建筑節(jié)能工程中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的探討

楊紅姍

【摘 要】在能源消耗越來(lái)越大的當(dāng)今社會(huì)，節(jié)能也成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。暖通空調(diào)作為建筑能耗的重要環(huán)節(jié)，節(jié)能已成為其基本訴求。節(jié)能時(shí)代的到來(lái)為建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)者提出了挑戰(zhàn)，就如何應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)本文分析了暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并提出了節(jié)能設(shè)計(jì)的建議。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；負(fù)荷運(yùn)作；變頻技術(shù)；智能

一、建筑節(jié)能工程中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)建筑能耗占社會(huì)總能耗的比重越來(lái)越高，對(duì)建筑節(jié)能的需求越來(lái)越高。在建筑能耗當(dāng)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)作為辦公樓、住宅的能耗大戶，直接影響著建筑物的整體能耗。優(yōu)良的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)能夠大大降低能耗，但是當(dāng)前很多暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在一些問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法降低能耗。一是在工期緊張的暖通空調(diào)工程中，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有做好前期的資料掌握工作，對(duì)于暖通空調(diào)設(shè)計(jì)條件掌握的不全面，沒(méi)有開(kāi)展詳盡的分析和比較就進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)方案無(wú)法降低能耗甚至?xí)嬖谳^大的漏洞，如風(fēng)管彎頭過(guò)多、局部阻力損失過(guò)大、壓力不平衡，這些問(wèn)題的存在會(huì)引發(fā)能量分配不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致房間空調(diào)冷熱不平衡問(wèn)題，無(wú)法滿足供暖需求。二是一些設(shè)計(jì)人員在確定負(fù)荷值時(shí)選擇了估算的方法，估算后也沒(méi)有根據(jù)建筑的具體情況及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致了能源利用效率的低下。三是新技術(shù)應(yīng)用過(guò)少，目前我國(guó)建筑工程的暖通空調(diào)相關(guān)技術(shù)發(fā)展非常迅速，但是設(shè)計(jì)人員對(duì)于新技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解不夠存在應(yīng)用少喝應(yīng)用不當(dāng)?shù)奈乃?。例如建筑物采用的是隔熱性能差的材料，在這種建筑中進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇相對(duì)成本較大的微氣候空調(diào)設(shè)備，然而在設(shè)計(jì)過(guò)程中由于受其它因素影響而沒(méi)有應(yīng)用高性能的空調(diào)設(shè)備，導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備無(wú)法滿足建筑使用需求。

二、建筑節(jié)能工程中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）保證室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度取值的準(zhǔn)確

在建筑工程暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，一些業(yè)主對(duì)于專(zhuān)業(yè)的暖通知識(shí)不了解，認(rèn)為室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)越高越好，而一些設(shè)計(jì)人員也為了保守起見(jiàn)，在計(jì)算冷熱負(fù)荷時(shí)對(duì)于室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度取值標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高進(jìn)而導(dǎo)致能耗大大提升。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度取值的準(zhǔn)確性，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)完全可以滿足暖通需求。

（二）空調(diào)設(shè)計(jì)的合理性

不同的暖通空調(diào)情況不同，我們應(yīng)當(dāng)在復(fù)雜多變的暖通空調(diào)工程中，根據(jù)工程的實(shí)際情況在降低成本的情況下采取合理的設(shè)計(jì)。例如我們?cè)谒惋L(fēng)模式的選擇時(shí)，要因地制宜，如果建筑需要容納的人員密度很大，空氣流通性差，設(shè)計(jì)師就應(yīng)當(dāng)選擇新風(fēng)需求控制；如果是冬季供暖不足的情況，最好不要選用分層空調(diào)系統(tǒng)，分層空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到冬季節(jié)能需求。

（三）暖通空調(diào)系統(tǒng)中的部分負(fù)荷運(yùn)作

暖通空調(diào)系統(tǒng)的部分負(fù)荷運(yùn)作是一種常態(tài)，所以我們?cè)谶x擇制冷主機(jī)選型時(shí)，將多臺(tái)冷水機(jī)組中的一個(gè)設(shè)置成為變頻機(jī)組，該設(shè)置使暖通空調(diào)在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的調(diào)節(jié)，從而節(jié)能。暖通空調(diào)系統(tǒng)在自身部分負(fù)荷運(yùn)作時(shí)能耗較高，在暖通空調(diào)中設(shè)計(jì)COP系統(tǒng)（COP即是指能量與熱量間的轉(zhuǎn)換比率），這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠隨著外界環(huán)境溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（四）采用配有能量回收裝置的空調(diào)器

