淺談建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

吳曉青

摘要：在我國(guó)，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(guó)家，因此有必要對(duì)建筑暖通空調(diào)如何節(jié)能減耗進(jìn)行研究。建筑能耗占我國(guó)整體能耗的較大比重而暖通空調(diào)系統(tǒng)則是建筑能耗中的主要耗能來(lái)源之一因此如何實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能開(kāi)發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。如何利用好現(xiàn)代技術(shù)在符合可持續(xù)發(fā)展原則和建設(shè)環(huán)境與資源友好型社會(huì)的前提下，做好建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)不僅僅成為每位暖隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，近幾年，暖通空調(diào)被廣泛應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目中，對(duì)提高人們生活質(zhì)量具有重要的作用。這一作用也體現(xiàn)在促進(jìn)室內(nèi)空氣流動(dòng)上。但是暖通空調(diào)的應(yīng)用所引發(fā)的巨大能耗引發(fā)人們廣泛的關(guān)注。通設(shè)計(jì)參與人員的責(zé)任，還是一項(xiàng)關(guān)乎未來(lái)、關(guān)系你我的社會(huì)性課題。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能；設(shè)計(jì)；方案

引言：

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在采暖、通風(fēng)和調(diào)節(jié)空氣3大方面。即通過(guò)對(duì)空氣的相關(guān)參數(shù)的控制，如溫度、濕度等的調(diào)節(jié)，滿足人們對(duì)環(huán)境舒適度及一些特殊工藝性生產(chǎn)活動(dòng)的要求。因此，在滿足上述3 大功能的基礎(chǔ)上，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最主要原則便是對(duì)節(jié)能的要求。要達(dá)到節(jié)能的目的，可以從確定暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能思路，選取恰當(dāng)?shù)呐照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)，強(qiáng)化系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等幾方面手段進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)。

1 確定暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)思路

在傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只考慮空氣的溫度和濕度兩大參數(shù)，而這不可能全面地體現(xiàn)對(duì)建筑物的能耗高低以及人們對(duì)周?chē)h(huán)境的感知，其結(jié)果直接造成出現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)人體直接作用較小和對(duì)環(huán)境調(diào)控不及時(shí)的情況，而且耗能過(guò)渡現(xiàn)象尤為嚴(yán)重?，F(xiàn)代暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在圍繞節(jié)能的主要原則下，采用了以舒適度為主要設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)。影響舒適度的主要因素包括溫度、濕度、平均輻射溫度、風(fēng)速和勞動(dòng)強(qiáng)度等，在選取暖通設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，要合理地控制影響舒適度的幾大要素的比例，達(dá)到人們熱舒適指標(biāo)與節(jié)能降耗的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2 選取恰當(dāng)?shù)呐照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，選取恰當(dāng)?shù)膮?shù)是達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的主要措施之一。在參數(shù)的選取中，除了要對(duì)基本物理參數(shù)如室內(nèi)溫度計(jì)算值、冷熱負(fù)荷計(jì)算外還需考慮建筑物的能耗狀態(tài)以及使用者的心理作用等因素，因?yàn)槌藴囟鹊淖兓瘯?huì)影響人體舒適度外，光、聲音和顏色一樣會(huì)對(duì)舒適度有所影響，如暖色調(diào)的裝飾可提高人們的心理溫度等都應(yīng)作為選取暖通設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)需要考慮的因素。下面對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)幾大重要參數(shù)加以論述。

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度的取值

室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度的取值直接關(guān)系到暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的大小，因此，在室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度的取值時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選取，同時(shí)，對(duì)于具體情況應(yīng)具體分析，如室內(nèi)不同的功能分區(qū)、建筑物所處的地域環(huán)境，在室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度的取值時(shí)都應(yīng)予以考慮。

2.2 冷熱負(fù)荷計(jì)算

冷熱負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)是控制輸送管道尺寸、供暖與空調(diào)冷、熱源容量和空氣處理設(shè)備能力的依據(jù)，因此，正確地進(jìn)行冷熱負(fù)荷計(jì)算是控制暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的主要措施之一。在工程實(shí)例中，往往由于諸多原因無(wú)法計(jì)算出與工程實(shí)際完全契合的計(jì)算結(jié)果。經(jīng)常出現(xiàn)管道直徑過(guò)大、冷熱源設(shè)備容量過(guò)大等問(wèn)題，最終造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 采暖與空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在建筑工程中，采暖系統(tǒng)是一龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮三點(diǎn)：一是保證各個(gè)空間的室內(nèi)溫度能獨(dú)立調(diào)控；二是便于實(shí)現(xiàn)分戶分?jǐn)偟墓δ埽蝗枪苈废到y(tǒng)簡(jiǎn)單、管材消耗量少、節(jié)省初期暖通空調(diào)系統(tǒng)投資。上供下回垂直雙管系統(tǒng)、平單管系統(tǒng)、下供下回垂直雙管系統(tǒng)等均是實(shí)際中經(jīng)常采用的供暖系統(tǒng)形式。選取合適的采暖系統(tǒng)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能起著直接作用，在應(yīng)用中應(yīng)引起足夠重視。

