暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)及新能源的利用

卜晨杰

（中國新興建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司，北京 100071）

引言

近年來我國整體發(fā)展良好，社會各行業(yè)發(fā)展中所用技術(shù)與理念得到一定完善、優(yōu)化與創(chuàng)新。在現(xiàn)代建筑工程之中，暖通空調(diào)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要耗費(fèi)大量能源，能源逐漸稀缺的趨勢下，節(jié)能技術(shù)研究更加受到重視?，F(xiàn)代城市建筑的暖通空調(diào)需要消耗50%左右的能源，這就需要建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)時靈活運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，從而在真正意義上促使建筑工程中的暖通空調(diào)達(dá)成節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。

一、暖通空調(diào)與綠色建筑的概述

暖通空調(diào)是具有采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)功能的空調(diào)器，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)是重要的組成部分，能夠起到調(diào)節(jié)建筑結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷、冷負(fù)荷、濕負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷的作用，現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)中，更加趨向于人性化設(shè)計(jì)，相較于過去無暖通空調(diào)設(shè)備的建筑結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用暖通空調(diào)的建筑物中，夏季能夠起到較好的降溫效果，冬季能夠起到良好的采暖效果，且對于建筑物內(nèi)通風(fēng)換氣，調(diào)節(jié)建筑空氣濕度、溫度也具有良好作用。因此，在現(xiàn)代建設(shè)設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)處于重要地位。但與此同時，也應(yīng)該認(rèn)識到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與應(yīng)用下帶來的多種危害，暖通空調(diào)是建筑結(jié)構(gòu)中能耗較為嚴(yán)重的設(shè)備，為了能夠維持建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度、濕度、通風(fēng)條件，暖通空調(diào)的運(yùn)行持續(xù)損耗能源，這不僅造成了建筑能源損耗量的不斷增大，也會造成環(huán)境污染、能源結(jié)構(gòu)破壞，對建設(shè)環(huán)境友好型社會，構(gòu)建節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑造成不良影響。綠色建筑指的是在全壽命周期內(nèi)，以節(jié)約能源、減少污染、保護(hù)環(huán)境為目的，為人們提供宜居、健康的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑綠色建筑理念的提出為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供了一個新的發(fā)展方向，建筑業(yè)作為能源損耗較大的行業(yè)，在綠色建筑理念的指導(dǎo)下，向著節(jié)能、環(huán)保、綠色發(fā)展的方向改進(jìn)建筑理念，創(chuàng)新建筑設(shè)計(jì)，能夠較好地減少建筑能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。因此在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中，更需要適應(yīng)現(xiàn)代建筑新的設(shè)計(jì)理念，特別是在綠色建筑理念下，更需要轉(zhuǎn)變暖通空調(diào)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的節(jié)能化、環(huán)?；?，減少暖通空調(diào)能源損耗，促進(jìn)暖通空調(diào)能源應(yīng)用的高效化。

二、暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)及新能源的利用

（一）變頻技術(shù)

在設(shè)計(jì)建筑工程暖通空調(diào)時有兩種設(shè)計(jì)方式，分別是變頻與定頻。其中變頻暖通空調(diào)自身功能、節(jié)能效果與效率會更加優(yōu)越。變頻暖通空調(diào)主要運(yùn)用變頻節(jié)能技術(shù)，當(dāng)建筑中的暖通空調(diào)負(fù)荷情況出現(xiàn)較為明顯的變動時，可以使風(fēng)機(jī)、水泵及冷水機(jī)組等設(shè)備的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，促使暖通空調(diào)在運(yùn)行狀態(tài)中達(dá)到相關(guān)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，通過變頻技術(shù)可以促使暖通空調(diào)節(jié)能效果達(dá)到30%以上。而且在運(yùn)用變頻技術(shù)后，暖通空調(diào)之中的變頻系統(tǒng)與閥門裝置會構(gòu)成變風(fēng)量系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠增加建筑居民的舒適性，還能減少暖通空調(diào)能源消耗量。如果可以在建筑工程暖通空調(diào)之中合理運(yùn)用變頻技術(shù)，可以切實(shí)達(dá)成以下幾方面節(jié)能目的：其一，變頻技術(shù)能夠在暖通空調(diào)開始運(yùn)轉(zhuǎn)之后，針對能源消耗情況進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，控制暖通空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時能源的輸出速度與頻率，即便暖通空調(diào)處于較差環(huán)境中變頻技術(shù)也可以正常對暖通空調(diào)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，促使暖通空調(diào)所耗能源得到徹底控制；其二，在整個建筑所有房間之中都能夠自行對暖通空調(diào)展開運(yùn)行操作或調(diào)節(jié)操作，所有房間之中的暖通空調(diào)不會相互約束或限制，幫助建筑居民得到更加舒適的體驗(yàn)與感受；其三，通過變頻技術(shù)可以將暖通空調(diào)對于冷熱能源輸出量保持在平衡狀態(tài)，切實(shí)保護(hù)暖通空調(diào)中水泵和降低冷熱能源消耗程度。

（二）使用正確的冷熱源

在暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，合理地采用冷熱源能夠提升空調(diào)節(jié)能水平。因此，在冷熱源選擇的過程中，需要按照暖通工程的實(shí)際情況合理選擇，一般而言，在冷熱源確定上，可以采用太陽能集熱板以及光電板對太陽能進(jìn)行收集，同時在設(shè)計(jì)上需要在建筑合適的位置布置集熱墻，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)；而對于地?zé)崮艿脑O(shè)計(jì)，需要在滿足建筑地下基礎(chǔ)要求的同時，選擇熱泵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該方式能夠?qū)⒌責(zé)豳Y源轉(zhuǎn)換，在實(shí)踐中，可以將低溫位的熱能資源轉(zhuǎn)變成為高溫地?zé)嵩矗瑥亩_(dá)到暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷或?qū)崟r制熱的目的。