在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些業(yè)主需要將空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成直流系統(tǒng)來(lái)滿足一些特殊的需求（如制藥廠此類(lèi)房間很多），但是這樣的項(xiàng)目中排風(fēng)和室外新風(fēng)之間的溫差在冬季和夏季的卻別特別大，并且此部分的排風(fēng)存在部分污染物，無(wú)法進(jìn)入到空調(diào)系統(tǒng)，這種情況下需要對(duì)排風(fēng)進(jìn)行顯熱回收?；厥湛梢酝ㄟ^(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：一是制冷機(jī)冷凝熱回收。一般情況下使用蒸汽壓縮式制冷機(jī)組或空氣源熱泵產(chǎn)生的冷凝熱熱量是機(jī)組制冷量1.15—1.3倍，為了獲取空調(diào)用冷量消耗了大量的電能，這個(gè)過(guò)沖的熱能被浪費(fèi)了，而且會(huì)環(huán)境影響不利。我們采用制冷機(jī)冷凝熱回收熱量并將其制成生活熱水，雖然增加了設(shè)備成本，但是減少了環(huán)境污染，2年以后成本可以回收，從長(zhǎng)期來(lái)看能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。二是空氣熱回收。存在轉(zhuǎn)輪式、板式、板翅式、熱管式、中間熱媒式等暖通空調(diào)系統(tǒng)中，采取空氣熱回收可以實(shí)現(xiàn)50%～70%的顯熱回收效率，全熱回收效率在70%～85%之間。解讀《通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)范》我們發(fā)現(xiàn)在以下情況時(shí)需要設(shè)熱回收裝置：應(yīng)當(dāng)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量≥3000m3/h的直流式空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8攝氏度時(shí)；同時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量≥1000m3/h，新風(fēng)比≥40%的空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8攝氏度時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)有獨(dú)立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)。

（五）引入變頻技術(shù)

目前，交流變頻器已被廣泛應(yīng)用于建筑物以及基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)中的各種暖通空調(diào)系統(tǒng)和水加壓設(shè)備中。建筑物HVAC系統(tǒng)一般都裝有風(fēng)機(jī)、水泵、制冷壓縮機(jī)和空氣處理單元等設(shè)備，所有這些都需要使用到電機(jī)，使用定制化變頻器產(chǎn)品，可提高建筑物內(nèi)部的空氣質(zhì)量和室內(nèi)舒適度，改善控制，節(jié)約能源，確保更高的資產(chǎn)保護(hù)級(jí)別，降低維修成本，提升穩(wěn)定性。這些HVAC設(shè)備的日常負(fù)荷波動(dòng)相當(dāng)大，采用電動(dòng)機(jī)變速控制是減少成本的較有效的措施之一。

變頻器在HVAC系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是針對(duì)風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)。以典型設(shè)備冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)為例，中央空調(diào)冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換，冷卻水泵將熱交換后升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷水機(jī)組。冷卻水泵的功率是根據(jù)空調(diào)冷凍機(jī)組的壓縮機(jī)滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的，若環(huán)境溫度及各種外界因素使得冷凍機(jī)組不需要開(kāi)啟全部壓縮機(jī)組，此時(shí)空調(diào)的冷凝系統(tǒng)所需要的冷卻量也相應(yīng)地減小，這時(shí)就可以通過(guò)變頻調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)速度及流量，使冷卻水的冷負(fù)荷被冷凝系統(tǒng)充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。

（六）采用智能化空調(diào)系統(tǒng)

建筑采用智能化空調(diào)系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）通過(guò)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的多樣化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，選擇最佳的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，進(jìn)而降低能耗；（2）能夠?qū)ε照{(diào)系統(tǒng)和他的運(yùn)行過(guò)程開(kāi)展定量化的狀態(tài)模擬，進(jìn)而減少控制環(huán)節(jié)，保證暖通空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和穩(wěn)定性，減少故障的發(fā)生，從而使系統(tǒng)響應(yīng)輸出最優(yōu)化；（3）采用智能化系統(tǒng)進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)不同于墻體結(jié)構(gòu)、門(mén)窗的形式和設(shè)置的改造的“被動(dòng)節(jié)能”，是一種有準(zhǔn)備的、有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。綜上所述智能建筑暖通空調(diào)的要是，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)智能建筑的分析和評(píng)價(jià)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能的原則，確立智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點(diǎn)、優(yōu)化原則及技術(shù)措施。智能建筑采用的智慧節(jié)能管理系統(tǒng)一般是基于物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云技術(shù)的智能化節(jié)能系統(tǒng)平臺(tái)。它包括空調(diào)節(jié)能的云遙控器和云溫控器、燈具節(jié)能的云開(kāi)關(guān)、電器節(jié)能的云插座等電器智能化產(chǎn)品，采用現(xiàn)場(chǎng)和云端雙平臺(tái)架構(gòu)，既可實(shí)現(xiàn)不受空間時(shí)間限制的集團(tuán)性廣域網(wǎng)統(tǒng)一管理，也可在無(wú)外網(wǎng)的情況下對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行管理。均可采用Zigbee無(wú)線接入，不用布線作業(yè)，施工簡(jiǎn)單，在既有建筑節(jié)能改造中，直接替換原有溫控器、開(kāi)關(guān)、插座即可。讓節(jié)能與互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)的融合，解決建筑節(jié)能的智能化難題。

三、結(jié)束語(yǔ)

綠色建筑規(guī)模化要求暖通空調(diào)設(shè)計(jì)堅(jiān)持節(jié)能原則，做好設(shè)計(jì)前的資料整合工作，加強(qiáng)相關(guān)計(jì)算工作，采取多樣化的節(jié)能措施實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能，成為綠色時(shí)代中一支強(qiáng)有力的節(jié)能力量。

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