探討暖通空調節能設計與措施

【摘要】建筑工程的發展帶來了大量的配套技術的發展。其中暖通工程就是建筑工程中不可忽視的一項施工內容。暖通工程主要為提高人們居住及辦公的舒適度，因此消耗了大量的資源。筆者結合當前暖通工程中空調設計和施工中存在的問題，對暖通工程節能設計問題進行了分析和闡述，希望能提高暖通空調的節能能力，實現資源保護和節能降耗的社會目標。

【關鍵詞】暖通工程；節能降耗；空調設計；施工技術；優化措施

【Abstract】Development of construction projects has brought a lot of supporting the development of technology. One is the construction of HVAC engineering construction projects can not be ignored content. HVAC works mainly to improve the comfort of people live and work， and therefore consume a lot of resources. The author with the current problems in air conditioning HVAC engineering design and construction in the presence of energy-efficient HVAC engineering design problems are analyzed and explained， hoping to improve the HVAC energy saving ability to achieve social objectives of resource conservation and energy saving.

【Key words】HVAC engineering； energy conservation；Air-conditioning design；Construction technology；Optimization measures

1. 前言

隨著當前經濟的不斷發展，人民生活水平日益提高，所以對居住及生活環境的要求也在不斷提升。其中暖通空調的大規模應用就是當前建筑工程的一項特點。但是由于我國在資源的儲量和開發量上有著較大的差異，導致我國資源緊張狀態依舊沒有改變。每當冬夏兩季到來，用電量達到高峰，暖通空調都會對電力資源帶來較大的負擔。所以在暖通空調中增加節能設計成為當前暖通空調節能減負的重要內容。

2. 暖通空調節能設計中存在的問題

當前建筑工程中暖通工程在節能實際使用中并沒有達到完全的節能效果，主要原因和表現如下：

2.1設計人員重視程度不夠， 技術能力不足。

事實上，無論是工業建筑還是民用建筑，暖通空調的設計結構以及設計人員的技術能力決定了暖通工程的節能效果。但是在當前的建筑工程中，設計人員對于暖通空調的節能設計方面重視程度明顯不夠。這就導致我國建筑工程中的暖通空調雖然前期投資較小，但后期使用能耗較高。如果長時間使用，將增加建筑工程的能源負擔。同時，作為暖通空調的技術設計人員，不僅需要精通本專業的知識，還需要了解相鄰專業的知識，比如生態規劃、水資源利用和循環工程、能源工程、電氣自動化、景觀結構設計、再生資源利用等專業。但是在當前的暖通空調節能設計中，這些專業知識沒有得到很好地融合。導致暖通空調的節能設計具有一定的專業偏差。體現了設計人員技術能力的不全面。

2.2節能設計實現能力相對落后。

在當前的暖通空調節能設計中，雖然表面上提倡節能降耗的設計理念，但是在實際的工程設計中，由于經濟成本、施工技術能力等原因，設計師的節能理念和設備的節能技術設計會被限制。暖通空調的節能設計是一項系統性的工程，需要考慮空調設備對周圍環境的影響、對資源的消耗和利用程度、以及空調與建筑工程的結構融合度等因素，所以要從整體進行考慮。但是我國目前許多工程，建筑工程的暖通空調設計部分在結構設計的時候采用傳統的設計方式，沒有與暖通空調工程師進行良好的溝通。這造成如果在工程后期進行節能改造，不僅要耗費資金成本，還會增加工程量。出于工期和施工技術能力等因素考慮，設計師只能按照傳統的暖通工程設計方式進行設計，許多節能設計理念無法加入到工程中。

2.3節能評價的不統一。

近年來，市場上關于空調節能的理論逐漸增加。這給暖通空調的節能設計帶來了一定的新思路和新理念。但是不可否認的是，暖通空調的節能設計并不是依靠幾個新的設計思路就能實現的，而需要大量的節能實驗檢驗并取得相應的節能技術報告和權威評價。但是當前我國在節能領域的市場評價上還存在一定的不足。不少企業以行業標準作為節能評價標準用于市場宣傳，這給暖通工程設計者帶來了一定的困擾。由于機器設備節能能力與工程節能設計不匹配造成的暖通空調整體工程節能能力下降已成為行業內的“隱藏的真相”。所以要想真正實現暖通空調的節能設計，需要對節能評價和市場上空調設備的節能能力進行統一標準的要求。

