建筑工程設計中暖通空調節(jié)能技術的應用分析

文／李驥 康圣工程咨詢（上海）有限公司 上海 201100

1、暖通空調節(jié)能技術在建筑工程中的應用原則

暖通空調節(jié)能技術在建筑工程中實際應用上必須要遵循好以下基本原則：

第一是回收原則。暖通空調是一個非常復雜的系統，包含了數量眾多的零部件，這些零部件發(fā)揮著十分重要的作用，在使用的過程中，一些零部件可以實現功能性相互替代，這就需要對這些零部件要進行回收，通過保養(yǎng)修復來實現重復利用，從而能夠節(jié)省非常多的零部件資源，對于控制好相關的成本開支也非常的有幫助。在實際進行回收的操作中，需要結合零部件的功能及類型等分批次進行，從而切實提高回收的實際成效。

第二是循環(huán)原則。在初步回收的基礎上，要對回收到的零部件進行充分的處理，從而滿足再次利用的實際需要。將回收到的零部件應用到暖通空調節(jié)能技術當中，可以減少對相關資源的使用量，能夠減少資源的實際消耗，這對于體現暖通空調的減排節(jié)能作用都有著重要意義。

第三是經濟原則。通過大量的應用實踐可以看出，暖通空調系統節(jié)能性相當明顯，對于控制建筑工程的整體造價開支也非常的有幫助，這對于新時期我國建筑工程事業(yè)等的深層次發(fā)展都有著深刻的影響。

2、暖通空調節(jié)能技術是對國家碳中和及碳減排政策的積極響應

2.1 節(jié)能技術的具體概念和作用

節(jié)能技術的具體概念就是采用更加先進的科學技術，達到我們節(jié)約能源的目的，根據分析目前能源的使用情況來具體分析能源的消耗類型，走出能夠節(jié)約能源的空間點，然后針對此處采取相應的科學措施減少能源的浪費，這樣一來就可以達到節(jié)約能源的目的。碳中和概念中，碳的定義是一般是指,生產經營者在一定時間內直接或間接（包括與經營活動相關的所有活動）產生的二氧化碳或其他溫室氣體的排放總量，要實現碳中和可以通過植樹造林（開源）、節(jié)能減排（節(jié)流）等形式，以抵消其碳排放量。暖通空調節(jié)能技術就是通過節(jié)能減排來實現對碳減排政策的響應。

2.2 節(jié)能技術與碳中和碳減排政策的關聯

隨著我國經濟水平的不斷提高，環(huán)境問題也越來越開始受到相關部門的重視，就我國當前的環(huán)境發(fā)展情況來看，我國的環(huán)境污染面對的形式還是相當嚴峻的。而且由于近年來我國經濟高速發(fā)展的對應的碳排放量有了很大的提高，同時由于空調系統的普及導致氟利昂等制冷劑的大量使用，對我國上空的臭氧層濃度造成了較大的影響，我國上空臭氧減少了18%。平流層臭氧減少帶給地球的最大危害是紫外線輻射量增加，當前世界不少地區(qū)地都出現了臭氧層空洞，對人類的生產生活甚至健康安全造成極大威脅。

政府頒布了相應的碳中和政策以及碳減排政策，就是以長遠的目光保護自然資源及環(huán)境，實現長久的可持續(xù)發(fā)展。在這樣的時代背景下，如果想要進一步落實這些政策，那么就要將節(jié)能技術和碳中和碳減排政策連放到一起。通過節(jié)能技術的有效應用，在節(jié)約能源的同時，減少對碳資源的使用，也就可以符合我國當前的碳減排政策。

在爆破設計中將預裂孔逐孔編號，通過測量現場放線獲得預裂孔孔位實際高程，根據爆破設計計算出每個預裂孔的實際孔深，制成實際造孔參數表下發(fā)作業(yè)隊并進行技術交底，作業(yè)隊按造孔參數表控制預裂孔孔深。邊坡特殊開挖段（如漸變段等），技術人員要逐孔進行計算，計算出各預裂孔的方位角、傾角及孔深，并在造孔過程中配合質檢員現場校核各預裂孔的鉆孔參數。預裂孔造孔嚴格執(zhí)行“三定”制度。在鉆機開孔前，對鉆工進行詳細的技術交底，嚴格執(zhí)行“定機、定人、定崗”制度，對每個孔的孔深、傾角及鉆孔責任人實行掛牌標示，做到責任到人。在每臺鉆機上設置有鉆工作業(yè)明白卡，明確了鉆孔工藝的程序和質量要求。

