建筑環(huán)境與暖通空調(diào)節(jié)能分析

楊 軼

（七冶建設(shè)有限責(zé)任公司貴州 貴陽(yáng) 550014）

建筑環(huán)境與暖通空調(diào)節(jié)能分析

楊 軼

（七冶建設(shè)有限責(zé)任公司貴州 貴陽(yáng) 550014）

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致能源消耗不斷增加，節(jié)能環(huán)保問題被提上日程。從近年來我國(guó)能耗模塊分類結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，建筑類的能耗占全國(guó)能耗的30%以上，而暖通空調(diào)占建筑類能耗的60%以上，所以如何做好建筑環(huán)境與暖通空調(diào)節(jié)能工作是相關(guān)人員需要解決的問題。

建筑發(fā)展；生態(tài)環(huán)境；暖通空調(diào)

引言

自從改革開放以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，建筑行業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，更加受人重視。在為各行業(yè)提供舒適生活的的同時(shí)，空調(diào)耗能問題凸顯，高耗能與環(huán)境保護(hù)理念、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相違背。能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力源泉，但是全球已經(jīng)進(jìn)入到能源緊缺的境地，如何從暖通空調(diào)上入手，做到節(jié)能減排，本文將進(jìn)行分析。

1　暖通空調(diào)能耗的構(gòu)成

我國(guó)地處亞熱帶地區(qū)，四季分明，冬季與夏季如果僅依靠自然環(huán)境，人會(huì)產(chǎn)生不適感，為了打造更加適合人類居住的生存環(huán)境，必須通過空調(diào)等外力來改善室內(nèi)環(huán)境。暖通空調(diào)的整體能耗水平較大，占到建筑能耗的60%以上，所以必須要對(duì)其進(jìn)行完善。從暖通空調(diào)能耗的構(gòu)成部分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)系統(tǒng)包含了空調(diào)冷熱負(fù)荷以及空調(diào)系統(tǒng)配置等問題。所以對(duì)暖通空調(diào)節(jié)能性進(jìn)行調(diào)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)就是調(diào)節(jié)空調(diào)的外界負(fù)荷與內(nèi)部負(fù)荷。根據(jù)不同建筑類型的不同特點(diǎn)，合理選擇采暖與通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，為人類的生活和工作創(chuàng)造舒適的環(huán)境，同時(shí)，盡量減少空調(diào)的負(fù)荷，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。

2　室內(nèi)環(huán)境

暖通空調(diào)存在的意義就是為人們提供更加適合居住的生活環(huán)境，以調(diào)節(jié)人體熱平衡為目的。房屋建筑熱工設(shè)計(jì)可以利用房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱特性來抵御室外溫度的變化，讓房間內(nèi)部始終保持舒適。圍護(hù)結(jié)構(gòu)包涵了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)囊括地面、頂棚以及內(nèi)隔墻等。在采暖建筑中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱損失占到整體熱損失的較大比例，通常會(huì)超過60%。由此可知改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對(duì)于暖通空調(diào)節(jié)能建設(shè)來說意義重大[1]。

墻體是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的代表部分，作為承重的載體，通常難以滿足保溫與隔熱的需求，所以復(fù)合墻體逐漸走進(jìn)人們的生活。復(fù)合墻體通常會(huì)將磚或者是鋼筋混凝土當(dāng)做承重墻使用，和絕熱材料相互復(fù)合，也可以用鋼或者鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)，配合薄壁材料當(dāng)成絕熱材料使用。復(fù)合墻體節(jié)能技術(shù)中，墻體保溫技術(shù)是十分關(guān)鍵的。常見的墻體保溫形式包含內(nèi)外保溫、中間保溫等，具體使用何種保溫方式，需要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況來確定，提升房屋建筑質(zhì)量。

門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的代表部分，從近年來的建筑施工情況了來看，大部分的門窗保溫隔熱性能比較差，并且門窗縫隙也是室外冷空氣滲透到屋內(nèi)的主要通道，不妥善的處理該問題，對(duì)建筑物暖通的影響是巨大的。通常情況下，大部分建筑物都使用磚墻與混凝土模板，窗戶傳熱時(shí)產(chǎn)生的熱損失和滲透到空氣當(dāng)中的熱損失相結(jié)合，大約占整體熱損失的50%左右，所以必須要改善門窗節(jié)能性。比較常見的方式是控制窗墻比例、提升窗戶的保溫性、提升門窗氣密性等，保證各位置門的保溫性能等[2]。

屋頂是建筑物防水、保溫的主要部分，同時(shí)屋頂和外界的接觸面積也是最大的，直接影響建筑物內(nèi)部的溫度。想要改善屋頂熱工性能，需要從完善屋頂保溫工作入手，綜合保溫技術(shù)與防水技術(shù)，綜合研究提升屋頂性能的方式。因?yàn)槠巾斘菝婧图忭斘菝娴谋厍闆r存在一些差異，所以需要根據(jù)實(shí)際情況選擇保溫措施。

