建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法探微

柴秀宇

摘 要：社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人民生活水平的不斷提升，使得空調(diào)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡碾娖髟O(shè)備。目前來說，建筑暖通空調(diào)的應(yīng)用十分廣泛，在建筑物能源消耗中空調(diào)及采暖占有相當(dāng)大的比例，會占到整個建筑物能源消耗總量的60%左右。在我國，建筑暖通空調(diào)在能源消耗及浪費(fèi)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家，因此有必要對建筑暖通空調(diào)如何節(jié)能減耗進(jìn)行研究?；诖?，該文首先對有關(guān)暖通空調(diào)的目的及其影響進(jìn)行分析，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原則進(jìn)行總結(jié)，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題進(jìn)行研究，對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)注意的問題進(jìn)行探討，并提出暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計措施。

關(guān)鍵詞：建筑暖通空調(diào) 節(jié)能優(yōu)化設(shè)計 消耗 新能源

中圖分類號：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0087-02

現(xiàn)階段，暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑工程得到廣泛的應(yīng)用，在一定程度上改善了人們的建筑生活環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量，并且在室內(nèi)溫度、氣流速度以及空氣濕度方面發(fā)揮巨大作用。然而，暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在高能低效等問題，這表明在空調(diào)的節(jié)能設(shè)計方面依然存在諸多不合理之處，比如冷機(jī)、風(fēng)機(jī)以及水泵等不在高效點軌道運(yùn)行，因此無法實現(xiàn)能源高效利用?；诖?，該文結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑工程中存在的問題，對建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方案進(jìn)行研究和探討，不足之處，敬請指正。

1 暖通空調(diào)的目的及其影響

暖通空調(diào)（Heating， Ventilation and Air Conditioning，簡稱HVAC）是指室內(nèi)負(fù)責(zé)暖氣、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)或者相關(guān)裝置。在現(xiàn)代建筑工程，以上功能及設(shè)計、安裝等會整合在一個暖通空調(diào)系統(tǒng)中。如果建筑規(guī)模較小，則按照需求對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行選擇，如果建筑規(guī)模較大，則需要設(shè)計人員和結(jié)構(gòu)工程師等共同進(jìn)行研究、分析，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和安裝。暖通空調(diào)的功能具體包括采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)，對建筑內(nèi)的溫度及濕度進(jìn)行控制，對環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)控，以此來達(dá)到人們對于環(huán)境舒適度的需求。常規(guī)暖通空調(diào)系統(tǒng)大多利用定流量水力系統(tǒng)對環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著人們生活水平的提升及對環(huán)境保護(hù)意識的提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)開始選擇變流量水力系統(tǒng)及變風(fēng)量系統(tǒng)來實現(xiàn)其功能。一般來說，暖通空調(diào)的目的在于空氣處理，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。具體而言，對空氣進(jìn)行處理時，對其進(jìn)行冷卻處理、過濾處理、加濕處理，以此營造出一個讓人倍感舒適的環(huán)境。

現(xiàn)階段，全球資源逐漸枯竭，建筑能源消耗所占的比例相當(dāng)高。建筑能源消耗時，空調(diào)系統(tǒng)能耗會占到建筑總能耗的60%～80%，因此暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計越來越受到人們的重視。人們的生活水平因為暖通空調(diào)的存在而得以提升，環(huán)境舒適度也逐漸提高，人們越來越重視自己的生活環(huán)境和工作環(huán)境，使得空調(diào)的應(yīng)用越來越廣泛，因而會有更大的能源消耗，特別是我國城市化進(jìn)程不斷加快，房地產(chǎn)行業(yè)得到快速發(fā)展，我國的建筑面積快速增加。針對這個問題，如何保證人們的生活質(zhì)量提高的同時，使得空調(diào)能耗下降，目前已成為暖通空調(diào)設(shè)計的一大難題。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 節(jié)能化

