論建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設(shè)計(jì)

劉洪國

摘 要 隨著資源與能源緊缺的問題越來越嚴(yán)重，各個(gè)行業(yè)在工程階段便開始不斷融入節(jié)能減排理念，以促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在傳統(tǒng)建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，過度關(guān)注人們的居住體驗(yàn)，沒有融入可持續(xù)發(fā)展理念，導(dǎo)致建筑工程的能耗顯著增大，阻礙了建筑行業(yè)的整體發(fā)展。本文針對這種情況提出相關(guān)建議，需要企業(yè)和部門在建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)中積極貫徹節(jié)能減排理念，最大限度地減少暖通空調(diào)的能源消耗。

關(guān)鍵詞 建筑工程 暖通空調(diào) 節(jié)能減排 變頻系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0105-03

建筑行業(yè)的不斷發(fā)展改變了人們的工作和生活方式，增強(qiáng)了居民的幸福感和體驗(yàn)感。節(jié)能型建筑采用先進(jìn)的智能化設(shè)備系統(tǒng)改善了業(yè)主的居住環(huán)境，采用先進(jìn)的節(jié)能措施和方法可以優(yōu)化智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低電能消耗，更加適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展理念。暖通空調(diào)系統(tǒng)作為智能建筑中能耗最高的系統(tǒng)，占據(jù)建筑能耗的一大半，定流量的水系統(tǒng)是傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)中最常見的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)方式。在當(dāng)前建筑中，采用了變風(fēng)量和變流量系統(tǒng)，相較傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，能耗更低、調(diào)節(jié)效率更高[1-2]。

1 建筑暖通空調(diào)工程概述

1.1 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的重要性

（1）有效緩解能源危機(jī)。在改造能源系統(tǒng)的過程中，以可再生能源為主，能夠有效緩解能源危機(jī)。在施工以及設(shè)計(jì)的過程中，重點(diǎn)應(yīng)用可再生能源，諸如太陽能技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)等，其不僅可以永續(xù)使用，且不會(huì)對環(huán)境造成污染。（2）有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用符合可持續(xù)發(fā)展理念，將可再生能源進(jìn)行合理利用，應(yīng)用熱回收技術(shù)，能夠做到建筑本體節(jié)能。在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)的時(shí)候，做到開發(fā)節(jié)能環(huán)保設(shè)備，充分利用低位熱能和水源，使用高能效設(shè)備。暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合了供暖技術(shù)、通風(fēng)技術(shù)、分布式冷熱電聯(lián)供技術(shù)，使用新型散熱器，能夠營造出舒適的室內(nèi)環(huán)境，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1.2 建筑暖通設(shè)計(jì)的主要原則

首先，需要遵從綠色環(huán)保的原則。為行之有效地保障用戶的身體健康和安全，在開展建筑暖通設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)盡可能地解決可能會(huì)出現(xiàn)的污染問題，包括噪聲污染以及各種有害氣體污染等;其次，需要節(jié)約能源。如果是理想狀態(tài)的建筑暖通工程，那么將會(huì)極為有效地節(jié)省所需要投入的能源，尤其是在現(xiàn)代能源日漸缺乏的情況下，保持節(jié)能減排的目標(biāo)已經(jīng)成為衡量建筑暖通設(shè)計(jì)質(zhì)量的根本，同時(shí)也已經(jīng)成為眾多業(yè)主進(jìn)行選擇的指標(biāo)之一;再次，需要盡可能地節(jié)省占地面積。建筑暖通系統(tǒng)的存在是必然的，但應(yīng)盡可能地縮減其所占據(jù)的空間，以保障業(yè)主具備更為廣泛的生活空間;最后，需要滿足經(jīng)濟(jì)性原則。在開展設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注包括成本在內(nèi)的各種問題，綜合分析建筑暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要、所需要投入的使用費(fèi)用以及舒適狀況等，以便于有效地判定建筑暖通系統(tǒng)所能夠帶來的實(shí)際效益，切實(shí)地提高設(shè)計(jì)方案的合理性以及準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，還需要充分考量到建筑暖通設(shè)備的使用時(shí)長等重要因素。

