暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

□□ 崔 毅 (山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030619)

引言

合理地運(yùn)用暖通系統(tǒng)可有效改善室內(nèi)環(huán)境，可為建筑使用者帶來高品質(zhì)的生活體驗(yàn)。在我國居住建筑的配套設(shè)備越來越完善，其中采暖和空調(diào)設(shè)備的廣泛應(yīng)用在一定程度上對(duì)居住質(zhì)量的改善起著積極作用。然而，這些設(shè)備的能耗相對(duì)較高，在一定程度上加劇了城鎮(zhèn)能源供應(yīng)和環(huán)境污染問題。根據(jù)我國現(xiàn)行能源相關(guān)政策，應(yīng)盡可能減少能源消耗，并最大程度地提升能源利用效率。為此，在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)考慮能源利用效率，通過節(jié)能技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用，推進(jìn)暖通系統(tǒng)的節(jié)能與建筑能耗的降低。

1 暖通系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

無論是居住建筑或是公共建筑，其采暖或空調(diào)設(shè)備已經(jīng)成為必需品。而從能源消耗結(jié)構(gòu)來看，此類設(shè)備所耗能源比例較高，在建筑總能耗中所占比例高達(dá)30%。因此，如何降低暖通設(shè)備的能耗不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題，也是關(guān)系到社會(huì)進(jìn)步的能源與環(huán)境問題。如果能夠?qū)⒐?jié)能技術(shù)運(yùn)用于暖通系統(tǒng)及設(shè)備中，將其能耗進(jìn)一步降低，可大大降低建筑的能耗指標(biāo)，從而在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源利用之間尋求平衡，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 暖通系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中存在問題

2.1 理念尚未形成

綠色與節(jié)能的概念已經(jīng)提出多年，然而在公眾普及程度仍是任重而道遠(yuǎn)。對(duì)于大多數(shù)人而言，雖然對(duì)其有所認(rèn)知，但對(duì)節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用于生活中卻未有成熟的認(rèn)知。在冬季，人們對(duì)供暖質(zhì)量的評(píng)價(jià)局限于“燒得旺”；在夏季，對(duì)空調(diào)質(zhì)量的評(píng)估則取決于其制冷速度。顯然，節(jié)能與綠色的認(rèn)知仍停留在淺層。

從現(xiàn)代科學(xué)角度來看，供暖和制冷不可僅憑“感覺”。如短時(shí)間內(nèi)溫度變化過大，人體雖然感覺舒適，卻是有害于身體健康的。如突然由炎熱的室外進(jìn)入冰涼的空調(diào)房，人很容易感冒，導(dǎo)致人體免疫系統(tǒng)受損，此即所謂的空調(diào)致病。因而通過暖通設(shè)備，結(jié)合室外溫度，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，確保二者不存在過大溫差，則不會(huì)破壞人體的耐受力。另外，部分暖通系統(tǒng)是相對(duì)能耗高的設(shè)備，與節(jié)能環(huán)保的理念存在沖突，這也從側(cè)面反映出節(jié)能理念的普及與落實(shí)存在較大難度。

2.2 施工管理的疏忽

在暖通系統(tǒng)施工過程中，無論是管理人員還是作業(yè)人員都存在忽視現(xiàn)象。在很多企業(yè)中，對(duì)于節(jié)能環(huán)保理念未制定相應(yīng)的落實(shí)措施，僅有一些指導(dǎo)方針。同時(shí)，由于沒有相應(yīng)的責(zé)任體系，作業(yè)人員對(duì)于節(jié)能環(huán)保指標(biāo)控制并不嚴(yán)格，不可避免地存在一些高耗能問題；對(duì)于暖通設(shè)備的安裝，監(jiān)督檢查及驗(yàn)收環(huán)節(jié)執(zhí)行不到位，沒有起到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的效果，不利于建筑暖通系統(tǒng)的能耗降低和能效提高。

2.3 節(jié)能設(shè)計(jì)不合理

暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)行業(yè)積累了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在工作應(yīng)用過程中，仍然存在很多技術(shù)層面的問題。在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，節(jié)能環(huán)保的理念已被宣傳多年，然而一些設(shè)計(jì)人員仍不能做到靈活運(yùn)用、高效設(shè)計(jì)。其中，很為突出的問題便是盲目照搬，未結(jié)合建筑具體的功能及環(huán)境，因此，節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)難以達(dá)到。任何建筑節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用都離不開其運(yùn)用環(huán)境，暖通系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)也不例外。在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，如未考慮到其運(yùn)用環(huán)境，不僅會(huì)影響設(shè)備的效率和壽命，而且還可能會(huì)引發(fā)更為突出的環(huán)境污染問題，不利于暖通行業(yè)的綠色發(fā)展。

2.4 新技術(shù)得不到推廣

在節(jié)能環(huán)保理念的推動(dòng)下，一系列新技術(shù)不斷被應(yīng)用并發(fā)展成熟。比如太陽能技術(shù)，如果能夠大規(guī)模地運(yùn)用將有助于降低能源消耗。在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如果融入新技術(shù)，則需要購置新的設(shè)備。新技術(shù)及其設(shè)備工藝較新，造價(jià)相對(duì)較高，會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)營成本，企業(yè)的采用意愿也會(huì)降低。行業(yè)管理人員在推廣新技術(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮其節(jié)能效果和環(huán)保效益，不能在成本與環(huán)保效益之間尋求平衡。

