建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

摘" 要：為解決建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗過(guò)高的問(wèn)題，本文以節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，對(duì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分析。首先闡述了變頻技術(shù)、冷熱能回收、清潔能源技術(shù)等暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，并提出了空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、采用智能控制系統(tǒng)、空調(diào)管道絕熱、冷熱源系統(tǒng)優(yōu)化等多項(xiàng)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。旨在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能優(yōu)化；回收再利用文章編號(hào)：2095-4085（2024）11-0085-03

作者簡(jiǎn)介：李紅（1987—），女，漢族，山西呂梁人，碩士，中級(jí)工程師。研究方向：暖通設(shè)計(jì)。

0" 引言

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中不可或缺的一部分，它能夠?yàn)槿藗儎?chuàng)造一個(gè)舒適、健康、節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境。然而，由于能源消耗與環(huán)保問(wèn)題的雙重壓力，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)成為當(dāng)前建筑領(lǐng)域中的熱門(mén)話(huà)題。本文旨在從建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施、目前存在的問(wèn)題及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行探討，以期為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。

1" 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

1.1" 變頻技術(shù)

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)使用定頻技術(shù)，無(wú)法根據(jù)室內(nèi)溫度的變化調(diào)整制冷或制熱的能力，因此會(huì)造成能源的浪費(fèi)。而變頻技術(shù)則能根據(jù)室內(nèi)溫度的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能目的。變頻技術(shù)通過(guò)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低制冷或制熱的能力，保持恒溫狀態(tài)。相比而言，定頻技術(shù)只能開(kāi)啟或關(guān)閉制冷或制熱功能，無(wú)法根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此會(huì)浪費(fèi)大量的能源［1］。另外，變頻技術(shù)還可以根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。在室外溫度較低時(shí)，系統(tǒng)可以降低制冷能力，減少能源消耗；而在室外溫度較高時(shí)，系統(tǒng)可以提高制冷能力，保證室內(nèi)溫度穩(wěn)定。這種智能化的調(diào)節(jié)方式，可以大大提高系統(tǒng)效率，降低能源消耗。

1.2" 冷熱能回收

冷熱能回收是指利用暖通空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢熱和廢冷，通過(guò)換熱設(shè)備進(jìn)行回收和利用，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

（1）廢熱回收。在夏季空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，室內(nèi)空氣被冷卻后會(huì)產(chǎn)生廢熱，這些廢熱可以通過(guò)換熱器回收，用于加熱水源或供熱其他室內(nèi)區(qū)域，從而減少能源浪費(fèi)。

（2）廢冷回收。在冬季空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，室內(nèi)空氣被加熱后會(huì)產(chǎn)生廢冷，這些廢冷可以通過(guò)換熱器回收，用于制冷或者供熱其他室內(nèi)區(qū)域，從而減少能源浪費(fèi)。

（3）濕度回收。在空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，室內(nèi)空氣中的水分會(huì)被冷凝成水，這些水可以通過(guò)回收處理，用于加濕或者其他用途，從而減少水資源浪費(fèi)。

通過(guò)冷熱能回收技術(shù)，可以有效減少能源浪費(fèi)，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)效率，從而節(jié)約能源并且降低對(duì)環(huán)境的影響［2］。因此，冷熱能回收技術(shù)在今后的建筑設(shè)計(jì)和暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行中將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1.3 "清潔能源技術(shù)

清潔能源技術(shù)主要包括太陽(yáng)能、地源熱泵、風(fēng)能等。其中，太陽(yáng)能是最常見(jiàn)的清潔能源，通過(guò)光伏發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，可為空調(diào)系統(tǒng)提供能源；地源熱泵則是通過(guò)地下的穩(wěn)定溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的供暖和制冷，既節(jié)能環(huán)保，又具有穩(wěn)定性和高效性；風(fēng)能則可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為空調(diào)系統(tǒng)提供電能，同時(shí)也可以通過(guò)自然通風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的循環(huán)和換氣。

除了清潔能源技術(shù)，還有一些其他的節(jié)能技術(shù)可以應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，例如智能控制技術(shù)、節(jié)能型設(shè)備、余熱回收技術(shù)等［3］。智能控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的精細(xì)化控制，最大限度地減少能源浪費(fèi)；節(jié)能型設(shè)備可以降低系統(tǒng)能耗，提高能源利用效率；余熱回收技術(shù)則可以將系統(tǒng)中的余熱回收再利用，進(jìn)而減少能源浪費(fèi)。

2" 暖通空調(diào)系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

2.1" 節(jié)能設(shè)計(jì)理念不足

在許多建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)了大量的能源消耗。這就要求在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮到節(jié)能問(wèn)題，應(yīng)盡量減少能源消耗，從而降低建筑物的能源成本。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，許多暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并沒(méi)有充分考慮節(jié)能問(wèn)題。例如，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，往往只注重提高空調(diào)的制冷、制熱效率，而忽略了空調(diào)的控制和節(jié)能問(wèn)題［4］。這種設(shè)計(jì)理念的不足，導(dǎo)致了許多空調(diào)系統(tǒng)的能源利用率較低，浪費(fèi)了大量的能源。另外，在建筑的使用階段，許多暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施不夠完善。例如，在空調(diào)系統(tǒng)的控制中，往往沒(méi)有考慮到建筑物的實(shí)際使用情況，導(dǎo)致了空調(diào)系統(tǒng)在無(wú)人使用時(shí)仍然運(yùn)行，浪費(fèi)了大量的能源。