2 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)在建筑工程中的問題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性不夠

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率影響重大，建筑物的采光、通風(fēng)、墻體保溫效果都會(huì)影響空調(diào)的運(yùn)行能耗。建筑結(jié)構(gòu)以及墻體材料的選擇至關(guān)重要，不僅要符合美觀設(shè)計(jì)要求，還要注重材料的綠色環(huán)保。當(dāng)前，很多建筑在設(shè)計(jì)時(shí)選用了玻璃幕墻，整體玻璃幕墻雖然采光效果好、美觀大方，但是保溫隔熱效果差，容易造成室內(nèi)溫度冷熱不均和能量流失，加大了空調(diào)的運(yùn)行能耗，不利于提高能源效率。

2.2 建筑暖通綠色設(shè)計(jì)思想不足

我國北方地區(qū)在進(jìn)入到冬天以后，氣溫會(huì)迅速降低，同時(shí)由于地理環(huán)境等因素的制約，導(dǎo)致人們在使用燃煤鍋爐的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種各樣的廢氣污染問題，這不僅僅會(huì)影響到地方生態(tài)文明的發(fā)展，同時(shí)更會(huì)導(dǎo)致人們的切身健康受到影響。鑒于此，完全可以要求部分水源充足的地方利用水源熱泵機(jī)組，從根本上減輕對環(huán)境造成的污染，有效地貼合生態(tài)文明思想需求，為現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境的良好建設(shè)提供幫助，避免對人們的身體健康造成威脅[3]。

3 建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設(shè)計(jì)策略

3.1 優(yōu)化空調(diào)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式，既保證了空調(diào)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，也有效降低了設(shè)備能耗。目前，很多建筑暖通空調(diào)依然采用非變頻運(yùn)行模式，雖然這種運(yùn)行模式可以有效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度環(huán)境，但是其中存在著嚴(yán)重的能耗問題。針對這種情況，在設(shè)計(jì)空調(diào)運(yùn)行模式時(shí)，需要積極應(yīng)用變頻技術(shù)，以此來減少空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。另外，在應(yīng)用變頻技術(shù)的過程中，需要合理設(shè)計(jì)、調(diào)整空調(diào)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，包括氣象參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、空調(diào)機(jī)組最佳運(yùn)行參數(shù)等，系統(tǒng)化、動(dòng)態(tài)化調(diào)整各個(gè)運(yùn)行參數(shù)，以保證空調(diào)系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 應(yīng)用可再生能源

暖通空調(diào)系統(tǒng)要充分利用可再生能源。比如，充分利用河流、地下水、湖泊的水源，采用水源熱泵技術(shù)，還可以將生活廢水、工業(yè)廢水作為水源。利用熱資源，地下淺層土壤是非常好的熱資源，可采用地源熱泵技術(shù)對其實(shí)現(xiàn)充分利用，該技術(shù)不需要使用冷卻塔，不用室外冷風(fēng)，不會(huì)影響建筑物的外觀，不僅環(huán)保節(jié)能，還能節(jié)約成本。利用太陽能，太陽能是可以持續(xù)供應(yīng)的能量，無論是布置還是結(jié)構(gòu)，都比較合理，故可以將太陽能供應(yīng)技術(shù)進(jìn)行充分利用。

3.3 節(jié)能減排理念在變頻系統(tǒng)中的應(yīng)用

誠然，受環(huán)境氣候變化的影響，變頻系統(tǒng)極少出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，而如果將節(jié)能減排理念伴隨建筑物體的整個(gè)生命周期，還需要保證空調(diào)暖通控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以此避免整個(gè)空調(diào)供暖系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況。另外，當(dāng)建筑物體的室外溫度高于室內(nèi)溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整空調(diào)暖通系統(tǒng)的濕度，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，要及時(shí)調(diào)整空調(diào)的溫度。