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的首要原則是節(jié)能化，當(dāng)然也要對人的居住感受進(jìn)行考慮。一般而言，人們的舒適度會受到以下三個方面的影響，包括室內(nèi)溫度、氣流速度以及空氣濕度。暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計要對這幾個因素進(jìn)行設(shè)置，因此節(jié)能效果要與舒適性結(jié)合在一起。除此之外，需要對建筑外部氣候條件進(jìn)行應(yīng)對及調(diào)整，形成建筑物室內(nèi)微氣候系統(tǒng)，從而實現(xiàn)暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計。

2.2 人性化

暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計要遵循人性化設(shè)計原則，均勻加熱系統(tǒng)的設(shè)計，盡可能地降低能源消耗，然而空調(diào)設(shè)計應(yīng)注意人性化的設(shè)計原則，并不是降低能源消耗而不顧人們在主觀方面的感受。設(shè)計過程中要保證室內(nèi)溫度能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)，考慮到每一個人對于溫度適應(yīng)性存在的差別，在設(shè)計方面要給予充分尊重，保證共享熱功能能夠順利實現(xiàn)，熱入口調(diào)節(jié)設(shè)備位于溫度控制閥的分支上，符合建筑物節(jié)能需求。

2.3 科學(xué)化

暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計要遵循科學(xué)化的設(shè)計原則，要確?？照{(diào)的節(jié)能效果得到最大程度地發(fā)揮實際上是有難度的，這和建筑設(shè)計、室內(nèi)裝飾設(shè)計等有直接關(guān)系，具體設(shè)計過程中要進(jìn)行綜合考慮，以此實現(xiàn)能源利用最大化。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題

上文中提到暖通空調(diào)節(jié)能效果與其設(shè)計存在直接的關(guān)系，然而實際設(shè)計過程中，一些設(shè)計人員對于節(jié)能問題不是太重視?，F(xiàn)階段，工程設(shè)計方面因為過度追求經(jīng)濟(jì)效益而忽略了設(shè)計質(zhì)量，而且施工工期比較緊張，這種情況下設(shè)計出來的暖通空調(diào)系統(tǒng)存在明顯的高能耗、低效率的問題。

現(xiàn)階段，在我國建筑工程監(jiān)理行業(yè)中，從事暖通空調(diào)專業(yè)的監(jiān)理人員比較少，大多是非暖通空調(diào)專業(yè)的工作人員，因為其缺乏一定的專業(yè)知識，對于暖通空調(diào)的理論極度匱乏，因為針對設(shè)計、施工中存在的問題視而不見，也無法及時進(jìn)行調(diào)整，因此給暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計埋下質(zhì)量隱患。

除此之外，暖通空調(diào)設(shè)計人員中也存在工作人員專業(yè)知識匱乏的現(xiàn)象，因此在具體設(shè)計過程中往往沒有節(jié)能意識，不在意空調(diào)在使用過程中的節(jié)能效果，大部分都是照搬過去的空調(diào)設(shè)計經(jīng)驗。一些設(shè)計人員盲目追求新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品，但是往往適得其反，無法得到真正的節(jié)能效果。

4 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)注意的問題

4.1 節(jié)能意識不強(qiáng)

許多設(shè)計人員不思進(jìn)取，嚴(yán)重欠缺節(jié)能意識，暖通設(shè)計師會對系統(tǒng)的節(jié)能效果產(chǎn)生直接的影響，然而設(shè)計師在具體的設(shè)計工作中采用常規(guī)設(shè)計理念，和設(shè)計的準(zhǔn)確性及可行性標(biāo)準(zhǔn)上對于建筑節(jié)能及環(huán)境保護(hù)的要求相差甚遠(yuǎn)，缺乏環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的意識，甚至欠缺責(zé)任意識，無法確保暖通空調(diào)設(shè)計節(jié)能效果。

4.2 規(guī)劃設(shè)計不嚴(yán)格

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計需要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的規(guī)劃，這一點成為制約建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)計與相關(guān)法律規(guī)范及節(jié)能環(huán)境保護(hù)的需求相矛盾。空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用缺乏嚴(yán)格的意圖，甚至在無壓力的市場競爭環(huán)境下，設(shè)計人員也欠缺晉升空間，缺乏科學(xué)合理的選擇設(shè)計予以對比，導(dǎo)致設(shè)計方案的節(jié)能效果不是很理想。