3 暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 提升自然通風(fēng)效果

在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不能忽視自然通風(fēng)。通過自然通風(fēng)可以將空調(diào)能耗降低10%～40%。另外，需要充分優(yōu)化設(shè)計(jì)通風(fēng)口、建筑地板面積的比例。在通常情況下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑所在氣候區(qū)條件及標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，如果建筑所在地為夏熱冬暖地區(qū)，該比例應(yīng)控制在10%以上；如果建筑所在地為夏熱冬冷地區(qū)，該比例應(yīng)控制在8%以上；對(duì)于其他氣候環(huán)境下的建筑，該比例應(yīng)控制在5%左右。對(duì)于公共建筑，春季和秋季為過渡季節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)的自然換風(fēng)頻率應(yīng)為2次/h。

3.2 注重可再生資源的利用

3.2.1 太陽能

為了保證室內(nèi)空氣溫暖或涼爽需要耗用大量的能源，如果能夠有效地利用太陽能，將極大地降低暖通設(shè)備能耗。由于太陽能具有可再生性，幾乎不存在枯竭的可能。在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可充分地將太陽能、暖通設(shè)備結(jié)合起來。比如利用太陽能對(duì)建筑表面層溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于室內(nèi)空氣溫度以及空氣質(zhì)量則可以通過暖通系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)然，如果建筑所在地的太陽能源豐富，還可以將太陽能應(yīng)用于照明、空調(diào)、供暖及供熱等領(lǐng)域，在降低建筑能耗的同時(shí)，也能滿足人們高質(zhì)量生活的需要。

3.2.2 空氣熱能

空氣能如果能夠得到有效的運(yùn)用和普及，不僅可以為住戶提供便捷的熱能或熱水，而且具有清潔環(huán)保的特點(diǎn)。我國大部分地區(qū)處于溫帶地區(qū)，夏熱冬冷的氣候特征十分顯著。尤其是在長江地區(qū)，年平均氣溫在18 ℃左右，該地區(qū)人口大約為3億，如果能夠普及功率為2 kW的熱泵熱水器，每天只運(yùn)行1 h，每月煤炭消耗可以減少800萬t?？諝鉄崮懿粌H可以再生，而且具有環(huán)保效能，在大規(guī)模應(yīng)用的情況下，可以降低對(duì)化石類能源的消耗。將空氣熱能系統(tǒng)融入建筑設(shè)計(jì)，尤其是在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在控制建筑能耗的同時(shí)，還能夠有效減少對(duì)所在城市的環(huán)境污染。從應(yīng)用效果來看，空氣熱能不僅可以對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行改善，符合建筑節(jié)能和綠色環(huán)保的理念，也符合人們對(duì)居家環(huán)境改善的需求。

4 暖通設(shè)備的自動(dòng)控制

對(duì)于大型建筑的暖通設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，一方面可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行起到監(jiān)控作用；另一方面便于降低建筑運(yùn)行和管理成本。如果能夠引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，暖通系統(tǒng)能耗可以降低30%，建筑管理成本則可以降低20%?？梢?，自動(dòng)控制在實(shí)現(xiàn)低成本管理、能源節(jié)約以及勞動(dòng)強(qiáng)度降低等多方面的積極效應(yīng)。

4.1 冷熱源系統(tǒng)的控制

在暖通系統(tǒng)中，冷熱源是能耗的主要部分之一，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，避免不必要的能源消耗，而且可以對(duì)冷熱源系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，避免過度運(yùn)行造成設(shè)備損壞。從建筑管理角度來看，自動(dòng)控制能夠減少暖通設(shè)備存在的安全隱患，從而提升建筑設(shè)備的安全性。對(duì)于壓縮式制冷設(shè)備，制冷過程需要消耗大量的氟利昂等，為了降低對(duì)制冷劑和電能的耗用，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)?dòng)或者暫?？照{(diào)進(jìn)行智能控制，全面地記錄、監(jiān)控其運(yùn)行參數(shù)。比如對(duì)冷凍水的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)溫度過低或者相關(guān)部件運(yùn)行過載時(shí)，在報(bào)警的同時(shí)還可以自行關(guān)閉、降低運(yùn)行等級(jí)或者暫停運(yùn)行等操作。

4.2 空調(diào)送風(fēng)技術(shù)的控制

在空調(diào)系統(tǒng)中，送風(fēng)耗能所占比例較大，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，一方面可以將低溫風(fēng)送入室內(nèi)，從而滿足使用者的溫度需求，另一方面可以對(duì)送風(fēng)溫度范圍進(jìn)行監(jiān)控，將其控制在10～18 ℃范圍內(nèi)。如果自動(dòng)控制系統(tǒng)失效，送風(fēng)溫度通常在5～10 ℃之間，會(huì)造成能源浪費(fèi)。自動(dòng)化送風(fēng)系統(tǒng)能夠顯著控制風(fēng)溫和風(fēng)量，且該類設(shè)備體積較小，不會(huì)占據(jù)過多的建筑空間。可見，自動(dòng)送風(fēng)系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保、成本降低以及建筑使用率控制提升等方面的效果較為理想，在建筑工程中的推廣應(yīng)用具有重要意義。

5 結(jié)語

在充分理解建筑節(jié)能意義和綠色環(huán)保需求的前提下，對(duì)暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性及在綠色環(huán)保理念、施工管理、節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用等方面存在的問題進(jìn)行了全面分析，并結(jié)合建筑所在區(qū)的氣候特點(diǎn)，提出暖通系統(tǒng)中自然通風(fēng)效果、可再生能源推廣應(yīng)用的策略，闡述了自動(dòng)控制在暖通、空調(diào)設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行過程中的節(jié)能、安全、管理等方面的積極意義。