探討建筑暖通空調系統節能設計

摘要：針對目前我國的能耗現狀進行了分析，提出了對民用建筑暖通空調系統節能設計的措施，以期有效地減少建筑上的能源消耗。

關鍵詞：能源消耗，節能設計，暖通空調系統

一、建筑的節能設計

1、注重建筑規劃設計。規劃設計在暖通空調節能設計中十分重要，設計進程中我們應全面考量當地環境的自然調節作用，進而通過規劃布局的合理、全面充分考慮當地地形、風向、大氣環流與太陽輻射等因素，使建筑的能耗處于一個較低的水平。（1）建筑群的規劃設計，單體的平、立面設計和門窗的設置應考慮冬季利用日照并避開主導風向，夏季利用涼爽時段的自然通風。（2）體形系數的大小對建筑能耗的影響非常顯著，體形系數越小，單位建筑面積對應的外表面積越小，外圍護結構的傳熱損失越小。因此建筑平立面宜規則，不應出現過多的凹凸，控制體型系數在一個較低的水準上。

2、改善建筑維護結構的保溫性能，減少冷熱損失。我們知道對于暖通空調系統而言，通過維護結構的空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數的大小，亦即決定通過維護結構的空調負荷的大小。改善圍護結構的保溫性能可從以下幾方面著手。（1）控制窗墻面積比。由于外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%一45%，因此，在保障室內采光的前提下，合理確定窗墻面積比十分重要。嚴寒地區各朝向的窗墻比一般不得大于：北向25%；東、西向30%；南向45%。（2）降低窗戶傳熱和太陽輻射得熱。提高門窗氣密性和保溫性能，以減少空氣滲透和傳導熱量損失，采用適當的遮陽措施，減少陽光的輻射得熱。（3）外墻采用節能保溫墻體。經過多年的實際應用，證明采用該類保溫系統的建筑，無論是從節能效果和減輕樓體自重還是居住的舒適程度，都是一項值得在全球范圍內推廣應用的節能新技術。

二、采暖與空調冷凍水系統設計

1、采暖系統設計。采暖系統設計的合理與否關系著建筑暖通空調系統是否能實現節能運行的功能。管路系統結構簡單，易于操作，相關設備耗材使用量少，前期建設成本低后期維護費用少；能夠實現不同建筑空間溫度獨立調節控制；實現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合理設計暖通空調系統的原則。通常我們所采用的采暖系統形式有下供下回垂直雙管系統，上供下回垂直雙管系統，上供下回垂直單雙管系統，上供下回全帶跨越管，水平單管系統，水平雙管系統，高層建筑豎向分區供暖系統等，在具體的設計過程中應當依據不同的情況而定。

2、空調冷凍水系統設計。依照相關國家標準，設置多臺冷凍水系統節能設計時，以能夠跟隨負荷變化實現自動改變系統流量為目標，盡量降低系統運行中的能耗。當前我國常用的空調冷水系統有一次泵變流量系統，一次泵定流量系統，二次泵變流量系統，兩管制及四管制系統等。

三、采暖與空調水系統的補水及定壓設計

系統補水管道的大小、補水量的多少以及水泵水箱和水處理設備等的確定需要嚴格依照采暖和空調系統的單位時間泄漏量來進行。在實際工程設計中應當根據系統的整體規模和不同系統的實現形式按系統的用水容量來計算。在供冷和采用換熱器供暖的空氣調節方式下，全空氣系統應按照0.5（偏差±O.1）左右的單位水容量進行計算，在水空氣系統下應按1.0（偏差±0.3）左右進行計算；在熱水鍋爐供暖時，全空氣系統下按1.3～2.0計算，水空氣系統下按1.2～1.9進行計算。封閉式采暖空調系統補水定壓點應當設置在循環水泵人口處。

四、風系統設計

1、空調風系統設計。空調風系統的設計關系著空調系統能耗的大小和運行的成本，同時也關系著人體的舒適度。依據我國相關標準，在保證室內二氧化碳濃度在國家規定的標準范圍內，對空調風系統設計時應當嚴格依據相關規定進行設計不能隨意更改。對于人員分布比較集中的地區可以進行相應的集中供暖，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，應當采用全空氣空調系統。此外，對于建筑空間高度較大時也可采用分層空調系統。