3. 暖通空調系能設計的優化措施

3.1合理選擇設計參數。

對于暖通空調的節能降耗，需要設計人員從建筑整體角度著手，綜合考慮建筑的結構與室內各項參數。從而合理的、科學的、高效的對建筑物暖通工程進行設計。暖通空調主要是實現室內環境的優化，包括調控室內空氣質量、合理調節室內溫度等。暖通空調的主要設計目標決定了其消耗能源的大項是室內制冷。由于我國北方地區冬季實行集中供暖，室內制熱主要在南方應用。合理調整室內冷熱符合是空調參數選擇的主要內容，也是節能設計的重點內容。所以，在暖通空調節能設計中，要結合建筑物的室內結構設計、空氣流通和循環能力以及建筑物墻體的保溫能力等參數。合理計算建筑物熱量流失散發的具體數據，以最小的能耗保證室內溫度需求，從而實現節能目標。

其中，在暖通空調熱力系統入口位置設計熱量分布計算表，進行冷熱總量計算：

QT=QS+QL

QT=H·m·L（h1-h2）

其中：QT是空氣熱量總數；QS是室內顯熱量，QL是室內隱熱量；m是空氣密度比重，大約在12.6Kg/m3左右，h1 是空氣初焓值；h2是空氣終焓值。根據房屋建筑材料的參數，設置合理的保溫區間，并且結合計算出的冷熱總量設置空調的啟動值，以降低空調的電力消耗，實現節能效果。所以，設計人員需要結合建筑物的地理位置、建筑物建筑風格和建筑材料、房屋的冷熱總量，合理搭配調整建筑物的暖通空調冷熱負荷，明確周邊環境參數對節能的效應，盡可能設計出以暖通空調帶動建筑物整體保溫的節能設計目標。

3.2提高使用高效率的空調設備和設計思路。

隨著技術的發展，空調的效率逐漸出現了較大的差異。在市場上，節能效率較高的空調價格高于節能效率較低的空調。但是消費者由于技術經濟能力和信息不對稱等因素通常做出不科學的選擇。因此設計者在設計暖通空調工程的時候，應推薦選擇節能效率較高的空調設備。對于熱交換器、水泵、風機等等設備，也需要結合實際情況進行選擇，以提高系統的整體節能效率。同時，對于空調系統的結構和開放端口，需要進行科學的循環實驗設計，以防止陷入冷熱風循環低效率造成的能源高消耗陷阱。

3.3大力提行節能新技術的使用。

3.3.1環保能源的使用。

近年來，新能源的使用方式日益增加，因此暖通空調在設計的過程中也需要結合建筑物所在的地理環境，增加對新能源的使用程度。地熱能作為一種清潔高效的新能源，可以在暖通空調中廣泛運用。利用地熱熱源泵，冬季吸收地下深層次的熱源，夏季向下釋放熱量，不僅可以實現熱能的交換，也可以減少能源消耗，降低有害物質的排放。再有就是對太陽能的利用。我國不少地區已經興建了太陽能發電站，太陽能是一種已經過長時間開發的環保能源，在太陽照射時間長、日光強烈的區域集中發電，用于暖通工程，可以降低對自然資源的消耗，也實現了對傳統暖通空調的能耗環保改造。以高層住宅為例，可以在樓板東西立面以及樓頂層安裝光伏電池板，固定太陽能電池板的鋼結構，和樓體承重結構緊密連接在一起，由專業機構設計、安裝，并經過了苛刻的重載荷和風載荷實驗，安全可靠。光伏太陽能板發電性能強大，發電成本較低。此外，太陽能電池板還可以起到美觀裝飾的作用。此外，根據國家相關規定，對于太陽能發電享有電能補貼的政策，作為輔助熱源用于電力消耗較大的暖通空調，可以彌補一定的電力費用空缺，使消費者和空調制造廠商以及建筑開發單位均獲得好處。

