對民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計措施的探討

高志強

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，能源緊缺已經(jīng)成為世界所面臨的問題。我國是一個正處在經(jīng)濟科技迅速發(fā)展時期的發(fā)展中國家，自2010年來，中國每年的能源消耗居世界第一位，占到20.3%，而經(jīng)調(diào)查研究表明我國能源利用率僅為33%，大量能源的損耗浪費嚴重制約著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展。

1 目前能耗現(xiàn)狀及國家政策

目前我國工業(yè)部門的能源消耗約占總消耗量的70%以上，緊隨其后的是交通能源消耗與建筑能源消耗。盡管建筑上的能源消耗與工業(yè)上的能源消耗相比相差甚遠，但是工業(yè)部門大量產(chǎn)品的生產(chǎn)直接或間接地應(yīng)用于建筑行業(yè)，這樣看來，有效地減少建筑工程上的能源消耗有利于降低我國總體能源消耗的情況。而在建筑工程中空調(diào)冷暖系統(tǒng)的能源消耗量是建筑整體能源消耗的一半。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗已成為我國乃至世界建筑發(fā)展所面臨的重要問題，尋求有效的解決辦法和制定相關(guān)的法律法規(guī)是關(guān)系著我國可持續(xù)發(fā)展和資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會建設(shè)的重要步驟。為提高能源利用率，加強民用建筑節(jié)能管理，改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量，我國先后在2005年和2007年分別頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》及《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

2 室內(nèi)設(shè)計計算溫度的取值

在對建筑室內(nèi)設(shè)計計算溫度取值時，應(yīng)當(dāng)考慮到實際的具體情況，依據(jù)不同的地域、環(huán)境、室內(nèi)功能要求等合理地對室內(nèi)溫度進行取值。室內(nèi)溫度取值的高低與建造暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗密切相關(guān)，經(jīng)調(diào)查研究表明夏季制冷條件下，室內(nèi)溫度每升高1℃，能耗將會降低10%左右;冬季制熱的情況下，溫度每降低1℃，能耗可減少8%左右。因此，科學(xué)合理地進行室內(nèi)溫度計算取值能夠有效地降低建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。我國《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.1條對一般民用建筑室內(nèi)供暖和制冷設(shè)計計算溫度的取值標(biāo)準(zhǔn)進行了科學(xué)合理嚴格的規(guī)定，公共建筑夏季空調(diào)制冷不應(yīng)低于25℃，居民建筑和辦公室室內(nèi)冬季采暖溫度不得高于20℃。相關(guān)工程設(shè)計人員在對建筑室內(nèi)溫度計算設(shè)計時應(yīng)當(dāng)嚴格依照相關(guān)規(guī)定進行。

3 冷熱負荷計算

冷熱負荷的計算是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，它為暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中確定冷熱輸送管道大小、冷暖源容量、水泵配置、末端設(shè)備等提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。避免了建設(shè)過程中資源的浪費，建設(shè)后期運行維護的費用和能源的消耗，從而減少各方面的損失。

在實際的設(shè)計中我們在依靠設(shè)計經(jīng)驗的同時，還要依據(jù)大量具有普遍規(guī)律的工程單位建筑面積熱、冷負荷統(tǒng)計值，通過統(tǒng)計分析回歸計算而得到設(shè)計指標(biāo)。它雖然在具體的設(shè)計中不具有精確性但是勝在具有代表性。我國在2003年和2005年分別制訂的《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中的第6.2.1條和《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的5.1.1條明確規(guī)定了在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中進行冷負荷、熱負荷計算的必要性和強制性。

4 采暖與空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計

4.1 采暖系統(tǒng)設(shè)計

采暖系統(tǒng)設(shè)計的合理與否關(guān)系著建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)是否能實現(xiàn)節(jié)能運行的功能。管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，相關(guān)設(shè)備耗材使用量少，前期建設(shè)成本低后期維護費用少;能夠?qū)崿F(xiàn)不同建筑空間溫度獨立調(diào)節(jié)控制;實現(xiàn)熱量消耗分戶分攤功能;以上三個原則是民用住宅和公共建筑科學(xué)合理設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)的原則。通常我們所采用的采暖系統(tǒng)形式有下供下回垂直雙管系統(tǒng)，上供下回垂直雙管系統(tǒng)，上供下回垂直單雙管系統(tǒng)，上供下回全帶跨越管，平單管系統(tǒng)，水平雙管系統(tǒng)，高層建筑豎向分區(qū)供暖系統(tǒng)等，在具體的設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)不同的情況而定。

4.2 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計

依照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置多臺冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計時，以能夠跟隨負荷變化實現(xiàn)自動改變系統(tǒng)流量為目標(biāo)，盡量降低系統(tǒng)運行中的能耗。當(dāng)前我國常用的空調(diào)冷水系統(tǒng)有一次泵變流量系統(tǒng)，一次泵定流量系統(tǒng)，二次泵變流量系統(tǒng)，兩管制及四管制系統(tǒng)等。