3.4 構(gòu)建智能化控制體系

節(jié)能減排工作的推進(jìn)需要提高暖通空調(diào)工程的能源利用率。建立智能化的控制體系尤為重要，智能化控制體系的建設(shè)要對以往的控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和整合，也要基于行業(yè)的未來發(fā)展進(jìn)行考慮。溫度和濕度的控制是關(guān)鍵，適宜溫度的選擇與能源損耗率有緊密聯(lián)系，在濕度控制上也是如此。此外，在空調(diào)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)速過快或過慢，能源消耗頻率都是非常高的，要結(jié)合設(shè)備的實(shí)際情況，選擇最適宜的轉(zhuǎn)速，減少能源損耗，提升能源利用率[4]。

3.5 降低冷卻水泵和冷卻塔能耗

冷卻泵能耗與供冷時(shí)間和所需排熱量存在一定關(guān)系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力和冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但若只以降低冷卻泵能耗為目的，可能導(dǎo)致冷卻水流量不足以及溫差加大，從而使制冷機(jī)冷凝溫度升高，冷機(jī)效率下降。經(jīng)計(jì)算，該建筑冷卻系統(tǒng)的最低能耗為0.2kgce/m2。冷卻塔風(fēng)機(jī)大氣環(huán)境作為冷源，驅(qū)動(dòng)空氣流過冷卻塔內(nèi)的換熱填料表面，與冷卻水進(jìn)行熱質(zhì)交換，從而將冷凍機(jī)冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內(nèi)。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導(dǎo)致冷機(jī)COP下降，致使制冷主機(jī)能耗增加。所以，冷卻塔對冷機(jī)效率影響所造成的能耗遠(yuǎn)大于其自身風(fēng)機(jī)能耗[5-6]。

3.6 優(yōu)化熱回收裝置設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)機(jī)組在經(jīng)過長時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行后，會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，如果不能夠高效利用這些冗余熱量，就會(huì)對環(huán)境造成影響。因此，要科學(xué)設(shè)計(jì)熱回收裝置，從而高效回收并利用空調(diào)余熱[7]。目前，在建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)開始應(yīng)用熱回收裝置，該裝置應(yīng)用不同載熱、不同狀態(tài)的介質(zhì)，高效傳遞濕熱或總熱。這樣不僅可以滿足室內(nèi)溫濕度調(diào)控需求，還可以有效減少空調(diào)機(jī)組冷熱源污染。目前采用的熱回收裝置，主要是利用熱泵系統(tǒng)、換熱器等來完成熱回收。如果采用冷凝熱回收方式設(shè)計(jì)熱回收系統(tǒng)，就需有機(jī)結(jié)合熱水系統(tǒng)和制冷機(jī)組，當(dāng)有效收集一定量的余熱后，可以利用這些余熱來加熱生活用水，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冗余熱量的高效利用，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

3.7 降低冷凍水泵能耗

由于冷凍水泵的任務(wù)是將制冷機(jī)制備的冷量以水為媒介，輸配到各個(gè)空調(diào)箱、新風(fēng)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管等末端用戶的換熱設(shè)備，所以可定義輸配系數(shù)來衡量其效率。冷卻水泵的能耗與供冷時(shí)間密切相關(guān)，與空調(diào)水系統(tǒng)形式、水泵運(yùn)行策略、水泵效率和空調(diào)末端水閥控制方式等也存在一定關(guān)系[8]。經(jīng)計(jì)算，該棟辦公樓建筑的冷凍水泵最低能耗為0.19kgce/m2。

3.8 與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相協(xié)調(diào)

在建筑工程暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，以及在實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)理念的過程中，設(shè)計(jì)人員需要弄清當(dāng)?shù)氐哪芎慕Y(jié)構(gòu)，并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)能源結(jié)構(gòu)來控制建筑能耗。避免由于能源結(jié)構(gòu)的不合理利用而產(chǎn)生不必要的能源消耗。重視能源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用清潔能源和可再生能源。此外，在設(shè)計(jì)工作中，理清空調(diào)系統(tǒng)的性能狀態(tài)與當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境之間的關(guān)系，并結(jié)合了建設(shè)項(xiàng)目周圍的環(huán)境條件分析，積極地將環(huán)境保護(hù)概念融入設(shè)計(jì)過程。通過對周圍環(huán)境條件的具體分析，最大程度地減少外部環(huán)境對建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)的不利影響。

