建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法探微

柴秀宇

摘 要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展及人民生活水平的不斷提升，使得空調(diào)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡碾娖髟O(shè)備。目前來說，建筑暖通空調(diào)的應(yīng)用十分廣泛，在建筑物能源消耗中空調(diào)及采暖占有相當大的比例，會占到整個建筑物能源消耗總量的60%左右。在我國，建筑暖通空調(diào)在能源消耗及浪費方面遠遠高于發(fā)達國家，因此有必要對建筑暖通空調(diào)如何節(jié)能減耗進行研究。基于此，該文首先對有關(guān)暖通空調(diào)的目的及其影響進行分析，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原則進行總結(jié)，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題進行研究，對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)注意的問題進行探討，并提出暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計措施。

關(guān)鍵詞：建筑暖通空調(diào) 節(jié)能優(yōu)化設(shè)計 消耗 新能源

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0087-02

現(xiàn)階段，暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑工程得到廣泛的應(yīng)用，在一定程度上改善了人們的建筑生活環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量，并且在室內(nèi)溫度、氣流速度以及空氣濕度方面發(fā)揮巨大作用。然而，暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在高能低效等問題，這表明在空調(diào)的節(jié)能設(shè)計方面依然存在諸多不合理之處，比如冷機、風機以及水泵等不在高效點軌道運行，因此無法實現(xiàn)能源高效利用。基于此，該文結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑工程中存在的問題，對建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方案進行研究和探討，不足之處，敬請指正。

1 暖通空調(diào)的目的及其影響

暖通空調(diào)（Heating， Ventilation and Air Conditioning，簡稱HVAC）是指室內(nèi)負責暖氣、通風以及空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)或者相關(guān)裝置。在現(xiàn)代建筑工程，以上功能及設(shè)計、安裝等會整合在一個暖通空調(diào)系統(tǒng)中。如果建筑規(guī)模較小，則按照需求對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行選擇，如果建筑規(guī)模較大，則需要設(shè)計人員和結(jié)構(gòu)工程師等共同進行研究、分析，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行設(shè)計和安裝。暖通空調(diào)的功能具體包括采暖、通風和空氣調(diào)節(jié)，對建筑內(nèi)的溫度及濕度進行控制，對環(huán)境溫度進行調(diào)控，以此來達到人們對于環(huán)境舒適度的需求。常規(guī)暖通空調(diào)系統(tǒng)大多利用定流量水力系統(tǒng)對環(huán)境溫度進行調(diào)節(jié)。隨著人們生活水平的提升及對環(huán)境保護意識的提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)開始選擇變流量水力系統(tǒng)及變風量系統(tǒng)來實現(xiàn)其功能。一般來說，暖通空調(diào)的目的在于空氣處理，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。具體而言，對空氣進行處理時，對其進行冷卻處理、過濾處理、加濕處理，以此營造出一個讓人倍感舒適的環(huán)境。

現(xiàn)階段，全球資源逐漸枯竭，建筑能源消耗所占的比例相當高。建筑能源消耗時，空調(diào)系統(tǒng)能耗會占到建筑總能耗的60%～80%，因此暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計越來越受到人們的重視。人們的生活水平因為暖通空調(diào)的存在而得以提升，環(huán)境舒適度也逐漸提高，人們越來越重視自己的生活環(huán)境和工作環(huán)境，使得空調(diào)的應(yīng)用越來越廣泛，因而會有更大的能源消耗，特別是我國城市化進程不斷加快，房地產(chǎn)行業(yè)得到快速發(fā)展，我國的建筑面積快速增加。針對這個問題，如何保證人們的生活質(zhì)量提高的同時，使得空調(diào)能耗下降，目前已成為暖通空調(diào)設(shè)計的一大難題。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 節(jié)能化

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的首要原則是節(jié)能化，當然也要對人的居住感受進行考慮。一般而言，人們的舒適度會受到以下三個方面的影響，包括室內(nèi)溫度、氣流速度以及空氣濕度。暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計要對這幾個因素進行設(shè)置，因此節(jié)能效果要與舒適性結(jié)合在一起。除此之外，需要對建筑外部氣候條件進行應(yīng)對及調(diào)整，形成建筑物室內(nèi)微氣候系統(tǒng)，從而實現(xiàn)暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計。

