論高層建筑暖通空調節能設計

房路

摘 要：高層建筑暖通空調節能力度將會影響到城市的經濟發展問題，節約能源也是促進經濟快速發展需要處理的問題之一，它影響著城市的能源利用問題。因此，相關部門必須要降低高層建筑暖通空調的能源消耗，加大暖通空調節能的力度，提高節能降耗的綜合指標，在引進國外的新節能技術的同時要做到推陳出新，借鑒外國的新技術，更好的促進我國高層建筑暖通空調的發展。本文對高層建筑暖通空調節能設計進行了探討。

關鍵詞：高層建筑；暖通空調；節能設計；措施

1 引言

節能環保作為現代高層建筑系統設計發展的主流，已經成為當今社會共同關注和研究的重點問題之一。對于高層建筑的節能設計來說，暖通空調系統的節能具有重要的地位。因此，對于高層建筑中暖通空調的設計，要以節能環保為主要出發點，對系統的設計進行優化，以提高能源利用率為主要目的。

2 高層建筑中暖通空調的基本類型

2.1 全空氣暖通空調系統

此類型的暖通空調系統主要針對的是以空氣為媒介對空間溫度、濕度進行調節的系統將組合式空調機組作為主要的調節設備，通過空調機組對高層建筑中空氣的調節達到調節建筑內部溫度與濕度的目的。全空氣暖通空調系統優點是對于空氣的除濕能力較強、設備較集中易于管理、對于居住者的影響較小還有節約能耗等。缺點也較為明顯，因為“全空氣”的特點因此需要截面較大的空氣輸送系統，對于不同用戶的不同需求，滿足起來較為困難。

2.2 空氣—水暖通空調系統

空氣—水暖通空調系統主要是采用水和空氣兩種介質來完成對空氣中熱量和濕度的搬運過程，此類系統通常結構較為簡單，維護和保養工作比較輕松，在對空氣進行轉換的過程中，除濕效果好，制冷迅速，已經成為越來越多的高層建筑的選擇。同時空氣一水暖通空調系統也存在著主動制熱效果差，對于單一用戶對空氣的設置反應較慢的弊病。

2.3 全水暖通空調系統

全水暖通空調系統主要依靠水為介質來調節室內空氣的溫度，對于高層建筑整體設計和施工的密閉性要求較高。通過冷水系統和熱水系統的交替使用，能夠靈活地控制室內的溫度。缺點在于由于對于空氣的濕度調節能力較差，施工成本較高，對于樓層中門窗的氣密性不佳的情況下會有較多的能源損耗。

2.4 地源熱泵系統下的暖通空調系統

地源熱泵系統，是將地源熱泵接入到暖通空調的制冷塔和供暖系統中。需要對建筑內溫度進行降溫處理時，通過地源熱泵吸收的地層的熱量作為能源提供個冷卻塔，對空氣中的熱量進行處理；在需要制熱時，地源熱泵的熱量直接連入建筑的供暖系統，將熱量直接供給建筑供暖使用。作為近幾年新興的可再生能源系統，地源熱泵具有高清潔、可再生、能源利用率高等優點，目前已經被國內越來越多的建筑設計所應用。盡管地源熱泵本身屬于清潔能源，但是在應用的過程中仍然存在著一定的問題：南北所需溫度情況不同，導致對土壤收放熱量有差異會形成土壤溫度的失衡影響到周邊的生態平衡，目前通過使用冷卻塔散熱的方式已經開始逐步解決對地層放熱的問題；在建筑過程中，地源熱泵本身會受到市場供求關系的影響，通常在地源熱泵建設的過程中需要大片的場地來完成地源熱泵系統的打井埋管工作，而越來越緊縮的施工場地也成了限制地源熱泵發展的一大因素。