3.9 合理選擇環(huán)保材料

在暖通空調(diào)工程施工的過程中，應(yīng)明確各項(xiàng)控制要點(diǎn)，在安裝水管、支架、風(fēng)管時(shí)，需要在現(xiàn)場安排監(jiān)督人員。室內(nèi)地坪和墻壁粉刷完畢后，應(yīng)準(zhǔn)備安裝設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。在具體的設(shè)備安裝過程中，應(yīng)注意設(shè)備擺設(shè)的方向應(yīng)與管道統(tǒng)一，設(shè)備周圍應(yīng)留有足夠的空間，以便后期檢修。保溫施工環(huán)節(jié)要靈活運(yùn)用保溫材料，施工人員應(yīng)明確保溫材料的功能，保證整體的供暖效果。選擇保溫材料時(shí)應(yīng)充分考慮材料的耐火性以及耐熱性，確保材料的質(zhì)量符合要求。

3.10 強(qiáng)化對建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的管理

比如春夏換季前期利用冷卻塔冷卻水直接供冷，減少冷機(jī)開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，對于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)來說，若想要達(dá)到規(guī)范化管理的目標(biāo)，促進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程，一定要從多角度分析，加大對建筑暖通空調(diào)工作人員的培訓(xùn)力度，強(qiáng)化對人員的管理，并對其操作進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，保證在實(shí)際工作中能夠嚴(yán)格按照空調(diào)操作規(guī)范進(jìn)行。

3.11 優(yōu)化暖通空調(diào)熱工性能

暖通空調(diào)的最主要的功能就是保溫功能，保溫時(shí)，暖通空調(diào)內(nèi)部的冷水因外部環(huán)境溫度變化產(chǎn)生吸熱作用，破壞了暖通空調(diào)內(nèi)的溫度平衡，所以在優(yōu)化暖通空調(diào)熱工性能時(shí)，將保溫及節(jié)能作為主要考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)受外部溫度干擾的因素，具體包括太陽能發(fā)熱板的朝向、導(dǎo)熱材料以及建筑內(nèi)部布局的形態(tài)系數(shù)?？茖W(xué)使用新型的保溫管道材料，輔助室內(nèi)裝飾，增強(qiáng)暖通空調(diào)的保暖，按照建筑房屋的設(shè)計(jì)規(guī)范，以室內(nèi)恒溫為控制對象，結(jié)合室內(nèi)裝飾的面積，損耗能量的數(shù)量選擇室內(nèi)裝飾的材質(zhì)。保證建筑門窗的密閉工作，避免建筑產(chǎn)生不必要的能源浪費(fèi)。將綠色理念貫穿在整個(gè)熱工性能的過程中。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮建筑的四季環(huán)境，排除環(huán)境的外部干擾，最大化發(fā)揮綠色理念的作用。在基礎(chǔ)暖通空調(diào)熱工構(gòu)件的基礎(chǔ)上，配合建筑的窗戶滲入室內(nèi)的太陽光輻射，在建筑內(nèi)部的墻壁上，選用光熱能轉(zhuǎn)換能力較強(qiáng)的涂刮材料，間接性地減少暖通空調(diào)管道的溫度差。綜合上述理論分析，最終完成對綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用上的研究。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑暖通空調(diào)能耗在建筑總能耗中的占比較大，為了降低建筑總體能耗，要充分重視暖通空調(diào)能耗控制工作。在建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能減排理念，不僅能改善室內(nèi)溫濕度和室內(nèi)通風(fēng)條件，還能降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，有利于提升建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。因此，設(shè)計(jì)人員要遵循節(jié)能環(huán)保原則，科學(xué)開展暖通空調(diào)節(jié)能減排設(shè)計(jì)工作，積極應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，有效減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和污染排放。

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