2.2 人性化

暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計要遵循人性化設(shè)計原則，均勻加熱系統(tǒng)的設(shè)計，盡可能地降低能源消耗，然而空調(diào)設(shè)計應(yīng)注意人性化的設(shè)計原則，并不是降低能源消耗而不顧人們在主觀方面的感受。設(shè)計過程中要保證室內(nèi)溫度能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)，考慮到每一個人對于溫度適應(yīng)性存在的差別，在設(shè)計方面要給予充分尊重，保證共享熱功能能夠順利實現(xiàn)，熱入口調(diào)節(jié)設(shè)備位于溫度控制閥的分支上，符合建筑物節(jié)能需求。

2.3 科學(xué)化

暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計要遵循科學(xué)化的設(shè)計原則，要確保空調(diào)的節(jié)能效果得到最大程度地發(fā)揮實際上是有難度的，這和建筑設(shè)計、室內(nèi)裝飾設(shè)計等有直接關(guān)系，具體設(shè)計過程中要進行綜合考慮，以此實現(xiàn)能源利用最大化。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題

上文中提到暖通空調(diào)節(jié)能效果與其設(shè)計存在直接的關(guān)系，然而實際設(shè)計過程中，一些設(shè)計人員對于節(jié)能問題不是太重視。現(xiàn)階段，工程設(shè)計方面因為過度追求經(jīng)濟效益而忽略了設(shè)計質(zhì)量，而且施工工期比較緊張，這種情況下設(shè)計出來的暖通空調(diào)系統(tǒng)存在明顯的高能耗、低效率的問題。

現(xiàn)階段，在我國建筑工程監(jiān)理行業(yè)中，從事暖通空調(diào)專業(yè)的監(jiān)理人員比較少，大多是非暖通空調(diào)專業(yè)的工作人員，因為其缺乏一定的專業(yè)知識，對于暖通空調(diào)的理論極度匱乏，因為針對設(shè)計、施工中存在的問題視而不見，也無法及時進行調(diào)整，因此給暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計埋下質(zhì)量隱患。

除此之外，暖通空調(diào)設(shè)計人員中也存在工作人員專業(yè)知識匱乏的現(xiàn)象，因此在具體設(shè)計過程中往往沒有節(jié)能意識，不在意空調(diào)在使用過程中的節(jié)能效果，大部分都是照搬過去的空調(diào)設(shè)計經(jīng)驗。一些設(shè)計人員盲目追求新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品，但是往往適得其反，無法得到真正的節(jié)能效果。

4 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)注意的問題

4.1 節(jié)能意識不強

許多設(shè)計人員不思進取，嚴重欠缺節(jié)能意識，暖通設(shè)計師會對系統(tǒng)的節(jié)能效果產(chǎn)生直接的影響，然而設(shè)計師在具體的設(shè)計工作中采用常規(guī)設(shè)計理念，和設(shè)計的準確性及可行性標準上對于建筑節(jié)能及環(huán)境保護的要求相差甚遠，缺乏環(huán)境保護和節(jié)約能源的意識，甚至欠缺責任意識，無法確保暖通空調(diào)設(shè)計節(jié)能效果。

4.2 規(guī)劃設(shè)計不嚴格

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計需要嚴謹科學(xué)的規(guī)劃，這一點成為制約建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)計與相關(guān)法律規(guī)范及節(jié)能環(huán)境保護的需求相矛盾。空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用缺乏嚴格的意圖，甚至在無壓力的市場競爭環(huán)境下，設(shè)計人員也欠缺晉升空間，缺乏科學(xué)合理的選擇設(shè)計予以對比，導(dǎo)致設(shè)計方案的節(jié)能效果不是很理想。

4.3 對于可再生能源的應(yīng)用比較少

暖通空調(diào)系統(tǒng)對于可再生能源的應(yīng)用不是很多，實際設(shè)計中往往忽略了可再生能源的利用，導(dǎo)致可再生能源的利用率較低。相關(guān)研究及開發(fā)部門對可再生能源不斷探索，然而暖通空調(diào)設(shè)計對于可再生能源的選擇有一定局限性，這一點和技術(shù)水平的提升不無關(guān)系。換言之，可再生能源的應(yīng)用在一定程度上未得到技術(shù)的支持，因此想要做到有效能源回收存在一定的難度，導(dǎo)致能源浪費，對暖通空調(diào)設(shè)計水平產(chǎn)生一定的影響。