在東北地區(qū)，到了冬季以后，煤炭資源使用量驟然增加，二氧化碳的排放量也就會隨之提高，像這樣將煤炭直接燃燒取暖是對能源極大的浪費。在這樣的基礎上，應用節(jié)能技術就可以更好地符合碳減排政策的要求。總而言之，節(jié)能技術是對碳中和碳減排政策的積極相應，只有通過有效的節(jié)能政策才能夠進一步減少碳的排放量，實現通往可持續(xù)發(fā)展的道路。

2.3 碳中和碳減排政策在節(jié)能技術中的體現

節(jié)能技術在碳中和碳排放政策中有著非常重要的體現。最明顯的一點就是中央空調節(jié)能技術的廣泛應用可以充分降低建筑能耗中暖通空調的能耗，通過控制電能的使用，也就可以進一步降低發(fā)電過程中燃燒煤炭或者其他能源給的碳的排放量。大多數空調在運行的過程中都會消耗大量的電能，而生產這些電能會造成大量的二氧化碳排放，通過各種新興節(jié)能技術來控制能源的消耗，就可以在一定程度上減少二氧化碳的排放量，也就可以進一步落實碳減排政策。

尤其是近年來我國環(huán)境問題不斷嚴峻，在第14 屆三中全會中，政府人員針對降低碳的排放量進行了非常深刻的探討，所以落實了相應的碳中和碳排放政策在降低碳排放量的過程中，通過應用節(jié)能技術可以減少大量能源的使用，而這些能源的過量使用就會造成二氧化碳的排放量增加，通過節(jié)能技術也就可以進一步落實碳中和碳減排政策。所以說政府的負責人員對于節(jié)能技術一定要提高重視程度，如果想要進一步落實碳中和碳減排政策，那么就要明確節(jié)能技術具體的作用在暖通空調的應用過程中，可以通過各種優(yōu)秀的新技術來實現碳中和碳排放政策的落實。這不僅可以提高對暖通空調系統的效率，而且也可以進一步推動我國空調系統技術的革新。

3、建筑工程中暖通空調的關鍵節(jié)能技術

3.1 變頻技術

在設計暖通空調系統上，電機設備較為常見運行狀態(tài)是變頻與定頻運行，變頻以自身的優(yōu)勢在暖通空調系統當中有著更為廣泛的應用，表現出的節(jié)能效果也更加理想。所謂變頻技術，就是指暖通空調實際負載因外在氣象環(huán)境變化而出現波動變化時，通過對冷卻器等的合理應用調節(jié)，確保能耗的持續(xù)降低，從而更好的符合節(jié)能降耗的標準要求。相關的研究數據證明，使用變頻節(jié)能技術，能夠取得超過30%以上的節(jié)能成效。同時，使用變頻技術還可以與季節(jié)自然通風系統進行結合，使得建筑工程居住內部舒適程度明顯提高，對于降低能耗自然也有著積極的作用。

3.2 BIM技術

在現代建筑工程中，BIM技術有著越來越廣泛的應用，能夠以可視化的方式對建筑工程進行動態(tài)化全過程把握。在暖通空調設計當中，使用BIM技術能夠更好的服務于節(jié)能減排工作，依托BIM技術，可以對暖通空調設計等不同環(huán)節(jié)的數據信息進行全面收集、分析，從而提高對節(jié)能減排的實際控制成效，對于防控各種不可控風險問題都非常有幫助。通過計算機及相關軟件的應用，能夠對暖通空調設計等過程中獲取到的數據信息進行全面分析，能夠從數據上對空調能耗做出客觀分析，從而滿足了暖通空調節(jié)能技術的精準有效應用。除此之外，隨著各種高層超高層建筑工程的增多，在應用暖通空調過程中，產生的數據信息會海量化增多，實際應用分析的難度都會增加，也會對暖通空調節(jié)能技術應用帶來干擾。為此，將BIM技術應用到暖通空調設計等諸多環(huán)節(jié)中，可以對建筑工程有更加精準全面的把握，這對于優(yōu)化不同環(huán)節(jié)的設計等都是非常有幫助的。

3.3 大溫差系統及大數據智能系統的技術

（1）大溫差系統

所謂的大溫差系統，是相對當前國內的中央空調在設計的過程中供回水溫相差5 度而提出的概念，中央空調在送風、水溫差大于常規(guī)溫度差時，就可視之為大溫差系統。大溫差系統在空調整體的設計理念中具有較強的節(jié)能意識，可以通過加強系統的冷量輸送過程中載冷劑的溫差進而降低其輸送設備能耗來提高空調系統的整體效率。其主要原理如下（以冰水供回水溫度由7 ～12℃變?yōu)? ～12℃為例）：