5 采暖與空調(diào)水系統(tǒng)的補水及定壓設(shè)計

系統(tǒng)補水管道的大小、補水量的多少以及水泵水箱和水處理設(shè)備等的確定需要嚴格依照采暖和空調(diào)系統(tǒng)的單位時間泄漏量來進行。在實際工程設(shè)計中應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的整體規(guī)模和不同系統(tǒng)的實現(xiàn)形式按系統(tǒng)的用水容量來計算。在供冷和采用換熱器供暖的空氣調(diào)節(jié)方式下，全空氣系統(tǒng)應(yīng)按照0.5(偏差±0.1)左右的單位水容量進行計算，在水空氣系統(tǒng)下應(yīng)按1.0(偏差±0.3)左右進行計算;在熱水鍋爐供暖時，全空氣系統(tǒng)下按1.3～2.0計算，水空氣系統(tǒng)下按1.2～1.9進行計算。封閉式采暖空調(diào)系統(tǒng)補水定壓點應(yīng)當(dāng)設(shè)置在循環(huán)水泵入口處。

6 風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

6.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系著空調(diào)系統(tǒng)能耗的大小和運行的成本，同時也關(guān)系著人體的舒適度。依據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在保證室內(nèi)二氧化碳濃度在國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)嚴格依據(jù)相關(guān)規(guī)定進行設(shè)計不能隨意更改。對于人員分布比較集中的地區(qū)可以進行相應(yīng)的集中供暖，這樣可以提高能源的利用率。而對于建筑面積大人員多的場合要進行集中的供暖控制時，應(yīng)當(dāng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)。此外，對于建筑空間高度較大時也可采用分層空調(diào)系統(tǒng)。

6.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

電氣設(shè)備在正常的運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱量，如果熱量不能及時的排走將會嚴重影響電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)甚至發(fā)生設(shè)備故障，從而降低了節(jié)能的目標(biāo)要求。因此，通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計不僅保障了建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運行，同時還是整個建筑電氣設(shè)備正常運轉(zhuǎn)不可或缺的條件。集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)熱回收應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)定;對于排風(fēng)熱回收設(shè)備的選型也要依據(jù)相關(guān)的原則。一些對于環(huán)境通風(fēng)要求不高的場合可以采用自然通風(fēng)的方法降低建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

7 冷熱源設(shè)備選型

冷熱源設(shè)備的選型是整體節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)備的選型應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體的建筑功能、規(guī)模、造價并結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w能源市場環(huán)境氣候因素按以下原則進行:1)對于毗鄰工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱可以作為冬季的熱源，也可以采用溴化鋰吸收式冷水機組將工業(yè)循環(huán)熱水經(jīng)降溫處理作為夏季制冷源。采用一定的技術(shù)手段科學(xué)合理經(jīng)濟地將工業(yè)余熱引入建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可以有效地達到節(jié)能設(shè)計和資源充分利用的目的。2)以當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)為依據(jù)，使用當(dāng)?shù)乇容^富余的能源作為冷熱源，例如可以采用風(fēng)能、地?zé)崮堋⑻柲艿燃兲烊粺o污染的綠色能源。

8 保溫與保冷

從冷熱源到具體的建筑室內(nèi)，往往要經(jīng)過一定距離的管道傳輸，因此保溫與保冷的技術(shù)工藝要求也是關(guān)系著節(jié)能設(shè)計能否實現(xiàn)的關(guān)鍵因素。材料技術(shù)的發(fā)展使我們應(yīng)用環(huán)保節(jié)能、高效保溫的管道材料成為可能。閉孔橡塑和鋁箔離心玻璃棉材料是常用的管道傳輸保溫材料。在具體的施工設(shè)計中還應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體的情況確定保溫材料的厚度等。

9 室溫調(diào)控與冷熱量計算

9.1 室溫調(diào)控

室溫的調(diào)控有多種方法，經(jīng)常采用的是溫控閥，這是一種可以依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的溫度自動進行溫度高低調(diào)控使建筑溫度穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)定溫度范圍內(nèi)的一種裝置。溫控閥的使用可以有效地控制溫度的高低變化，減少不必要的能源損耗。

9.2 冷熱量計算

對民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)采暖制冷分攤的用戶常通過熱量分配表法、溫度法、面積法等來實現(xiàn)。公共建筑與民用建筑在功能和性質(zhì)特點上相差較大，因此，在采暖熱力入口處設(shè)置冷熱計量兩用的總冷熱表，對于公共建筑中不同部分分別設(shè)置冷暖量裝置是公共建筑冷熱計量方式所遵循的兩個原則。

10 水力平衡裝置設(shè)置

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中水力平衡裝置的設(shè)置是解決系統(tǒng)中水力不平衡、降低能耗的有效方案和技術(shù)措施，我們應(yīng)當(dāng)考慮各環(huán)路的水力平衡，在系統(tǒng)中設(shè)置動態(tài)壓差控制閥和在熱力入口處放置靜態(tài)水力平衡閥等。對于復(fù)雜的情況也可采用混合控制的方法。

11 結(jié)語

民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計關(guān)系著降低建筑能耗的實現(xiàn)，我們應(yīng)當(dāng)充分利用相關(guān)技術(shù)手段推進暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，并在具體設(shè)計中嚴格遵循相關(guān)規(guī)章制度。

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