4.4 設(shè)計人員素質(zhì)問題

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計人員要具有一定的經(jīng)驗，然而一些設(shè)計師由于經(jīng)驗不足，設(shè)計質(zhì)量方面甚至無法滿足建筑需求，一些設(shè)計師只注重理論知識，紙上談兵，也能夠?qū)κ┕ぶ写嬖诘膯栴}進行處理，然而一旦設(shè)計錯誤，就需要重新設(shè)計加工。除此之外，設(shè)計人員的節(jié)能設(shè)計理念差，對于節(jié)能的設(shè)計理念應(yīng)用無法做到得心應(yīng)手，設(shè)計人員素質(zhì)參差不齊，造成節(jié)能效果不理想。

5 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計措施

5.1 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計

具體而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要遵循以下幾條原則：首先，暖通空調(diào)系統(tǒng)可以獨立對建筑物內(nèi)各個房間溫度進行調(diào)節(jié)控制；其次，建筑分室或者分戶的熱量費用進行分攤；最后，盡量簡化系統(tǒng)中的管路設(shè)計，以此降低管材消耗率，從而節(jié)省資金投入。暖通空調(diào)系統(tǒng)于建筑工程中的應(yīng)用實際上比較復(fù)雜，尤其是中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量對于系統(tǒng)的使用壽命及使用性能有直接影響。所以，要按照建筑工程施工設(shè)計及業(yè)主的需求，對暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計進行優(yōu)化。除此之外，實踐證明，暖通空調(diào)系統(tǒng)穿過圍護結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的負荷及冷熱損失，所以要盡可能設(shè)計一個既隔熱又保溫的圍護結(jié)構(gòu)。還有就是在開發(fā)暖通空調(diào)系統(tǒng)時，必須以節(jié)能性和舒適度當作空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)和評價指標，從而降低能量損耗。

5.2 冷卻水、冷熱水、風系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計一是降低空調(diào)系統(tǒng)供回水冷凍水的溫度差，繼而降低系統(tǒng)的能量消耗。選擇閉式循環(huán)模式，一方面可以延長暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命；另一方面也降低了空調(diào)系統(tǒng)的輸送能耗。并且，暖通空調(diào)系統(tǒng)盡量選擇一泵到頂?shù)脑O(shè)計方法，便于后期對系統(tǒng)進行定期的保養(yǎng)和維護，繼而逐漸降低建筑耗電量及施工成本。針對水資源相對來說比較緊張的地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)可以設(shè)計冷卻塔循環(huán)運行模式，降低循環(huán)水泵揚程和空調(diào)系統(tǒng)能耗。除此之外，暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔設(shè)置的位置要保證可以得到良好的通風，從而達到較好的冷卻效果。除此之外，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行設(shè)計時，要結(jié)合空調(diào)的實際情況，比如，在日常運行狀態(tài)下及設(shè)定好室內(nèi)空氣濕度和溫度等，假如用戶針對暖通空調(diào)系統(tǒng)無其他要求，那么可以把空調(diào)設(shè)計成單風管關(guān)風，假如是住戶家庭數(shù)量相對來說比較多的情況，對于暖通空調(diào)冷熱效果要求比較高，因此，可以將其設(shè)計成全空氣空調(diào)模式。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要盡可能選擇變風量，一方面能夠準確設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)的總風量；另一方面能夠準確調(diào)整暖通空調(diào)系統(tǒng)的風量負荷，有效降低風機能耗和運行容量。

5.3 熱回收裝置的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中會產(chǎn)生大量余熱，這些熱量白白浪費，實際上余熱也具備一定的利用價值，所以針對空調(diào)系統(tǒng)對熱回收裝置進行設(shè)計和應(yīng)用，載熱不同、狀態(tài)有所差異的流體，通過熱交換裝置對濕熱或總熱進行傳遞，降低冷熱源的能量消耗，滿足系統(tǒng)對于改善室內(nèi)環(huán)境的濕、熱變化需求，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，新風負荷在建筑空調(diào)負荷占30～35%，為保證建筑室內(nèi)環(huán)境干凈衛(wèi)生，空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中，不可避免地要排出一部分空氣，導(dǎo)致部分能耗散失，對于新風，還要重新投入能量，利用對熱回收裝置的設(shè)置，從而回收暖通空調(diào)系統(tǒng)的排風能量，再利用這些正能量。減小機組運行負荷，促進其節(jié)能性和經(jīng)濟性的提升。現(xiàn)階段，暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱回收裝置可以采用熱泵系統(tǒng)、熱回收環(huán)、熱管換熱器、轉(zhuǎn)輪式換熱器，在對暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱回收進行設(shè)計之后，可以把熱水系統(tǒng)和制冷機組進行結(jié)合，利用回收熱量增加熱生活用水的匱乏，為人們的日常用水提供方便，節(jié)省熱水的電能消耗。

