淺析建筑節能在暖通空調工程中的應用

李曉偉

摘 要：隨著人們對環境保護及能源需求越來越高，人們對環保技術及其產品在新世紀營造自己居住環境過程中對建筑的設計與建造提出了更高要求，綠色建筑即指建筑設計建造及使用過程中充分考慮環境保護及能源要求，在滿足建筑的各種功能同時有效的節約能源保護環境，即利用綠色建筑的設計來體現可持續發展需求，在設計過程中強調能源利用的集約化，結合當地氣候環境來減少各種資源和材料的消耗，并充分考慮如何有利于建筑通風而不濫用空調通風系統。

關鍵詞：暖通空調；建筑節能；系統優化

1 前言

節能對于我國現代化建設來說，具有重大的意義。因此節能降耗成為空調系統設計、施工的關鍵環節。本文就暖通空調系統中的建筑節能做了簡要的分析。

2 暖通空調建筑節能的原則

2.1 節省

節省原則即節省能源和節約材料。其包括在整個空調系統內涉及的制冷機、水泵、風機以及控制系統等方面的初投資過程中對原材料以及能源涉及材料的運行費用的節省，其應涉及整個空調通風系統的所有環節，而不是其中某個環節，對于新型的綠色建筑來說其暖通空調系統還應充分與建筑物圍護結構、室內照明等與暖通空調系統之間的相互關系。

2.2 保持良好的自然環境

對自然資源的利用程度在很大程度上體現暖通空調設計的優劣，對于綠色建筑而言，能否使建筑物周圍保持良好的外部環境直接影響到建筑物內暖通空調系統的效能能否充分發揮出來，要實現這一目標，設計過程中應充分保持建筑外圍潔凈的空氣、水源以及土壤，實現建筑物不受到不良自然環境的危害及侵襲，由于樹木及水可以為建筑防風、遮陰、蓄水，因此水和植物被廣泛的引入建筑內部空間。

2.3 采用新型節能舒適健康的空調及采暖方式

當前，我們應采用新型節能舒適健康的空調方式。空調系統特別是舒適性空調系統對人體的作用是通過空氣溫度、濕度、風速、環境平均輻射溫度進行的，人體對環境的冷熱感覺是這些環境因素綜合作用的結果。影響人體熱舒適性的環境參數眾多，不同的環境參數組合可以得到相同的熱舒適性效果，但對于不同熱濕參數組合的環境其空調系統的能耗是不相同的。

3 暖通空調中建筑節能的措施

3.1 建筑規劃與設計

合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環境設計；合理設計建筑形體，以改善既有的微氣候；合理的建筑形體設計是充分利用建筑室外微環境來改善建筑室內微環境的關鍵部分，主要通過建筑各部件的結構構造設計和建筑內部空間的合理分隔設計得以實現。同時，可借助相關軟件進行優化設計。

3.2 圍護結構

建筑維護結構組成部件的設計對建筑能耗、環境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環境有分本的影響。一般增大圍護結構的費用僅為總投資的3%～6%，而節能卻可達20%～40%。通過改善建筑圍護結構的熱工性能，在夏季可減少建筑冷、熱消耗。首先，提高圍護結構組成部件的熱工性能，一般通過改善其組成材料的熱工性能實現，然后，根據當地的氣候、建筑的地理位置和朝向，選擇圍護結構組合優化設計方案。最后，評估圍護結構各部件與組合的技術可能性，以確定技術可行、經濟合理的圍護結構。

3.3 提高總的能源利用效率

節能建筑與綠色建筑是密不可分的，綠色建筑的含義為在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材） ，保護環境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與和諧共生的建筑。

3.4 采用太陽能供熱系統

太陽輔射的年平均有效功率很低，在我國北部的平原地區達0.1kw/m2，難以直接利用。太陽能供熱系統就是利用品質較低的太陽直射輻射能或大氣散射輻射能為建筑環境供熱的新型能源系統。太陽能供熱系統的主要組成部分是太陽能集熱器。通過對幾種型式的太陽能集熱器的測試表明：在我國北部的地理氣候條件下，最適宜用于房間供暖的集熱器是平板式集熱器，工作溫度在300C～900C范圍內，其主要優點有兩個：（1）不僅能利用的太陽的直射輻射且能充分利用大氣的散射輻射；（2）便于安裝，節省費用。可在原有建筑物屋頂的適當方向安裝上平板式集熱器。太陽能供熱系統需配置季節性蓄熱裝置，將夏季日照充足時的太陽能蓄存起來，在需要時為建筑環境供熱。因此，太陽能供熱系統方面的工業，同大型蓄熱裝置的研究、發展與試驗性建筑工業緊密相關。太陽能供熱系統的運行經濟性是十分顯著的，其全部費用基本由投資費用決定，運行費用僅限于循環泵所耗能和維持正常的管理和檢查的費用。

4 建筑暖通空調系統優化方法

4.1 控制策略的優化

空氣處理機的DDC（Direct Digital Control，直接數字控制）通常采用PID（比例-積分-微分）控制，選擇合適的PID參數對空調系統的穩定運行是非常關鍵的。PID系數高，空調對室內溫度波動的反應特性曲線陡，達到設定溫度的過渡過程較短；相反PID系數低，達到設定溫度的過渡過程較長。但并不是PID系數越高越好，否則易引起DDC控制系統失穩，表現為室內溫度的振蕩和水側的電動調節閥周期性的來回運動無法在固定開度上運行。

4.2 控制權的優化

通常BA遵從的是中央控制站集中管理的原則。有時也有其不便的一面。在某些場合（如會議室）將空調、通風系統的參數的設定功能放置在現場可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供這樣的功能，需要專門部件來實現。這類功能接近VRV（Variable Refrigerant Volume）控制面板的設定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時應積極采用。

4.3 直接數字控制器（DDC）的優化

主流BA系統供貨商都能提供大中小不同處理能力的DDC，冷凍機房、熱力站監控點是密集場合應優先采用大型控制器，以減少故障率和控制器間的通訊。對空氣處理機、新風機、通風機一般采用中型或小型的控制器即可。近年來，可編程邏輯控制器件（PLC，可編程邏輯控制器，Programmable LogicController）進步很快，其應用不再局限于工業場合，在空調通風的現場設備控制工程中不應將其排斥在外。

4.4 控制網絡優化

在滿足擴展性和靈活性的前提下，控制網絡的拓撲結構應盡可能簡化、清晰，無論基于RS485總線（RS-485總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點）或基于LonTalk（智能節點中固化有網絡通信協議）總線的控制網絡都是如此。分支、分級多的網絡管理復雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡，這種布線設計的隨意性如果運用不當，在工程實踐中仍然是有技術風險的，并可能增加系統的投資。小型工程盡可能運用基于Rs485總線的控制網絡，采用“手拉手”的布線方式，大型工程可以考慮樓層網絡分級。

5 結束語

暖通空調系統節能在整個建筑節能中占有很重要的位置，應該引起設計人員足夠的重視。設計人員應當從設計的高角度出發全面考慮，嚴格遵守節能規范，將節能的思想貫穿于建筑領域的各個方面。節能技術的開發及可再生能源的循環利用，應當得到政府等有關部門的支持，并大力推廣。

參考文獻：

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