選擇科學(xué)的室內(nèi)溫度，可以完善暖通空調(diào)系統(tǒng)。冬季采暖設(shè)計(jì)一般可以使用穩(wěn)態(tài)傳熱原理進(jìn)行計(jì)算，直觀的得到室內(nèi)溫度負(fù)荷。在滿足熱舒適的基本條件下，可以適當(dāng)?shù)慕档鸵恍┦覂?nèi)溫度，達(dá)到節(jié)能的目的，且該方式對(duì)冬季室外采暖設(shè)計(jì)溫度比較低的地區(qū)，效果尤為明顯。

不同城市室內(nèi)溫度與采暖能耗的對(duì)比如表1所示，對(duì)表1進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在熱舒適許可的條件下將冬季的室內(nèi)采暖溫度適當(dāng)降低可以起到明顯的節(jié)能效果。

表1　不同城市室內(nèi)溫度與采暖能耗比

室內(nèi)溫度對(duì)空調(diào)負(fù)荷的影響將主要體現(xiàn)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷變化上，同時(shí)也與室內(nèi)人體的得熱和失熱等因素有直接關(guān)。夏季，在滿足室內(nèi)熱舒適程度的前提下，適當(dāng)提升室內(nèi)空調(diào)的溫度，可以明顯的起到節(jié)能的效果。經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)、計(jì)算發(fā)現(xiàn)，夏季室內(nèi)溫度升高1℃，空調(diào)可以減少8%左右的用電量[3]。空調(diào)室內(nèi)外排風(fēng)示意圖如圖1所示。

新風(fēng)能耗屬于暖通空調(diào)系統(tǒng)中能耗比較大的環(huán)節(jié)，新風(fēng)的要求越高，則能耗越大。我國(guó)各地區(qū)在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，新風(fēng)量的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)與室內(nèi)二氧化碳含量有直接關(guān)系，二氧化碳的濃度越高，對(duì)新風(fēng)的要求越高。自從能源危機(jī)發(fā)生后，世界各地都開始降低新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建筑物氣密性。這兩種解決方式雖然在一定程度上改善了建筑物的技能性能，但是如果新風(fēng)和實(shí)際需求相差較大，容易產(chǎn)生病態(tài)建筑綜合癥，該癥狀會(huì)使建筑物內(nèi)人身體處于亞健康狀態(tài)，長(zhǎng)此以往會(huì)影響生活質(zhì)量。相關(guān)工作人員需要矯正從前的不科學(xué)做法，在舒適、健康與節(jié)能二者之間尋找一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)[4]。

圖1　空調(diào)室內(nèi)外排風(fēng)示意圖

3　室外環(huán)境

空調(diào)負(fù)荷的主要產(chǎn)生對(duì)象是室外環(huán)境，并且對(duì)于空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)來說，室外參數(shù)選取存在一定的差異。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，要綜合不保證率，因?yàn)槭彝獾目諝夂蜏囟仁遣粩嘧兓?，而空調(diào)系統(tǒng)大多時(shí)間也都存在于室外，始終都是在負(fù)荷的基礎(chǔ)上運(yùn)行，所以在進(jìn)行暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，需要多考慮室外環(huán)境對(duì)空調(diào)的影響等因素，合理利用暖通空調(diào)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率[5]。

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果空氣相對(duì)濕度比較高，人體的熱舒適程度會(huì)下降。并且若濕度過高，會(huì)提升空調(diào)系統(tǒng)的潛熱負(fù)荷，導(dǎo)致暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗增加。在氣候方面，可以通過完善太陽(yáng)輻射使用效率的方式來提升空調(diào)的使用效率。在冬天時(shí)，建筑物南朝向所能接觸到的太陽(yáng)能輻射比較多，這屬于外界的一種補(bǔ)償性模式。太陽(yáng)光入射角的大小會(huì)影響玻璃反射的熱量，所以需要對(duì)玻璃等因素進(jìn)行調(diào)整，控制射入室內(nèi)的太陽(yáng)光。而且通過南向窗戶陽(yáng)光射入室內(nèi)的深度較大，對(duì)于磚石和混凝土等重質(zhì)材料的建筑，有利于太陽(yáng)熱能更好地被建筑墻體、地面及物品所吸收和蓄存，提高室內(nèi)溫度，節(jié)約采暖用能[6]。