根據逆卡諾循環(huán)原理及冰機設備廠商相關經驗，主機冷東側蒸發(fā)溫度每降低1℃，主機的能耗上升3 ～4%；

而對于水泵，溫度上升1 攝氏度，整體循環(huán)流量變?yōu)樵鹊?/6，若不考慮水泵揚程變化，理論上水泵整體能耗降低16.6%，若考慮揚程變化，理論上水泵整體能耗降低40%。

由此可見，當整個空調系統中冰水泵能耗量占比較大時，節(jié)能效果顯著。

而且近年來隨著我國經濟水平的不斷提高，對于人員在生活生產過程中對建筑內的環(huán)境的要求也就越來越高，通過大溫差系統的應用可以提高系統整體的經濟性，無論是從空調的設計角度，還是從實用角度來說，都具有較強的節(jié)能意識，空調節(jié)能方面也有著相對的優(yōu)勢。

在空調大溫差系統中，通過大溫差可以加強空調內部的水循環(huán)效率并且減少水泵的使用費用，通過減少空調內部的管道尺寸，達到節(jié)約資源的目的。在設計中央空調冷卻系統的過程中，也可以適當的減少冷卻塔的尺寸，來推動空調的進一步節(jié)能，而且也可以減少空調的占地面積，如果冷卻水的溫度比常規(guī)水溫度高出2℃時，就可以減少4%的運行費用。

（2）大數據智能系統

應用大數據智能系統可以進一步調節(jié)空調的節(jié)能效率，空調系統的運行是一個動態(tài)的過程，冷水機，冰水循環(huán)水泵，冷卻塔，塔水循環(huán)水泵等這些設備的運行狀態(tài)都會對系統的整體能耗有影響，因此保證每個設備高效的運行，對空調系統的整體能耗有重要意義。在計算機人工智能技術快速發(fā)達的時代，如果能夠利用智能自控系統來控制空調的運行，就可以進一步幫助用戶節(jié)約能源。就我國目前空調的實際發(fā)展情況來看，在冷卻機組以及冷卻水水泵部件上可以適當的安裝自動控制系統，它的應用原理主要就是通過大數據技術，再加上人工智能技術，對整個空調機內部的情況進行自我控制，利用傳感器感受到周圍環(huán)境當中的溫度，通過結合歷史數據經驗以及動態(tài)外部氣象參數的計算，得出最優(yōu)調節(jié)策略，以此來達到節(jié)約能源的目的。在我國很多空調系統當中都安裝了大數據自動控制系統，通過大數據基礎就可以廣泛地利用傳感器收集周圍環(huán)境當中的溫度，最后再反映到中央在利用人工智能技術對溫度進行調節(jié)，符合周圍環(huán)境對于溫度的需求，這樣一來不僅可以進一步節(jié)能，也可以提高人們生活的舒適性。

4、暖通空調節(jié)能技術在建筑工程中的應用

4.1 科學應用自然風

在暖通空調系統中，現代建筑工程整體能耗中，其外部結構對能耗情況有著直接性的影響。為此，在推動暖通空調設計過程中，需要樹立綜合觀念，將平面圖等都納入到考慮中去，例如，在夏天的時候，要對光照的時間進行合理減少，最大限度對戶外的風進行利用，而在冬天寒冷時段，就需要對光照進行最大限度的利用。夏季時利用煙囪效應實現建筑內自然通風。過渡季節(jié)建筑核心區(qū)域溫度較高時也可通過引入自然風來降低內區(qū)溫度，提高建筑環(huán)境內部空氣質量的同時，營造舒適的溫度環(huán)境，同時也避免了開空調造成的能源消耗。冬季時多加利用余熱回收系統，利用全熱交換器將排出的廢氣與引進的新風進行熱交換，提高能源的利用率。對于現代建筑工程來說，在進行建筑圍護結構熱工性能的實際合計當中，材料是關鍵性的影響因素，需要嚴格按照國家及行業(yè)的標準要求進行選擇性操作，要優(yōu)先選擇低傳熱系數等的材料類型，充分考慮建筑工程的實際情況，除此之外，要牢固樹立現代園林理念，要在建筑工程周圍進行一定數量的綠色植物栽植，這樣不僅優(yōu)化了建筑工程所在區(qū)域的環(huán)境，而且還能夠推動節(jié)能減排真正的落到實處去。