3.3.2輻射空調技術。

（1）輻射空調是基于輻射供暖的設計理念，將暖通空調的節能設計上升到一個新的層面。輻射供暖（冷）是通過提升或者降低建筑物內部多層表明的溫度，營造穩定的冷熱輻射面來進行冷熱交換的一種空調結構。輻射面可以設置在墻體圍護結構中，也可以安裝在天花板的表面上，通過提高圍護結構和室內設備表面的溫度來實現空氣對流換熱，達到室內溫度轉變的效果。通過實驗調查，如果設計得當，輻射換熱的效率比普通空調換熱效率增強50%以上，也就是具有顯著的節能效果。

（2）以日本為例，雖然其暖通空調的技術稍遜于美國，但節能意識冠居全球首位。在日本的暖通空調設計中，節能意識早已融入設計的全過程。在建筑工程中，設計師就有意識的與暖通工程設計師進行合理的溝通，依據日本法律規定的《節能設計標準》對建筑工程的暖通工程部分進行節能設計，充分預留了暖通空調節能改造的空間。如東京著名節能建筑Grand Front，其暖通空調的節能設計與室內設計有機結合在一起。在室內安裝了節能效果較強的輻射空調（見下圖），輻射空調與普通空調相比并非依靠調整設定室內溫度，而是通過輻射調節人體體感與室內溫度來實現節能目標。建筑物的商業辦公室中，導入了可以對頂棚、地板、窗戶及整個空間的輻射環境進行調節的空調系統。同時，室內也使用了自然冷空氣交換設計，利用地下水及涼爽的室外空氣等進行溫度調節。實現了不需要經過熱源處理，就足夠用于輻射制冷的暖通空調設計，節能能力融入在設計師的奇思妙想中。

3.3.3廢熱回收技術。

暖通空調所謂的制冷制熱技術在本質上是一種能量交換。將低溫利用消耗能量的方式帶入高溫環境，置換出高溫環境中的高溫。暖通空調系統通過壓縮機、冷凝器、冷卻塔等裝置實現建筑物的冷熱交換。在當前許多建筑物中，不少廢熱被低效率的機械設備消耗掉或者在傳輸過程中流失掉，徹底消耗在交換過程中。因此，暖通空調可以增加該部分的設計，利用廢熱回收技術，實現有效的熱循環，將廢熱通過管道重新利用，實現節能降耗。此外，廢熱是空調制冷加上冷負荷的綜合體，因此在總量上要高于制冷量，如不循環利用，不僅浪費資源，還會造成空氣污染，破壞居住環境。

3.3.4縱型蓄熱槽技術。

在當前的商業建筑中，辦公環境是冷熱需求時間段最集中的地區之一。一般集中在商務九點到下午五點。依照傳統的暖通空調，在用電高峰期集中供電，不僅增加了電力資源傳輸中的消耗量，還會對建筑物的電力線路造成一定的損傷。因此，通過連結式縱型蓄熱槽就可以有效地實現電力負荷的平準化。簡單說，就是通過在空調負荷較小的前一天夜里，制造出第二天白天空調要使用的冷熱與溫熱，并將其儲存在水或冰等媒介中，供第二天使用。連結式縱型蓄熱槽，水箱被縱向連結成一列。通過在各層分散設置空調用水泵，可以減少電力消耗（輸送動力）。這種技術可以通過在地下、豎井等位置設計水箱實現。而且這種設計方式將暖通工程與消防安保工程結合在一起，是對建筑設計理念的革新。一旦出現火災事故，可以借助水箱中的水進行滅火，效率遠高于當前使用的消防滅火裝置。可見對于未來的建筑而言，兼具防災功能的節能技術才是主流趨勢，暖通空調節能設計也需要與其他專業緊密結合，不斷進化。

4. 結束語：

當然暖通空調的節能設計需要經過大量的建筑設計和實證檢驗。但是我們相信，隨著節能技術的提升，節能意識的增加，節能設計理念的不斷更新，暖通空調節能設計方案也會變得更加科學合理。

參考文獻

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[作者簡介] 姚彬（1982.9-），女，籍貫：河北邯鄲，學歷：大學本科，建筑環境與設備工程，職稱：暖通工程師。