民用建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用分析

孫銀行

【摘要】隨著人們生活水平的不斷提升，節(jié)能環(huán)保理念深入人心，暖通空調(diào)在功能上作為建筑的重要組成部分，在建筑中發(fā)揮著重要的作用和意義，提升暖通空調(diào)的節(jié)能降耗技術(shù)水平，能夠提高各類(lèi)能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提高和自然生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化。本文主要圍繞民用建筑暖通空調(diào)的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行深入的分析研討，旨在提高暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，同時(shí)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào);節(jié)能降耗;技術(shù)應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.134

近年來(lái)，隨著科技水平的不斷提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了巨大的發(fā)展和飛躍，促進(jìn)民用建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排、緩解能源緊張有著非常積極的意義。

1、暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用意義

隨著人們生活條件的不斷改善，人們對(duì)居住舒適度的要求也越來(lái)越高。滿足人們居住舒適度要求，已成為建筑設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮的因素，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)能夠保證居住舒適度要求，在建筑設(shè)計(jì)中被越來(lái)越重視。針對(duì)建筑環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度、舒適度等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)會(huì)消耗大量能源，同時(shí)排放的污染物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的損害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑物在其建筑、使用過(guò)程中消耗了全球能源的50%，產(chǎn)生的污染物約占污染物總量的34%[1]。對(duì)我國(guó)公共建筑的能耗調(diào)查表明，空調(diào)能耗占整個(gè)建筑能耗的50%～60%，因此在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，采用節(jié)能降耗技術(shù)更符合我國(guó)國(guó)情，適合我國(guó)建筑業(yè)的需求。在節(jié)能降耗技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源20%～50%，由此可見(jiàn)，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)采用節(jié)能降耗技術(shù)是非常重要且必要的。

2、暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題

2.1節(jié)能降耗設(shè)計(jì)有待優(yōu)化

受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念影響以及設(shè)計(jì)人員自身素質(zhì)的限制，設(shè)計(jì)人員未能從良好的設(shè)計(jì)理念、性能可靠的節(jié)能設(shè)備、設(shè)計(jì)成本的良好經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行充分考慮，沒(méi)有注重節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新，設(shè)計(jì)中未能采用有效的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)未能在建筑中充分實(shí)踐應(yīng)用，導(dǎo)致節(jié)能降耗問(wèn)題處理水平下降，運(yùn)行能耗高，后期維修成本高等問(wèn)題[2]。

2.2節(jié)能降耗技術(shù)落實(shí)困難

在實(shí)際工程中，暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用存在很多阻力，主要有項(xiàng)目投資預(yù)算的限制和施工環(huán)境、施工技術(shù)的影響。節(jié)能降耗技術(shù)的使用，在原本傳統(tǒng)的建筑工程建設(shè)資金投入方面，超出一定的預(yù)算，從而使主要的投資方或使用者不認(rèn)同，認(rèn)為暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)非必要，因此節(jié)能降耗技術(shù)不能很好地實(shí)施和開(kāi)展。同時(shí)節(jié)能降耗技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要依靠先進(jìn)的建設(shè)理念和完善的技術(shù)措施作為指導(dǎo)，受施工環(huán)境和施工技術(shù)的影響，使得一些暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為困難，很大程度上影響了暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展，造成暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用范圍較窄，這對(duì)建筑行業(yè)和暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展而言影響較大。

3、暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用措施

3.1優(yōu)化節(jié)能降耗設(shè)計(jì)

在空調(diào)能耗中，20%～50%的能耗是為了滿足由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所帶來(lái)的消耗，因此改善和提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，是建筑節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要措施。需要注意的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗情況與全國(guó)的建筑氣候條件是密切相關(guān)的，由于不同的區(qū)域在供冷、供暖的重點(diǎn)上有所不同，其對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工要求也相應(yīng)存在一定的區(qū)別。

目前暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是基于典型設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行的，按照設(shè)計(jì)狀態(tài)下的參數(shù)條件，得到所有與能源有關(guān)的參數(shù)。從目前的情況來(lái)看，大部分工程都存在主機(jī)裝機(jī)容量偏大、管道直徑偏大、水泵配置與末端設(shè)備偏大等“四大”現(xiàn)象。空調(diào)負(fù)荷計(jì)算、系統(tǒng)水力計(jì)算和設(shè)備選型計(jì)算，是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，精心的設(shè)計(jì)計(jì)算能夠降低系統(tǒng)初投資、減小機(jī)房面積、提高系統(tǒng)的運(yùn)行能效比低、改善空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)等問(wèn)題。

根據(jù)實(shí)際使用的需要，合理選擇室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，不應(yīng)隨意提高標(biāo)準(zhǔn)。在冬季，空氣溫度每降低1°C，將節(jié)約10%～15%的供熱能耗;在夏季，空氣溫度每升高1°C，將減少約10%的空調(diào)供冷能耗。同時(shí)建筑物內(nèi)一些人員短暫停留的區(qū)域，將此處冬季（夏季）降低（提高）設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)成為一個(gè)參數(shù)過(guò)渡性區(qū)域，對(duì)于人體舒適性反而有很好的調(diào)節(jié)作用，既可以避免人員進(jìn)出建筑時(shí)由于參數(shù)差異較大帶來(lái)的不舒適感，又利于節(jié)能。

3.2采取被動(dòng)節(jié)能措施

“被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)優(yōu)化”是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則，被動(dòng)節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)中應(yīng)得到高度重視。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員除了應(yīng)遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定外，還應(yīng)更主動(dòng)采取一些被動(dòng)式的節(jié)能降耗技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑能耗的最優(yōu)化[3]。