2、通風系統設計。電氣設備在正常的運轉過程中會產生大量的熱量，如果熱量不能及時的排走將會嚴重影響電氣設備的正常運轉甚至發生設備故障，從而降低了節能的目標要求。因此，通風系統的設計不僅保障了建筑暖通空調系統的節能運行，同時還是整個建筑電氣設備正常運轉不可或缺的條件。集中空調通風系統的排風熱回收應當符合相關規定；對于排風熱回收設備的選型也要依據相關的原則。一些對于環境通風要求不高的場合可以采用自然通風的方法降低建筑暖通空調系統的能耗。

五、冷熱源的節能選擇

暖通空調系統中，選擇冷熱源時最好采用集中設置冷水機組或者供熱、換熱設備的方法。在選擇機組設備時，要將建筑的實際規模、功能特征、當地的能源結構價格政策以及相關的環保規定等各種因素綜合考慮進來，因此在確定的過程中要遵循以下幾點要求：（1）如果附近有城市區域供熱、工廠余熱等條件，可以將其作為空調的熱源。（2）如果區域內有熱力發電廠，則可以使用利用熱電廠余熱的供熱、供冷技術。（3）如果區域內天然氣供應充足，則可以采用分布式熱電冷聯供與燃氣空調系統，這樣可以進行天然氣與電力的消峰填谷，提升能源的綜合利用率。（4）如果區域內的能源形式比較多，可以采用復合式的能源進行供冷或者供熱。（5）如果區域內有天然的水資源、地熱源等，可以采用水源熱泵實現空調系統的供冷與供熱等。（6）采用帶熱回收的空調主機與生活熱水系統相結合，回收空調制冷系統中的冷凝熱，既可以避免冷凝熱排放到大氣中造成熱污染，又可以節省為提供熱水而設的鍋爐及其附屬設備。

六、可再生能源的應用

1、自然風能的應用。自然風的供冷是可再生能源在暖通空調應用中的重要組成部分。當室外空氣的焓值和溫度低于室內時，在供冷期內就可以利用室外風所帶有的自然冷量來全部或部分滿足室內冷負荷的需要。通常，這種情況出現在供冷期的過渡季和夜間，可采用的方法為新風直接供冷和夜間通風蓄冷。由于利用了自然風提供建筑所需要的冷量，與常規空調系統相比，在運行中不用電或少用電，既節約能源，又減少對環境的污染，同時也改善了室內空氣品質。

2、太陽能的應用。太陽能在暖通空調中的應用主要有：被動式和主動式。其中主動式主要包括：太陽能采暖和太陽能制冷2個方面：

首先，太陽能采暖。主動式太陽能采暖用電作為輔助能源，驅動用太陽能加熱的水在管道中循環流動向房間供熱。隨著太陽能集熱器的研制開發，具有工作溫度高、承受壓力大、耐冷熱沖擊和抗冰雹等優點的熱管式真空管太陽能集熱器使主動式太陽能采暖系統的應用成為可能。

其次，太陽能制冷。太陽能制冷主要包括太陽能壓縮式制冷、太陽能吸收式制冷和太陽能吸附式制冷。太陽能壓縮式制冷是將太陽能有效地轉換成電能，再用電能去驅動壓縮式制冷系統。

以太陽能作為熱源的吸收式制冷是利用太陽輻射熱能驅動溴化鋰一水溶液或氨一水溶液的吸收式制冷系統。太陽能吸附式制冷是將系統中的加熱器和冷卻器去掉，將太陽能集熱器與吸附床合二為一，冷卻功能則利用夜間室外空氣的自然冷卻來完成。

七、結語

民用建筑暖通空調系統的節能設計關系著降低建筑能耗的實現，我們應當充分利用相關技術手段推進暖通空調系統的節能設計，并在具體設計中嚴格遵循相關規章制度。