(nèi)部多為開放式的結(jié)構(gòu)，對空調(diào)系統(tǒng)的需求變化大，如果采用變風量的工作方式，就可以根據(jù)室內(nèi)的需求調(diào)節(jié)風量按需供給，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

3.4 有效利用可再生能源

隨著環(huán)境變化和居民生活品質(zhì)的提升，人們對節(jié)能環(huán)保的要求也越來越高，天然資源的應(yīng)用范圍也越來越廣，在空調(diào)系統(tǒng)中，有效利用可再生資源可以大大減少能源的消耗。首先是有效利用自然風，對一般空調(diào)系統(tǒng)來說，暖通空調(diào)對電能的消耗量很大，如果在暖通系統(tǒng)中充分考慮自然風的應(yīng)用，為室內(nèi)提供所需的能量，就有效降低了能源的消耗，保護了環(huán)境。其次是有效應(yīng)用太陽能，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，太陽能的利用不僅包括采暖，還可以在制冷方面進行考慮。我國太陽能技術(shù)在應(yīng)用方面已十分成熟，技術(shù)先進，因此太陽能在高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中也得到了越來越多的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計，對促進我國節(jié)能型社會發(fā)展具有十分重要的作用。為了降低暖通空調(diào)的能源消耗，同時為室內(nèi)提供適宜的環(huán)境條件，設(shè)計者應(yīng)積極學習先進的科學技術(shù)，提高自身設(shè)計水平，利用先進的技術(shù)全面提高高層暖通空調(diào)的節(jié)能效果。

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