3 高層建筑暖通空調節能設計的措施

3.1 有效利用室外新風

對于空調系統的節能設計來說，正確利用室外新風是一個行之有效的節能方法。對于冬冷夏熱的房間，室內空調系統的能源消耗會伴隨室外新風量的增大而增加。房間用途的不同，對新風量的取用也會有所差別。要合理有效的最少取用新風量，首先就要禁止在空調房間內吸煙的行為。這也是很多設有空調系統的公共場合禁止吸煙的原因之一，這樣可以減少新風量，從而降低空調能耗。而對一種內部發熱量較大的高層建筑，如會場、大商場等，在冬季對室內冷風的需求較大。對此，可充分的利用室外的新風，將其引入進來，減少室內空調系統的負荷，以達到節能的目的。

3.2 減少輸送過程中的能耗

對于空調系統的耗能而言，輸送過程中的動力能耗占有很大的比重。動力能耗主要是指在系統輸送過程中風機和水泵對電能的消耗量。對于此方面的節能，可以通過減少系統的阻力和減少輸送的流量來實現，另外，也可以同時將風機和水泵的工作效率加以提高。具體措施如下：

（1）采用大溫差的供回水。對于空調系統的冷熱能供回水或者送回風，采用大溫差節能的方法可以取得明顯的效果。在進行節能型空調系統的設計時，可以在保證空調精度和施工工藝要求、保證人體感舒適和監控的基礎之上，盡量將供回水或者送回風的溫差加大，以輔助空調系統降低能耗。需要注意的是，供回水或者送回風的溫差在8℃以下為宜。

（2）控制流速為低速運行。在空調系統中，水泵和風機運行的耗能與管路傳送系統中的流速的平方呈正比例的關系，所以控制流速為低速運行可以減少水泵和風機運行的能耗，從而達到節能運行的目的。同時控制流量的低速運行，對促進系統水力工況的穩定具有很好的積極作用。

（3）空調運行采取變風量的方式。對于很多公共場所，如高層建筑中的大型商場、影劇院等，其人員流動較大，建筑內部結構開間較多，負荷的變化較大。對其空調系統采用變風量的空調運行方式，可以根據室內負荷的需要進行送風量的增減調整。采用這種方法實現按需供給的同時，還能夠因熱損失的減少，使送風量減少，從而使動力系統的能耗也得以降低。據統計結果分析，如果實際送風量減少到滿負荷風量的一半時，對其運行的電流能耗可減少約26%，那么一年中使用變風量送風的方式要比定風量送風方式使用的能耗要少很多，節能效果表現良好。

3.3 采用現代化自控技術

暖通空調系統采用現代化自控技術，不但能夠滿足建筑室內溫度、濕度的控制要求，并且可以減少暖通空調的熱量損耗。近年來，網絡技術、計算機技術和電子技術的快速發展，使得暖通空調系統節能設計在硬件、軟件等方面有了較大成就，例如，在暖通空調系統中設計中央監控軟件，實時監控空調系統的運行，分析暖通空調運行情況，自動調節溫濕度，通過在線監測系統，控制暖通空調新風量，不僅可改善建筑室內環境，也可發揮節能作用。另外，中央控制系統和計算機監測系統可結合建筑室內的熱濕負荷和外界氣候條件，在確保暖通空調基本運行性能的基礎上，采用最節能的處理方法和最佳的濕度和溫度控制方式，使暖通空調系統實現智能化運行，有效提高資源利用率。

3.4 采用變頻技術

變頻技術在暖通空調設計中的應用，可以減少空調的能耗，彌補暖通空調的不足。暖通空調的實際運行負荷往往會受室外環境的影響， 當室外氣候條件發生改變時，暖通空調的運行負荷也會隨著發生改變。在暖通空調的設計過程中應用變頻技術，加入變頻器，實時調節暖通空調的運行模式和工作頻率，使空調根據實際情況選擇運行模式以及工作頻率，充分滿足暖通空調的實際需求。

4 結語

總之，只有對暖通空調系統目前存在的問題給予重視，暖通空調才能給千家萬戶帶來便利，才能充分發揮它的經濟性、節能性、安全性、舒適美觀性的作用。而如何既能達到工作與生產的需要和要求，又能達到經濟環保的目的，是高層建筑暖通空調設計的一個重要關鍵性問題。在此刻分析與討論此問題，在我國的建筑節能議題中具有重要的意義。

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