（2）空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)建筑對(duì)冷熱供應(yīng)的要求選取采用兩管制水系統(tǒng)還是四管制水系統(tǒng)，為達(dá)到負(fù)荷變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改變系統(tǒng)的目標(biāo)，應(yīng)盡可能降低系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的能耗，采用四管制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要是各末端可以自由選擇供熱或供冷的運(yùn)行模式，相互獨(dú)立地控制溫度等參數(shù)，且節(jié)省能量、不存在冷熱抵相的問(wèn)題。

2.4 保溫與保冷

（1）熱源溫度的控制。室外溫度自動(dòng)調(diào)整外網(wǎng)及熱源供水溫度是目前較為常用的控制方法，此方法解決了采暖用戶根據(jù)室內(nèi)溫控措施及室外氣溫的變化，使系統(tǒng)熱負(fù)荷呈現(xiàn)為動(dòng)態(tài)的變數(shù)的問(wèn)題，從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

（2）輸送過(guò)程中能耗控制主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)以及以智能儀表為核心的管網(wǎng)水力平衡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在滿足人體舒適度和工藝要求的前提下，達(dá)到降低輸送能耗，提高輸送效率的目的。此外，選用保溫性能好的新型保溫材料對(duì)管道進(jìn)行處理，也可減少傳輸過(guò)程中熱量的損耗。

3 改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能，提高系統(tǒng)控制水平

我國(guó)建筑節(jié)能的主線是提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能、降低熱負(fù)荷。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱性系數(shù)一般由圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能和窗戶與墻壁所占面積決定，也即通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)決定空調(diào)負(fù)荷的高低。因此，實(shí)地考察建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)性，評(píng)估其抵抗室外低溫能力對(duì)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)十分必要。引入以舒適度為評(píng)價(jià)指標(biāo)作為空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)這一做法，不但解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)僅考慮空氣溫度濕度不全面的弊端，更實(shí)現(xiàn)了大幅度節(jié)能的目標(biāo)。舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)是以熱濕環(huán)境研究成果為理論基礎(chǔ)，其內(nèi)容是綜合考慮空氣溫度、濕度、風(fēng)速、環(huán)境平均輻射溫度等對(duì)人體感受周?chē)h(huán)境舒適程度的影響，以此來(lái)調(diào)整室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)。該種做法克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中空調(diào)系統(tǒng)對(duì)人體的作用不直接、當(dāng)環(huán)境變化時(shí)對(duì)環(huán)境的調(diào)控不迅速、人體感到不舒適、空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控方式不節(jié)能等諸多問(wèn)題，極大地提高了系統(tǒng)控制水平，盡可能降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

4 采用高效的節(jié)能系統(tǒng)與節(jié)能設(shè)備

在暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，采用高效的節(jié)能系統(tǒng)和節(jié)能設(shè)備對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能效率起著重要作用，因?yàn)橄到y(tǒng)和設(shè)備的節(jié)能效率直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的使用性能。實(shí)際建筑工程空調(diào)系統(tǒng)中常采用的節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備有下述幾種：

4.1 地源熱泵技術(shù)

地源熱泵技術(shù)是以地?zé)嶙鳛闊岜醚b置的熱源或熱匯來(lái)對(duì)建筑進(jìn)行采暖或制冷的技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以在供暖期將高溫?zé)嵩础叭　背鰜?lái)用于采暖或熱水供應(yīng)。而在非供暖期又可將低溫?zé)嵩磦鬟f至土壤、空氣或者廢水等可存儲(chǔ)熱量的媒介中。需要提供熱源時(shí)僅需輸入少量的高品位能源便可將這些低溫?zé)嵩椿厥展┥a(chǎn)和生活之用，最終實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。

4.2 排風(fēng)余熱回收技術(shù)

排風(fēng)余熱回收技術(shù)的基本原理即是通過(guò)熱回收設(shè)備在夏季降低新風(fēng)溫度和濕度，在冬季預(yù)熱和加濕新風(fēng)，實(shí)現(xiàn)熱量的間接交換，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。此項(xiàng)技術(shù)不但可以應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，也可在供暖建筑和使用家用空調(diào)器的建筑中使用，此項(xiàng)技術(shù)的推廣與使用對(duì)建筑節(jié)能有十分重要的意義。

綜上所述，暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者應(yīng)站在節(jié)能建筑的角度從全局出發(fā)，從源頭、過(guò)程、技術(shù)等多方面進(jìn)行考慮。因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)在小的方面關(guān)系著人們的冷暖、健康、安全、工作效果和產(chǎn)品質(zhì)量，大的方面關(guān)系著國(guó)家能源安全、資源消耗和環(huán)境污染，關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展，因此，每一位暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員要充滿責(zé)任感，做好以節(jié)能為核心的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出造福后代的節(jié)能建筑。

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