2.2" 缺少暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用推廣

（1）缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理。目前，許多建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理存在著不少問(wèn)題。例如，未能充分考慮建筑物的朝向、室內(nèi)熱負(fù)荷及系統(tǒng)的選型等因素，導(dǎo)致系統(tǒng)的效率較低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。同時(shí)，許多使用者也未能正確操作系統(tǒng)，例如開(kāi)啟過(guò)多的空調(diào)設(shè)備、未定期清潔維護(hù)設(shè)備等，也會(huì)導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。

（2）缺乏智能化控制技術(shù)。智能化控制技術(shù)可以根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)自動(dòng)調(diào)整空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能避免人為操作造成的誤差和浪費(fèi)［5］。然而，目前許多暖通空調(diào)系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化的管理和控制，也未充分發(fā)揮系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

（3）缺乏科學(xué)的維護(hù)和改造機(jī)制。暖通空調(diào)系統(tǒng)在使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如設(shè)備老化、管道漏水等。如果沒(méi)有科學(xué)的維護(hù)和改造機(jī)制，這些問(wèn)題很容易導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降，能源浪費(fèi)增加。而目前許多建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)和改造工作，還停留在傳統(tǒng)的維修模式上，缺乏科學(xué)的維護(hù)和改造策略。

2.3" 暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性不足

在實(shí)際運(yùn)行中，很多暖通空調(diào)系統(tǒng)都是靠人工操作來(lái)調(diào)節(jié)，缺乏自動(dòng)化控制和智能化管理。這種運(yùn)行管理方式容易出現(xiàn)溫度不穩(wěn)定、能耗浪費(fèi)等問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)于舒適度和節(jié)能的要求。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理需要加強(qiáng)科學(xué)化和智能化，應(yīng)采用先進(jìn)的控制技術(shù)和傳感器設(shè)備，精確感知室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)往往存在著能耗高、維護(hù)成本大等問(wèn)題，給企業(yè)和個(gè)人帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)從多方面入手，采取相應(yīng)的措施。例如，可以通過(guò)采用節(jié)能型的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)及優(yōu)化空調(diào)運(yùn)行策略等方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，進(jìn)而減輕企業(yè)和個(gè)人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

3" 建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1" 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以有效降低建筑能耗、提高能源利用效率，同時(shí)提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

（1）合理選擇空調(diào)設(shè)備。選擇高效節(jié)能的空調(diào)設(shè)備可以有效降低系統(tǒng)能耗，例如，可以選用具有高能效比的變頻空調(diào)機(jī)組，其能根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化調(diào)整制冷量，避免能耗浪費(fèi)。此外，還可以選擇具有智能控制功能的空調(diào)設(shè)備，智能控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)精確的溫濕度控制，避免能耗的不必要浪費(fèi)。

（2）合理設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的管道布局。合理布置管道可以降低系統(tǒng)的風(fēng)阻和水阻，減少能耗。應(yīng)盡量縮短空氣管道的長(zhǎng)度，減小風(fēng)管的彎曲和分支，以避免阻力增加。同時(shí)，還應(yīng)合理選擇管道材料，要選用低阻力和耐腐蝕的材料，可減少能耗和維護(hù)成本。

（3）合理設(shè)置送風(fēng)口和回風(fēng)口的位置和數(shù)量。送風(fēng)口和回風(fēng)口的設(shè)置合理與否直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行效果和能耗。應(yīng)根據(jù)房間的形狀、大小和使用需求，確定合適的送風(fēng)口和回風(fēng)口位置和數(shù)量，以確?？諝饬魍槙常苊馑澜呛投氯?，進(jìn)而提高空氣流通效率，降低能耗。

（4）應(yīng)考慮空調(diào)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)同工作。例如，可以通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)與照明、窗簾等其它系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。當(dāng)房間無(wú)人時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)設(shè)備，從而降低能耗；當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，可自動(dòng)開(kāi)啟空調(diào)設(shè)備，提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。通過(guò)系統(tǒng)的協(xié)同工作，可以進(jìn)一步提高能源利用效率，降低能耗。

3.2" 智能控制系統(tǒng)

（1）智能控制系統(tǒng)通過(guò)感知室內(nèi)外環(huán)境的溫度、濕度、光照等參數(shù)，利用先進(jìn)的算法和模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的智能調(diào)控。智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)的室內(nèi)外溫度情況，自動(dòng)調(diào)整供暖和制冷設(shè)備的工作狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)溫度較低時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)供暖設(shè)備，并根據(jù)室內(nèi)溫度的變化調(diào)整供暖強(qiáng)度，以保持室內(nèi)的舒適溫度。同樣，當(dāng)室內(nèi)溫度較高時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)制冷設(shè)備，并根據(jù)室內(nèi)溫度的變化調(diào)整制冷強(qiáng)度，以保持室內(nèi)的舒適溫度。通過(guò)智能控制系統(tǒng)的精確調(diào)控，可以避免能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。