（三）太陽能加熱和冷卻

現(xiàn)在，相對便捷的太陽能采暖通風(fēng)方式就是被動式太陽能房。該方法的特征是運(yùn)用太陽光照射建筑物的內(nèi)部或被部分封閉結(jié)構(gòu)的表面吸收，之后加大室內(nèi)空氣的溫度。太陽光線通過玻璃表面?zhèn)鬏數(shù)胶癖诘淖兒诘奈鼰崦?，從而提高了壁表面的溫度，而且存儲了熱量。冬季需要室?nèi)供暖時，玻璃和墻壁間的熱空氣通過自然對流進(jìn)入房間。室內(nèi)的冷空氣通過墻下的通風(fēng)孔進(jìn)到空氣層，并被加熱以達(dá)成自然循環(huán)。太陽下山后，儲存在厚壁中的熱量將用于繼續(xù)為房間供暖。為了解決被動式太陽能房屋的缺陷，開發(fā)了具有輔助熱源和蓄熱器的主動式系統(tǒng)，又叫作主動式太陽能加熱系統(tǒng)，用于對空氣進(jìn)行加熱。當(dāng)有陽光時，系統(tǒng)可以有兩種運(yùn)行條件：一種是不需要加熱房間，而利用太陽能收集器收取的熱量來加熱蓄熱器；二是供熱室需要供暖，蓄熱器還沒有儲存充足的熱量，所以要激活輔助熱源進(jìn)行供暖。當(dāng)沒有日照時，也可以有兩種運(yùn)行條件：一種是通過蓄熱器給房間供熱；一種是在蓄熱器的熱量不夠時從輔助熱源提供熱量。

（四）BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中能夠促使整個工作過程變得清晰可見，也正因如此，在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域之中BIM 技術(shù)十分常見，而暖通空調(diào)也屬于建筑工程之中的一部分，如果可以將BIM 技術(shù)合理運(yùn)用到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝之中，對于暖通空調(diào)會起到較大的節(jié)能效果。主要是因BIM技術(shù)可以在建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝環(huán)節(jié)之中起到集成數(shù)據(jù)的作用，這種作用可以將原本不受控制的多種因素變?yōu)榭煽匾蛩兀?dāng)通過BIM 技術(shù)集成數(shù)據(jù)時，會在相關(guān)軟件程序之中安裝計(jì)算機(jī)內(nèi)核，這樣便可利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算與分析功能，針對暖通空調(diào)能源消耗數(shù)據(jù)展開全面收集與分析，在整理并確定數(shù)據(jù)結(jié)果后，便可根據(jù)最后結(jié)果提前確定暖通空調(diào)在完成安裝后的能源實(shí)際消耗量。而且在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域之中，暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能生產(chǎn)及節(jié)能安裝等環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如果在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就可以及時了解整個建筑相關(guān)數(shù)據(jù)，這對于設(shè)計(jì)工作而言會起到較大的幫助。例如：在對建筑工程空間與暖通空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等方面展開設(shè)計(jì)時，為了確保整個建筑內(nèi)所有暖通空調(diào)徹底統(tǒng)一，需要在數(shù)據(jù)上做到實(shí)時共享，而通過BIM 技術(shù)就能提前建立共享平臺，這樣在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝暖通空調(diào)時，就不會因數(shù)據(jù)共享出現(xiàn)問題，從而有效避免暖通空調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差異情況，并以此切實(shí)達(dá)成綠色、節(jié)能、環(huán)保的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。

（五）優(yōu)化設(shè)計(jì)熱回收裝置

暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，會產(chǎn)生一系列的余熱，為了將多余的余熱綜合利用，在進(jìn)行余熱回收設(shè)計(jì)的過程中，需要采取有效的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來說，在設(shè)計(jì)過程中，通過熱回收裝置的有效應(yīng)用，能夠?qū)⒘黧w的轉(zhuǎn)換問題改善，可以將室內(nèi)的載熱差異流體轉(zhuǎn)換效率提高。就目前現(xiàn)狀來說，暖通空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)負(fù)荷占據(jù)整體通風(fēng)系統(tǒng)的30%～35%，因此，在熱回收裝置節(jié)能設(shè)計(jì)上，需要對熱回收的方式進(jìn)行優(yōu)化，通過增加熱回收率提升新風(fēng)的傳遞能力，從而達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的效果。此外，在空調(diào)暖通節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，針對熱回收裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還需要考慮空調(diào)通風(fēng)系數(shù)，并且考慮新風(fēng)比。

結(jié)語

綠色建筑是現(xiàn)代化社會背景下建筑行業(yè)發(fā)展的一個新理念，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，減少建筑能源損耗的重要理念在綠色建筑理念下，做好建筑設(shè)計(jì)中各個環(huán)節(jié)的節(jié)能減排需要形成統(tǒng)一的理念。暖通空調(diào)作為建筑能源損耗的關(guān)鍵設(shè)備，在綠色建筑理念下需轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念，遵循綠色建筑設(shè)計(jì)原則，把握節(jié)約材料、回收再利用、能源高效利用原則，從蓄冷技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、太陽能技術(shù)、自然通風(fēng)技術(shù)、空調(diào)新風(fēng)設(shè)計(jì)、熱回收技術(shù)等多種節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)綠色建筑設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，減少暖通空調(diào)的能源損耗，有效節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，減少污染，為綠色建筑可持續(xù)發(fā)展提供良好推動力。