規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接影響建筑節(jié)能效率，規(guī)劃節(jié)能工作需要從建筑物所在地區(qū)的選擇、道路走向等方面入手，全面研究空間環(huán)境，優(yōu)化建筑物所在地區(qū)微氣候環(huán)境，充分的使用太陽(yáng)能，提升節(jié)能效率。明確冬季與夏季的主導(dǎo)風(fēng)向，多將自然因素應(yīng)用到建筑規(guī)劃中，提升規(guī)劃的實(shí)效性。節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的主要目標(biāo)就是分析建筑所在地區(qū)的氣候決定因素，分析有利影響與不利影響，通過建筑規(guī)劃布局等方式來利用上述信息，形成良好的氣候條件，便于節(jié)能工作的正常開展。對(duì)建筑物周圍進(jìn)行綠化，通過綠化的方式來美化環(huán)境，防風(fēng)的同時(shí)也可以防塵，對(duì)建筑節(jié)能有至關(guān)重要的作用。樹木可以從地下吸取水分，水分會(huì)通過葉面蒸發(fā)出去，通過這些水蒸氣來減少空氣濕度。如果綠化布置得當(dāng)，繁密的枝葉會(huì)起到遮陽(yáng)的作用，讓建筑物避免直接接受陽(yáng)光的照射，減少建筑群地面接受的陽(yáng)光輻射，也可以通過樹木來引導(dǎo)風(fēng)，使其按照設(shè)計(jì)人員起初設(shè)定的走向來走，阻擋不必要的風(fēng)流。地面不僅可以反射太陽(yáng)光，而且地面還會(huì)吸收太陽(yáng)光當(dāng)中存在的熱量，待到太陽(yáng)落山時(shí)，地面的溫度依舊要比空氣溫度高，形成新的熱源，產(chǎn)生消極熱輻射，從側(cè)面提升了空調(diào)的運(yùn)行負(fù)荷。所以工作人員需要在建筑物周圍廣泛的種植一些草木，減少地面土壤的裸露面積，達(dá)到節(jié)能的目的。用戶可以定期的對(duì)空調(diào)進(jìn)行清理，潔凈的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要明顯高于常年不清理的空調(diào)系統(tǒng)[7]。

綜上所述，當(dāng)代建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)基本原則，應(yīng)以人為本，以關(guān)懷人為目的。21世紀(jì)的居住建筑，室內(nèi)生活環(huán)境指標(biāo)必須向更高層次的、全新的、舒適的指標(biāo)轉(zhuǎn)化。不論是居住建筑還是公共建筑，都以集中采暖或集中空調(diào)系統(tǒng)為主，以達(dá)到舒適和節(jié)能的目的。

4　結(jié)束語

建筑行業(yè)的發(fā)展，給環(huán)境帶來了較大的負(fù)面影響，隨著人們生活水平的不斷提升，綠色、節(jié)能理念已經(jīng)深入人心，在當(dāng)前時(shí)代背景下，如何完善建筑環(huán)境，是提升暖通空調(diào)運(yùn)行效率、減少不必要能耗的關(guān)鍵方向。國(guó)家可以制定政策法規(guī)，通過法律法規(guī)對(duì)建筑節(jié)能進(jìn)行指導(dǎo)，體現(xiàn)出政府對(duì)該方面的高度關(guān)注，為節(jié)能提供法律依據(jù)。近年來國(guó)務(wù)院和有關(guān)部委也頒布了相關(guān)的建筑節(jié)能法規(guī)，制定了各自的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定；但是總的來說法規(guī)和政策還有待進(jìn)一步的完善。從室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境、暖通空調(diào)能耗的構(gòu)成三方面入手，闡述了建筑環(huán)境與暖通空調(diào)節(jié)能措施，旨在為相關(guān)工作人員日后工作提供參考，促使建筑業(yè)更好的發(fā)展。

[1]梁琳，翟榮兵，黃紅.建筑工程項(xiàng)目暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)問題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，03：222.

[2]孔慶根，陳講運(yùn)，何遠(yuǎn)嘉.暖通節(jié)能重在專注精細(xì)——訪中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)暖通空調(diào)專業(yè)委員會(huì)主任委員中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院副院長(zhǎng)路賓[J].供熱制冷，2014，10：15～17+14.

[3]白翠翠.淺談建筑環(huán)境與暖通空調(diào)能耗[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2014，10：126～127.

[4]楊光，湯莉，湯廣發(fā)，劉娣，熊帥.建筑生態(tài)環(huán)境與暖通空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)性研究[J].制冷與空調(diào)（四川），2006，04：33～37.

[5]呂梅花.高校建筑節(jié)能中暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)現(xiàn)狀和技術(shù)措施[J].價(jià)值工程，2012，08：62～63.

[6]王志勇，劉澤華，王漢青，寇廣孝.基于建筑環(huán)境的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及節(jié)能分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2014，02：54～57.

[7]劉燁，燕達(dá)，江億.建筑環(huán)境設(shè)計(jì)模擬分析軟件Dust第10講暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析[J].暖通空調(diào)，2010，05：60～70+78.

TU83

A

1673-0038（2015）18-0081-02

2015-4-15

楊軼（1975-），男，彝族，貴州納雍人，高級(jí)工程師，本科，主要從事項(xiàng)目管理工作。