試論高層建筑暖通空調節能設計

萬建平 廣東宏達建設工程有限公司，廣東 東莞 523100

1 暖通空調系統簡介及能源消耗分析

目前，我國城市中的暖通空調系統的能源消耗量占總能源消耗量的近一半，且隨著城市居民對生活品質的要求越來越高，暖通空調的能源消耗量呈現出逐年上升的趨勢。暖通空調系統的能源消耗主要是指建筑通風、采暖和制冷、照明、供應熱水等方面的能源需求。高層建筑暖通空調的能源消耗主要來自三個方面:新風負荷、冷暖負荷及輸送負荷引起的能耗。

暖通空調系統的能源消耗與其他建筑能耗相比有很多顯著的特點。首先，能耗的使用率受空調系統設計、元件選型、運行管理等多方面的影響，如果空調系統設計時存在一些不合理的因素或在運行管理中出現問題，都會降低暖通空調能源的使用率;其次，由于暖通空調是通過冷熱彼此交替來進行工作的，因而室內空氣冷熱質量、室外環境溫度等都會對暖通空調的能耗產生一定的影響。我們應盡可能多地利用風能、太陽能等天然資源，提高能源使用率，盡量降低暖通空調的能耗。

2 高層建筑暖通空調節能設計原則及存在的問題

2.1 高層建筑暖通設計原則

在高層建筑暖通系統的設計中，必須遵守以下三個原則:第一，節能性原則。實現節能的效果是暖通空調設計的第一原則，且在節能的同時必須考慮到室內人們的感受，營造舒適的溫度、濕度和氣流，因此在進行節能設計時必須設置合適的比例，盡量做到節能同時帶給人舒適的感受。另一方面在進行節能設計時應考慮室外的溫濕度情況并相應調整，實現節能的目的;第二，人性化原則。我們知道，空調系統如果能實現室內均勻加熱，能量的利用率在很大程度上會提高，但是在空調進行室內溫濕度調節時，應充分考慮到室內人員的主觀感受。如果只為了達到減少能源消耗的目的而降低了室內舒適度，就失去了暖通空調系統設計的意義。因此，在設計中，應充分考慮到每個人適應性，實現室內溫度的自我調節，充分實現暖通空調設計的人性化。第三，科學化原則。暖通空調能實現節能成效并不是輕而易舉的，在進行暖通空調設計時應注意與建筑的結構設計、裝修設計等相互結合，以設計出綜合的性價比最科學的暖通空調系統。

2.2 高層建筑暖通空調設計中存在的問題

雖然高層暖通空調系統的節能性已受到廣泛的關注，但設計者在設計和規劃的過程中仍存在一些問題。首先，設計者缺乏節能意識，一些暖通空調設計者在工作上缺乏創新性，很多暖通設計師僅在概念設計上講節能效果，而在實際的設計工作中保守的依然沿用傳統的設計理念，僅追求設計的準確可行性，缺乏節約能源的意識和責任，導致系統投入使用后很難實現節能效果。其次，在暖通系統設計初期，沒有進行嚴格的規劃，缺乏科學的計劃是暖通空調系統在節能設計中最大的弱點。沒有嚴格的規劃，空調系統在選擇時沒有強制的節能意圖，相關設計人員缺乏靜置壓力，缺乏進步和創新的動力。然后，暖通空調在設計時，對可再生資源的利用程度較低。造成這個問題的原因有兩個方面:一是在實際設計工作中，可再生資源的利用率很低，很多設計者在設計時沒有這方面的意識，二是可再生資源利用方面研究比較欠缺，且技術的提高和發展很緩慢，因而，在可再生資源的利用方面，缺乏充分的技術支持。另外，設計人員的專業素質有限，經驗不足。一些設計師在實際工作中，設計質量很難達到要求，設計出現問題或錯誤時，往往需要重新加工，這無疑造成了資源的浪費。在設計中缺乏節能意識，對節能技術的應用不夠熟練，結果往往無法達到節能效果。

