可持續發展的暖通空調設計研究

摘要：“暖通空調”是一種區別于傳統空調的綜合功能的新型空調，兼具供暖、通風和空氣調節等功能的多用途空調。暖通空調在我國上市后，受到消費者的廣泛歡迎。然而，從目前情況看，我國暖通空調的設計水平在可持續發展問題上還存在不少如節能化、環保化等問題，這些問題會嚴重阻礙暖通空調的進一步應用與發展。為此，本文在闡述暖通空調可持續發展設計必要性及現狀的基礎上，探討了可持續發展的暖通空調的設計原則，提出了可持續發展的暖通空調的設計方法，以期為廣大相關研究和設計人員作參考和借鑒。

關鍵詞：可持續發展；暖通空調；設計要求；設計方法

1、可持續發展的暖通空調設計的現狀及必要性

近年來，隨著全球環境、可持續發展意識的提高及我國可持續發展理念的提出，人們對技術環境的要求也越來越高，對實現可持續發展的要求也越來越高。空調的主要作用是調節溫度，它出現在人們生活、生產的各個地方。如今隨著人們需求的增加與科技的發展，人們又在傳統空調上設計出了暖通空調，暖通空調是指結合調節溫度和通風換氣等綜合功能的新型空調。然而，雖然暖通空調在我國有著很好的市場與銷量，但是我國的相關技術卻還是存在著一些問題，這些問題導致了我國的暖通空調的不完善。如，多個研究表明，暖通空調在全國溫室氣體排放中的占有率約在15%以上，其技術急需更新，以降低溫室氣體排放等[1]。而且我國的能源資源并不能滿足經濟的高速增長，我國的環境容量也已達極限。此外，近年來，老百姓從建筑節能中可以得到實實在在的好處，綠色建筑為暖通空調業的技術進步和發展提供了前所未有的機遇。因此，暖通空調的未來設計必須兼顧節約能源和保護環境，可持續發展的暖通空調設計是必要的，暖通空調要想走得更遠，就必須走可持續發展之路。

2、可持續發展的暖通空調的設計原則探討

2.1 節能化

在我國，暖通空調安裝的總數非常龐大，每年安裝增長速度也特別快，這就使得我國每年耗費在暖通空調的電能高達數十億千瓦，對我國的能源來說是一個巨大的負擔。而要想在真正意義上改變這種現象，就要對原有的暖通空調結構進行優化設計，利用有效方式，盡可能的減少能源消耗。就近幾年的情況來看，我國的空調節能技術已經到達了世界領先水平。在科技迅猛發展的支撐下，我國暖通空調的結構設計已經步入節能化的新階段，而且我國在相關領域研究取得了可喜的成就。統計表明，節能型暖通空調比傳統型空調可節省約19%的電能的消耗[2]，減少了能源消耗、體現了“低碳生活”，同時也是可持續發展的要求。

2.2 環保化

暖通空調的一個重要設計要求就是在運行時，不會產生對環境和人體有毒有害物質。傳統暖通空調因技術條件的限制，所使用的空調制冷劑主要以氟氯代烷為主。然而，氟氯代烷雖然有很好的制冷效果，價格也比較低廉，且制作工藝簡單易行，但是在這種制冷劑的生產和使用過程中，均會泄露出少量到大氣中，和臭氧層中的 O3 發生反應，造成“臭氧空洞”。此外，暖通空調的外殼及其電路板材料中，含有不少的重金屬化合物，一旦空調設備被丟棄或者處理不當，就會造成嚴重的環境污染。因此，可持續發展的暖通空調的設計需要更改原有制冷劑的生產工藝，使用無污染的制冷劑和環保綠色的材料，減少對人體和環境的破壞。