4.3 對于可再生能源的應(yīng)用比較少

暖通空調(diào)系統(tǒng)對于可再生能源的應(yīng)用不是很多，實際設(shè)計中往往忽略了可再生能源的利用，導(dǎo)致可再生能源的利用率較低。相關(guān)研究及開發(fā)部門對可再生能源不斷探索，然而暖通空調(diào)設(shè)計對于可再生能源的選擇有一定局限性，這一點和技術(shù)水平的提升不無關(guān)系。換言之，可再生能源的應(yīng)用在一定程度上未得到技術(shù)的支持，因此想要做到有效能源回收存在一定的難度，導(dǎo)致能源浪費(fèi)，對暖通空調(diào)設(shè)計水平產(chǎn)生一定的影響。

4.4 設(shè)計人員素質(zhì)問題

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計人員要具有一定的經(jīng)驗，然而一些設(shè)計師由于經(jīng)驗不足，設(shè)計質(zhì)量方面甚至無法滿足建筑需求，一些設(shè)計師只注重理論知識，紙上談兵，也能夠?qū)κ┕ぶ写嬖诘膯栴}進(jìn)行處理，然而一旦設(shè)計錯誤，就需要重新設(shè)計加工。除此之外，設(shè)計人員的節(jié)能設(shè)計理念差，對于節(jié)能的設(shè)計理念應(yīng)用無法做到得心應(yīng)手，設(shè)計人員素質(zhì)參差不齊，造成節(jié)能效果不理想。

5 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計措施

5.1 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計

具體而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要遵循以下幾條原則：首先，暖通空調(diào)系統(tǒng)可以獨(dú)立對建筑物內(nèi)各個房間溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；其次，建筑分室或者分戶的熱量費(fèi)用進(jìn)行分?jǐn)?；最后，盡量簡化系統(tǒng)中的管路設(shè)計，以此降低管材消耗率，從而節(jié)省資金投入。暖通空調(diào)系統(tǒng)于建筑工程中的應(yīng)用實際上比較復(fù)雜，尤其是中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量對于系統(tǒng)的使用壽命及使用性能有直接影響。所以，要按照建筑工程施工設(shè)計及業(yè)主的需求，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。除此之外，實踐證明，暖通空調(diào)系統(tǒng)穿過圍護(hù)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的負(fù)荷及冷熱損失，所以要盡可能設(shè)計一個既隔熱又保溫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。還有就是在開發(fā)暖通空調(diào)系統(tǒng)時，必須以節(jié)能性和舒適度當(dāng)作空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)和評價指標(biāo)，從而降低能量損耗。

5.2 冷卻水、冷熱水、風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計一是降低空調(diào)系統(tǒng)供回水冷凍水的溫度差，繼而降低系統(tǒng)的能量消耗。選擇閉式循環(huán)模式，一方面可以延長暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命；另一方面也降低了空調(diào)系統(tǒng)的輸送能耗。并且，暖通空調(diào)系統(tǒng)盡量選擇一泵到頂?shù)脑O(shè)計方法，便于后期對系統(tǒng)進(jìn)行定期的保養(yǎng)和維護(hù)，繼而逐漸降低建筑耗電量及施工成本。針對水資源相對來說比較緊張的地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)可以設(shè)計冷卻塔循環(huán)運(yùn)行模式，降低循環(huán)水泵揚(yáng)程和空調(diào)系統(tǒng)能耗。除此之外，暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔設(shè)置的位置要保證可以得到良好的通風(fēng)，從而達(dá)到較好的冷卻效果。除此之外，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要結(jié)合空調(diào)的實際情況，比如，在日常運(yùn)行狀態(tài)下及設(shè)定好室內(nèi)空氣濕度和溫度等，假如用戶針對暖通空調(diào)系統(tǒng)無其他要求，那么可以把空調(diào)設(shè)計成單風(fēng)管關(guān)風(fēng)，假如是住戶家庭數(shù)量相對來說比較多的情況，對于暖通空調(diào)冷熱效果要求比較高，因此，可以將其設(shè)計成全空氣空調(diào)模式。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要盡可能選擇變風(fēng)量，一方面能夠準(zhǔn)確設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)的總風(fēng)量；另一方面能夠準(zhǔn)確調(diào)整暖通空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量負(fù)荷，有效降低風(fēng)機(jī)能耗和運(yùn)行容量。