4.2 合理設置室內設計參數

（1）合理設計參數：在進行室內設計的過程中，實際需要考慮的參數內容非常多，常見的有清潔度、溫度等，對于指導空調負荷的科學精準計算都有著非常好的幫助。結合相關的理論研究，在夏天使用空調的時候，設定的溫度只要提高1℃，這樣就能夠將空調的實際負載下降7%-9%，這對于節(jié)能減排都是非常有幫助的。在進行現代建筑工程施工建設中，需要對室內的設計參數進行有效精準確定，這樣才能對室內產生的耗能問題予以有效解決，才能真正滿足不斷時段的溫度需求。（2）空調系統要合理設計。在實際對空調系統進行設計及安裝當中，要高度重視每一個組件，這樣才能確保安裝的科學合理。（3）設備類型合理選擇。在對設備進行選擇之前，要綜合考慮建筑工程的實際情況，并結合相關數據信息做出判斷，以此來指導設備的選擇。同時在空調負荷的選擇上要與建筑工程溫度調控等直接聯系，這樣才能實現資源的有效合理利用。

4.3 暖通空調節(jié)能技術應用存在的問題和解決措施

通過對相關建筑工程的調查研究，可以發(fā)現暖通空調節(jié)能技術在實際應用上也很容易碰到各種問題，常見的有以下幾個方面：第一是較為嚴重的噪音問題。暖通空調的安裝是一項非常復雜的系統工作，很容易出現問題，這些都會增加暖通空調噪音問題的出現，對于后續(xù)的使用者都會帶來不同程度的影響，伴隨著時間的流逝，空調自身也會由于噪音而受到很大的影響，增加了空調質量問題發(fā)生的可能性。為此在暖通空調安裝中，要確保國家及行業(yè)安裝標準要求落到實處去，突出對噪音的控制，合理使用各種減少噪音等的材料設備。第二是水循環(huán)問題。在對暖通空調進行施工操作中，很容易出現冷卻系統循環(huán)不良的問題，導致這種情況出現的原因較為復雜，施工工序不夠合理等都是誘發(fā)因素。在該問題的實際解決上，要充分考慮水壓、溫度等影響因素，從而對管道進行科學合理的連接，這樣才能更好的保障管道質量。在建筑工程施工中，還需要對暖通空調安裝的坡度等進行科學把握，確保出口閥安裝到位，這樣才能確保水循環(huán)的順利進行。 第三是良好的維保運營。暖通空調系統是一個充滿變化的系統，若只是一味地追求高效的系統而忽略了后期的維護保養(yǎng)，同樣會造成高效系統的低效運行，浪費能源。良好的維護保養(yǎng)，如冷卻塔定期加藥除藻、主機除垢、水泵定期檢修、末端設備過濾器換季清洗等，在提高能源利用的同時也大大提升了設備使用壽命。隨著科技發(fā)展，越來越多的設備廠商開始著手高效節(jié)能系統的布置，可以實現整個暖通空調系統的動態(tài)監(jiān)測，以實現系統高效運行。

4.4 大溫差系統的應用

根據初步的理論推斷表明，大溫差系統一定程度上升高了冰水主機的能耗，但由于流量變化而導致的水泵能耗降低的效果更加明顯，當水泵能耗占整個空調系統比重較大時，對整個系統來說整體能耗是下降的。因此大溫差系統是一個可行的節(jié)能技術研究方向。

大溫差冷水系統可以有效降低冰水的循環(huán)水量，在末端需求負荷不變的情況下，減少冰水循環(huán)水泵的揚程及運行費用。與此同時系統管道的尺寸也可以適當減小，節(jié)約初投資。通過放大冷卻水供回水溫差，冷卻塔進水溫度提高時冷卻塔換熱效率更高，這樣冷卻塔選型也可進行優(yōu)化，設備尺寸可以適當減小，從而降低對建筑面積的占用，當冷卻水溫度比常規(guī)水溫高 2℃時，可節(jié)省設備投資約10%～20%，同時運行過程中減少設備運行費用3%～7%。國內已有這方面的文獻，這說明采用冷水大溫差運行的經濟效益是非常明顯的。

結語：

綜上所述，當前階段，暖通空調技術在建筑工程中得到廣泛應用，對我國綠色環(huán)保城市的建設起到推動作用，但在具體的應用過程中仍然存在著噪音和水循環(huán)不良的問題，所以在今后應繼續(xù)加強研究，不斷提升暖通空調技術的應用水平和效率，在暖通設計工作中，相關技術人員應不斷學習新的節(jié)能技術的應用，充分發(fā)揮出節(jié)能技術的作用。