5.4 推廣可再生能源空調(diào)

近些年來，人們逐漸地意識到地源熱泵巨大的使用價值，針對地下淺層的地熱資源，可以采用電能等高位能源的方式，使低溫位可以轉(zhuǎn)移到高溫位能，可制冷也可以供熱，具有節(jié)能、高效的特點。因為一年四季的溫度相對來說比較穩(wěn)定，夏季時，暖通空調(diào)系統(tǒng)可通過地源熱泵，把一種重要冷源從室內(nèi)熱量較高的地方傳遞到溫度較低的地方。太陽能方面，暖通空調(diào)系統(tǒng)要積極主動地通過太陽能資源，系統(tǒng)可應(yīng)用太陽能光電板、集熱板等新技術(shù)，對太陽能集熱墻進行科學(xué)合理的布置。

5.5 采用現(xiàn)代化自控技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)選擇現(xiàn)代化自控技術(shù)，一方面達到建筑室內(nèi)濕度、溫度的控制需求；另一方面降低了暖通空調(diào)的熱量損耗。現(xiàn)階段，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)的快速發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計無論是在硬件方面，還是軟件方面都取得非常大的成就。比如，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的中央監(jiān)控軟件，即是對空調(diào)系統(tǒng)的運行進行實時監(jiān)控，對暖通空調(diào)運行情況進行分析，自動調(diào)節(jié)溫濕度，利用在線監(jiān)測系統(tǒng)，對暖通空調(diào)新風量進行控制。

6 結(jié)語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，建筑暖通空調(diào)的設(shè)計水平也在逐漸提升，這對于建筑暖通空調(diào)的系統(tǒng)節(jié)能問題而言是非常有幫助的，新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用可以快速有效地取得節(jié)能效果，在實踐中能夠利用節(jié)能設(shè)計、能源利用設(shè)計及運行管理設(shè)計等手段，對節(jié)能方案進行不斷優(yōu)化，以此獲得最佳節(jié)能效果。

參考文獻

[1] 劉新雄，關(guān)軍，陳文.暖通空調(diào)工程監(jiān)理中的質(zhì)量控制與建筑可持續(xù)發(fā)展[J]. 制冷與空調(diào)（四川），2006（1）：100，108-110.

[2] 李小凡.結(jié)合工程實踐分析暖通空調(diào)工程設(shè)計[J].建材與裝飾（中旬刊），2008（1）：184-185.

[3] 章伯義.暖通空調(diào)工程的施工管理[J].經(jīng)營管理者，2011（4）：46.

[4] 于海濱，張德才.暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題探討[J].黑龍江科技信息，2009（20）：345.

[5] 付玉花.提高能源效率是空調(diào)節(jié)能的根本—— 訪天津大學(xué)熱能研究所所長馬一太[J].中國建設(shè)信息供熱制冷，2006（4）：19-22.

[6] 鄭忠明.談?wù)勁照{(diào)系統(tǒng)如何節(jié)能[J].科技信息（科學(xué)教研），2007（21）：374.

[7] 顧彬彬.關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題的探討[J].科協(xié)論壇（下半月），2009（1）：49.

[8] 段寧.空調(diào)節(jié)能清洗維護服務(wù) 現(xiàn)已步入正軌—— 《房間空氣調(diào)節(jié)器節(jié)能清洗維護規(guī)范（試行）》在京發(fā)布[J].中國建設(shè)信息供熱制冷，2006（7）：11.

[9] 俞春堯，楊國榮，葉大法，等.區(qū)域供冷供熱項目中設(shè)計臨時供冷供熱系統(tǒng)的若干問題探討[J].發(fā)電與空調(diào)，2014（1）：58-61.

[10] 侯軍.智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方法探析[J].科技資訊，2007（35）：69.

[11] 魏嵬.淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006（17）：283-284.

[12] 劉佳莉，黃翔，孫哲.CFD技術(shù)在新型復(fù)合式露點間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組的應(yīng)用[J].發(fā)電與空調(diào)，2014（1）：67-71.

[13] 謝雪松，陳明輝.關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題[J].民營科技，2009（10）：37.

[14] 丁東旭，郭新，魏紀君，等.循環(huán)風冷卻系統(tǒng)在艦載密閉式電子機柜中的應(yīng)用與分析[J].發(fā)電與空調(diào)，2014（1）：82-85.