5.3 熱回收裝置的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中會產(chǎn)生大量余熱，這些熱量白白浪費(fèi)，實際上余熱也具備一定的利用價值，所以針對空調(diào)系統(tǒng)對熱回收裝置進(jìn)行設(shè)計和應(yīng)用，載熱不同、狀態(tài)有所差異的流體，通過熱交換裝置對濕熱或總熱進(jìn)行傳遞，降低冷熱源的能量消耗，滿足系統(tǒng)對于改善室內(nèi)環(huán)境的濕、熱變化需求，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，新風(fēng)負(fù)荷在建筑空調(diào)負(fù)荷占30～35%，為保證建筑室內(nèi)環(huán)境干凈衛(wèi)生，空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，不可避免地要排出一部分空氣，導(dǎo)致部分能耗散失，對于新風(fēng)，還要重新投入能量，利用對熱回收裝置的設(shè)置，從而回收暖通空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)能量，再利用這些正能量。減小機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，促進(jìn)其節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性的提升?，F(xiàn)階段，暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱回收裝置可以采用熱泵系統(tǒng)、熱回收環(huán)、熱管換熱器、轉(zhuǎn)輪式換熱器，在對暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱回收進(jìn)行設(shè)計之后，可以把熱水系統(tǒng)和制冷機(jī)組進(jìn)行結(jié)合，利用回收熱量增加熱生活用水的匱乏，為人們的日常用水提供方便，節(jié)省熱水的電能消耗。

5.4 推廣可再生能源空調(diào)

近些年來，人們逐漸地意識到地源熱泵巨大的使用價值，針對地下淺層的地?zé)豳Y源，可以采用電能等高位能源的方式，使低溫位可以轉(zhuǎn)移到高溫位能，可制冷也可以供熱，具有節(jié)能、高效的特點。因為一年四季的溫度相對來說比較穩(wěn)定，夏季時，暖通空調(diào)系統(tǒng)可通過地源熱泵，把一種重要冷源從室內(nèi)熱量較高的地方傳遞到溫度較低的地方。太陽能方面，暖通空調(diào)系統(tǒng)要積極主動地通過太陽能資源，系統(tǒng)可應(yīng)用太陽能光電板、集熱板等新技術(shù)，對太陽能集熱墻進(jìn)行科學(xué)合理的布置。

5.5 采用現(xiàn)代化自控技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)選擇現(xiàn)代化自控技術(shù)，一方面達(dá)到建筑室內(nèi)濕度、溫度的控制需求；另一方面降低了暖通空調(diào)的熱量損耗?，F(xiàn)階段，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)的快速發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計無論是在硬件方面，還是軟件方面都取得非常大的成就。比如，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的中央監(jiān)控軟件，即是對空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實時監(jiān)控，對暖通空調(diào)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，自動調(diào)節(jié)溫濕度，利用在線監(jiān)測系統(tǒng)，對暖通空調(diào)新風(fēng)量進(jìn)行控制。

6 結(jié)語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，建筑暖通空調(diào)的設(shè)計水平也在逐漸提升，這對于建筑暖通空調(diào)的系統(tǒng)節(jié)能問題而言是非常有幫助的，新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用可以快速有效地取得節(jié)能效果，在實踐中能夠利用節(jié)能設(shè)計、能源利用設(shè)計及運(yùn)行管理設(shè)計等手段，對節(jié)能方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，以此獲得最佳節(jié)能效果。

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