被動(dòng)節(jié)能措施的實(shí)現(xiàn)在很大程度上是以建筑本身為載體的，暖通設(shè)計(jì)人員需要與建筑師密切配合。依靠風(fēng)壓和熱壓原理實(shí)現(xiàn)建筑自然通風(fēng)，能夠提高建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)，能耗低且綠色經(jīng)濟(jì)，是暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)的重要應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，合理設(shè)計(jì)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑，如太陽(yáng)能房，能夠節(jié)約近一半的年度熱損失，同時(shí)可以種植花卉果樹(shù)、房間視野開(kāi)闊，居者心情舒暢。

3.3積極利用可再生能源

結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚝妥匀毁Y源條件合理利用可再生能源，是綠色建筑設(shè)計(jì)的核心，可以在很大程度上節(jié)約暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，常用的可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取?/p>

太陽(yáng)能是一種清潔的可再生資源，具有極大的利用潛力。在被動(dòng)式太陽(yáng)能利用設(shè)計(jì)仍不能滿足建筑所需冷、熱、光和電需求時(shí)，設(shè)計(jì)主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑，通過(guò)高效集熱裝置來(lái)收集、獲取太陽(yáng)能，然后由熱媒將熱量送入建筑內(nèi)，可以供暖、制冷及供熱水，室內(nèi)溫度穩(wěn)定舒適、波動(dòng)較小，對(duì)太陽(yáng)能的利用效率高，系統(tǒng)靈活方便，用戶(hù)可根據(jù)自己需求進(jìn)行調(diào)控。

利用空氣源熱泵供熱、制冷及供應(yīng)熱水的技術(shù)與設(shè)備十分成熟，既是清潔能源又是作為可再生能源應(yīng)用的一大領(lǐng)域。空氣源熱泵供熱系統(tǒng)與采用礦物能的供熱系統(tǒng)相比，在冬季設(shè)計(jì)狀態(tài)下，主要節(jié)省系統(tǒng)的輸送能耗。但近年來(lái)，隨著霧霾天氣頻現(xiàn)，在北方地區(qū)開(kāi)展“煤改電”供暖改造，采用空氣源熱泵供暖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃煤小鍋爐，有效地推動(dòng)了節(jié)能減排，減輕了霧霾災(zāi)害。

3.4合理采用節(jié)能措施

暖通空調(diào)系統(tǒng)有多種節(jié)能降耗技術(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚝妥匀毁Y源條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，選用更科學(xué)有效的節(jié)能措施，盡可能降低初投資及運(yùn)行費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

對(duì)于一些在冬季也需要提供空調(diào)冷水的建筑，可考慮利用冷卻塔直接提供空調(diào)冷水，能減少冷水機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，取得很好的節(jié)能效果。冷卻塔供冷系統(tǒng)原理圖如（圖1）所示。在具體應(yīng)用中需注意的問(wèn)題有：一是冷卻塔的防凍要求，在寒冷地區(qū)，對(duì)于冷卻塔及室外的冷卻水管，必須考慮防凍結(jié)的措施。二是合理確定供水參數(shù)和選擇冷卻塔。從目前的設(shè)備情況看，一般認(rèn)為在低溫狀態(tài)下，冷卻塔出水溫度比濕球溫度高2～3°C，對(duì)于按照夏季空調(diào)冷水溫度（通常7/12°C）選擇的空調(diào)末端設(shè)備，在利用冷卻塔冬季供冷時(shí)，如果要求末端的供冷能力相同，則必須在室外空氣的濕球溫度低于4～5°C時(shí)才能做到。如果冬季末端要求的供冷能力小于夏季，則應(yīng)對(duì)末端設(shè)備在冬季供冷量要求條件下反過(guò)來(lái)復(fù)核對(duì)其冷水供水溫度的要求，這樣可以盡可能地提高水溫，使得對(duì)室外空氣濕球溫度的要求放寬，有利于更多地利用冷卻塔供冷。

3.5完善實(shí)時(shí)自控系統(tǒng)

實(shí)時(shí)控制的目的是在滿足房間參數(shù)達(dá)到正常使用要求的基礎(chǔ)上，讓設(shè)備的供冷、供熱能力盡可能與建筑空調(diào)的需求相一致，減少過(guò)多的能源消耗。由于需要實(shí)時(shí)的跟蹤各種參數(shù)的變化并及時(shí)采取相應(yīng)的調(diào)控措施，因此實(shí)時(shí)控制需要以完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)才能實(shí)現(xiàn)[4]。完善的自控系統(tǒng)不僅能滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)需求，節(jié)省能源，還能保證設(shè)備安全運(yùn)行、降低人員操作強(qiáng)度、提高系統(tǒng)可靠性和可調(diào)性。根據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)表明，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)上，若采取完善的實(shí)時(shí)自動(dòng)控制措施，與無(wú)自動(dòng)控制措施的空調(diào)系統(tǒng)相比，一般來(lái)說(shuō)全年可節(jié)約20%～30%的空調(diào)能耗。

結(jié)論：

總而言之，在當(dāng)前城市化的進(jìn)程中，建筑行業(yè)迅速發(fā)展，暖通空調(diào)作為建筑的重要組成部分，對(duì)其實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，能夠有效的促進(jìn)建筑業(yè)朝著節(jié)能減排的方向發(fā)展，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，能進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步。

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