（2）智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)外溫度差異來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉窗戶(hù)，以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。當(dāng)室外溫度適宜時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)開(kāi)啟窗戶(hù)，利用自然風(fēng)來(lái)降低室內(nèi)溫度。當(dāng)室外溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉窗戶(hù)，以防止室內(nèi)熱量的損失。通過(guò)智能控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控，可以充分利用自然資源，減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

（3）智能控制系統(tǒng)還可以根據(jù)室內(nèi)人員的活動(dòng)情況來(lái)調(diào)整暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式。當(dāng)室內(nèi)有人活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)增加供暖或制冷設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和強(qiáng)度，以滿(mǎn)足舒適的室內(nèi)環(huán)境需求。當(dāng)室內(nèi)沒(méi)有人活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)減少供暖或制冷設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和強(qiáng)度，以節(jié)約能源。通過(guò)智能控制系統(tǒng)的智能感知和調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的個(gè)性化服務(wù)，提高能源利用效率。

3.3" 空調(diào)管道絕熱

（1）空調(diào)管道的絕熱設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到管道的材料選擇。常見(jiàn)的絕熱材料包括聚氨酯泡沫、玻璃棉等。這些材料具有優(yōu)異的絕熱性能和耐久性，能夠有效減少熱量傳遞和損失。在選擇絕熱材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)管道的使用環(huán)境和要求，綜合考慮材料的導(dǎo)熱系數(shù)、防水性能和抗壓強(qiáng)度等因素，以確保絕熱效果的可靠性和持久性。

（2）絕熱設(shè)計(jì)還需注意管道的保溫層厚度。保溫層的厚度直接影響著絕熱效果的好壞。過(guò)薄的保溫層會(huì)導(dǎo)致熱量的快速傳導(dǎo)和散失，進(jìn)而增加系統(tǒng)的能源消耗；而過(guò)厚的保溫層則會(huì)增加工程成本和施工難度。因此，在設(shè)計(jì)中需根據(jù)管道的直徑、管道材料和環(huán)境溫度等因素，合理確定保溫層的厚度，以達(dá)到最佳的絕熱效果。

（3）絕熱設(shè)計(jì)還需考慮到管道的連接方式。管道連接處是熱量傳遞的薄弱環(huán)節(jié)，如果連接不緊密或存在縫隙，會(huì)導(dǎo)致熱量泄漏和能源浪費(fèi)。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇合適的連接方式，如焊接、螺紋連接或橡膠密封等，以確保管道連接處的絕熱性能。同時(shí)，絕熱設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到管道的保護(hù)措施。管道在使用過(guò)程中可能會(huì)因受到外力而損壞，如擠壓、撞擊等，會(huì)導(dǎo)致管道破裂或絕熱層損壞，進(jìn)而影響絕熱效果。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到管道的保護(hù)措施，如設(shè)置保護(hù)罩、安裝護(hù)欄等，以保證管道的完整性和絕熱性能。

3.4" 冷熱源系統(tǒng)優(yōu)化

（1）冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)睦錈嵩丛O(shè)備。需根據(jù)建筑需求和負(fù)荷特點(diǎn)，選擇高效節(jié)能的冷熱源設(shè)備，如空氣源熱泵、地源熱泵等。這些設(shè)備具有高效的制冷制熱能力，能夠滿(mǎn)足建筑的熱負(fù)荷需求，并且能耗較低。

（2）冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮設(shè)備的運(yùn)行控制策略。合理的運(yùn)行控制策略可以使冷熱源設(shè)備在不同負(fù)荷情況下實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行效率。例如，可以根據(jù)室內(nèi)溫度和濕度的變化情況，調(diào)整冷熱源設(shè)備的工作狀態(tài)，以達(dá)到最佳能效。此外，還可以采用智能控制系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)冷熱源設(shè)備的智能化運(yùn)行，從而進(jìn)一步提高能效。

（3）冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮系統(tǒng)的配管設(shè)計(jì)。合理的配管設(shè)計(jì)可以降低系統(tǒng)能耗，減少能量損失。例如，可以通過(guò)減少管道長(zhǎng)度和彎頭的使用，降低管道阻力，進(jìn)而提高流體的運(yùn)輸效率。此外，還可以采用保溫材料對(duì)管道進(jìn)行保溫處理，以減少能量散失。

（4）冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮系統(tǒng)的運(yùn)行管理和維護(hù)。定期檢查和維護(hù)冷熱源設(shè)備，保持其正常運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)清潔和更換設(shè)備的濾網(wǎng)和散熱器等部件，可確保設(shè)備的高效運(yùn)行。此外，建立完善的運(yùn)行管理制度，監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，進(jìn)一步提高系統(tǒng)能效。

4" 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境以及能源利用等方面的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效提高建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率，降低能源消耗和排放。若要實(shí)現(xiàn)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，還需不斷探索和創(chuàng)新，可借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷完善自身的技術(shù)和服務(wù)能力，進(jìn)而提升建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性、舒適性和可靠性。

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