2.3 模塊化

暖通空調一般由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、排氣風扇和機殼等部分構成[3]。因生產工藝和加工材料的限制，傳統空調的結構設計一般比較復雜，在空調外殼內，各種管線和閥門雜亂分布、部件之間的聯接也極為混亂。這不僅非常不利于空調的設計、生產和使用，而且耗能非常大。因此，可持續發展的暖通空調的設計需要將設計模塊化。所謂模塊化設計，就是將空調整體分解為若干個不同的子系統，對每一個子系統分別進行設計，使這些子系統各自具有不同的功能，然后再將各個子系統組裝，從而形成具有完全功能的暖通空調系統。這樣不僅能夠節約大量的產能，還非常方便進行卸載和維修，能很好滿足可持續發展要求。

3、可持續發展的暖通空調的設計方法研究

3.1使用可再生能源

對于可持續發展的暖通空調的設計，應該優先采購和使用節能、節水、節材等有利于環境保護的產品、設備和措施。傳統的空調設計都是采用火電運行的方式進行工作，在可持續發展的暖通空調的設計中，應該采用太陽能、風能或者熱能的綜合利用方式，對暖通空調的技術進行應用革新。可持續發展的暖通空調的設計方面，應該逐步淘汰低能低效率產品。可持續發展的暖通空調的根本理念是可持續發展，對建筑物內的一些設配、產品和措施必須進行節能化設計，不能沿用過去傳統建筑的老路子，應該積極探尋可再生能源產品的利用，多多采用多種可再生能源綜合利用的設備產品，減少廢棄物以及污染物的產生，對環境以及人體健康造成破壞，在達到節能環保的同時，以求達到最好的經濟效益和社會效益。

3.2開發新型材料

隨著科技日新月異的發展，材料技術尤其是高分子材料技術、合成材料的高速發展，傳統的空調制造材料已經難以滿足暖通空調的結構設計發展了。因此，國家科研院所和相關企業必須投入足夠的資金和技術，加大新材料的開發和應用力度，盡快使暖通空調結構設計水平滿足可持續發展要求，這不僅可以提高空調的使用價值，也在一定程度上節約了資源。比如一些復合材料等的材料在空調上的運用可以很大的提高空調的使用壽命，提高空調的硬度、耐腐蝕性、耐高溫性，同時材料中幾乎不含重金屬污染物，在很大程度上降低了對生態環境的危害。另外，在制冷劑的開發利用上我國已經取得了一定的成果，但是還沒有達到先進成熟的地步，研發環保、高效、成本低廉的新型制冷劑還任重道遠。

3.3實現智能控制

微電子技術的高速發展帶動了計算機技術的發展。空調控制技術的電子化與計算機技術的結合使空調設計、控制、運行水平提高到新的階段。應用計算機技術，將設計方法從靜態設計工況發展為動態過程的研究，對空調裝置工作過程的模擬與仿真，使空調設計實現優化決策，并獲得最佳的能源利用效率。空調系統的智能化運行和變頻技術，室內氣流、溫度以及污染物擴散的數值解析為提高室內熱舒適提供了科學手段，還可以節省大量有限資源。另外，還可以通過網絡技術對暖通空調進行控制，對室內溫度、空氣的調節。

4、結束語

當今世界的一個主題就是可持續發展，為了讓地球資源能夠滿足我們自己以及我們的下一代，我們必須將保護環境作為一個重點。所以，可持續發展的暖通空調的設計必須在節省資源與能量的同時，減少或者避免污染產生，達到生態經濟社會效益的統一，為我國的可持續發展戰略做出貢獻。

參考文獻

[1]龍惟定.試論我國暖通空調業的可持續發展[J].暖通空調，2013（13）：56-58.

[2]呂立鋒.暖通空調系統節能途徑及未來的設計方向[J].中國新科技新產品，2014（23）：73-89.

[3]吳志明.綠色建筑的暖通空調設計節能與優化措施[J].江西建材，2015（23）：49.

作者簡介：

王凱，男，1981年3月生，2004年7月畢業，學士，高級工程師，主要從事工程設計、建筑環境與設備工程等工作及研究。