3 加強高層建筑暖通空調節能設計的措施

3.1 嚴格選擇建筑暖通空調系統的設計方案

嚴格控制高層建筑暖通空調的設計方案是實現暖通空調節能效果的關鍵，在制定空調設計方案時應與建筑的結構設計、內部裝飾設計和使用功能等相互結合，充分考慮暖通空調系統的初期投資水平和后期運行費用，結合建筑物的使用功能和結構差異，選擇最合適的空調系統設計方案。另外，由于室外氣候變化會改變空調系統的耗能量，因此在制定方案時還要充分考慮到建筑內部溫度過高或過低時，空調系統的工作負荷是否能達到使用要求。因此，要保證空調系統的節能效果就必須要嚴格控制設計方案。

3.2 適度降低室內溫濕度標準

在暖通空調的方案制定和設計工作中，為了降低空調系統的能量消耗，滿足節能的需要，可以考慮濕度降低室內溫濕度標準。除建筑的結構特征、外部的溫度條件等是影響空調系統能耗的因素外，室內溫度和濕度的要求也是影響暖通空調系統能耗的重要因素之一。比如夏季時，室溫的控制對空調負荷有很大的影響，如果能夠保證室內人員的健康和舒適度的基礎上，適當降低室內溫度和濕度的標準，無疑會大大減少高層建筑空調的能耗，實現空調系統的節能環保要求。

3.3 減少輸送過程中的能耗

在空調系統的能耗組成中，動力輸送過程中的能耗在整個空調系統中占有很重要的地位。輸送過程中的能耗主要是在熱量的輸送過程中風機和水泵的耗能量，因而我們應該努力采取措施減少系統流量的輸送阻力，提高風機和水泵的效率，降低耗能量。具體措施可以從以下三個方面進行:首先，增大供回水的溫差，增大空調系統的供回水或送回風的溫差可以在節能上起到很好的控制效果，因此，在進行高層建筑暖通空調系統設計時，在保證溫度控制精度和人體主官感覺舒適度的基礎上，可以盡量加大供回水的溫差，有效降低空調系統的能量消耗。但是，應注意溫差在8℃以下為宜。其次，應控制空調系統的流速為低速運行狀態，如變頻控制，這是由于水泵和風機的耗能量與流速的平方成正比，降低流速可以有效減少泵和風機在熱量輸送過程中對電能的消耗，同時控制流量還能加強空調系統水利工況的穩定性。另外，空調系統運行過程中采用變風量的工作方式。對高層建筑中的商場、電影院、美食廣場等地方，人流量大，且內部多為開放式的結構，對空調系統的需求變化大，如果采用變風量的工作方式，就可以根據室內的需求調節風量按需供給，達到節能環保的目的。

3.4 有效利用可再生能源

隨著環境變化和居民生活品質的提升，人們對節能環保的要求也越來越高，天然資源的應用范圍也越來越廣，在空調系統中，有效利用可再生資源可以大大減少能源的消耗。首先是有效利用自然風，對一般空調系統來說，暖通空調對電能的消耗量很大，如果在暖通系統中充分考慮自然風的應用，為室內提供所需的能量，就有效降低了能源的消耗，保護了環境。其次是有效應用太陽能，在暖通空調系統的設計中，太陽能的利用不僅包括采暖，還可以在制冷方面進行考慮。我國太陽能技術在應用方面已十分成熟，技術先進，因此太陽能在高層建筑空調系統的設計中也得到了越來越多的應用。

4 結束語

高層建筑暖通空調節能設計，對促進我國節能型社會發展具有十分重要的作用。為了降低暖通空調的能源消耗，同時為室內提供適宜的環境條件，設計者應積極學習先進的科學技術，提高自身設計水平，利用先進的技術全面提高高層暖通空調的節能效果。

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