論建筑暖通空調工程的節能減排設計

劉洪國

摘 要 隨著資源與能源緊缺的問題越來越嚴重，各個行業在工程階段便開始不斷融入節能減排理念，以促進行業進步與社會的可持續發展。在傳統建筑暖通空調工程設計中，過度關注人們的居住體驗，沒有融入可持續發展理念，導致建筑工程的能耗顯著增大，阻礙了建筑行業的整體發展。本文針對這種情況提出相關建議，需要企業和部門在建筑暖通空調工程設計中積極貫徹節能減排理念，最大限度地減少暖通空調的能源消耗。

關鍵詞 建筑工程 暖通空調 節能減排 變頻系統

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0105-03

建筑行業的不斷發展改變了人們的工作和生活方式，增強了居民的幸福感和體驗感。節能型建筑采用先進的智能化設備系統改善了業主的居住環境，采用先進的節能措施和方法可以優化智能設備的運行狀態，降低電能消耗，更加適應當今社會節能、環保、低碳的發展理念。暖通空調系統作為智能建筑中能耗最高的系統，占據建筑能耗的一大半，定流量的水系統是傳統的暖通空調系統中最常見的室內溫度調節方式。在當前建筑中，采用了變風量和變流量系統，相較傳統的空調系統，能耗更低、調節效率更高[1-2]。

1 建筑暖通空調工程概述

1.1 暖通空調節能技術的重要性

（1）有效緩解能源危機。在改造能源系統的過程中，以可再生能源為主，能夠有效緩解能源危機。在施工以及設計的過程中，重點應用可再生能源，諸如太陽能技術、風能技術等，其不僅可以永續使用，且不會對環境造成污染。（2）有效保護生態環境。暖通空調節能技術的應用符合可持續發展理念，將可再生能源進行合理利用，應用熱回收技術，能夠做到建筑本體節能。在設計暖通空調的時候，做到開發節能環保設備，充分利用低位熱能和水源，使用高能效設備。暖通空調節能技術的應用結合了供暖技術、通風技術、分布式冷熱電聯供技術，使用新型散熱器，能夠營造出舒適的室內環境，保證室內空氣品質，有效保護生態環境。

1.2 建筑暖通設計的主要原則

首先，需要遵從綠色環保的原則。為行之有效地保障用戶的身體健康和安全，在開展建筑暖通設計工作時，應盡可能地解決可能會出現的污染問題，包括噪聲污染以及各種有害氣體污染等;其次，需要節約能源。如果是理想狀態的建筑暖通工程，那么將會極為有效地節省所需要投入的能源，尤其是在現代能源日漸缺乏的情況下，保持節能減排的目標已經成為衡量建筑暖通設計質量的根本，同時也已經成為眾多業主進行選擇的指標之一;再次，需要盡可能地節省占地面積。建筑暖通系統的存在是必然的，但應盡可能地縮減其所占據的空間，以保障業主具備更為廣泛的生活空間;最后，需要滿足經濟性原則。在開展設計工作的時候，應該重點關注包括成本在內的各種問題，綜合分析建筑暖通系統的設計需要、所需要投入的使用費用以及舒適狀況等，以便于有效地判定建筑暖通系統所能夠帶來的實際效益，切實地提高設計方案的合理性以及準確性。與此同時，還需要充分考量到建筑暖通設備的使用時長等重要因素。

2 暖通空調節能技術在建筑工程中的問題

2.1 建筑結構設計合理性不夠

建筑物的結構設計對空調系統運行效率影響重大，建筑物的采光、通風、墻體保溫效果都會影響空調的運行能耗。建筑結構以及墻體材料的選擇至關重要，不僅要符合美觀設計要求，還要注重材料的綠色環保。當前，很多建筑在設計時選用了玻璃幕墻，整體玻璃幕墻雖然采光效果好、美觀大方，但是保溫隔熱效果差，容易造成室內溫度冷熱不均和能量流失，加大了空調的運行能耗，不利于提高能源效率。

2.2 建筑暖通綠色設計思想不足

我國北方地區在進入到冬天以后，氣溫會迅速降低，同時由于地理環境等因素的制約，導致人們在使用燃煤鍋爐的時候，經常會產生各種各樣的廢氣污染問題，這不僅僅會影響到地方生態文明的發展，同時更會導致人們的切身健康受到影響。鑒于此，完全可以要求部分水源充足的地方利用水源熱泵機組，從根本上減輕對環境造成的污染，有效地貼合生態文明思想需求，為現代生態環境的良好建設提供幫助，避免對人們的身體健康造成威脅[3]。

3 建筑暖通空調工程的節能減排設計策略

3.1 優化空調運行模式設計

通過優化設計空調系統運行模式，既保證了空調設備的穩定運行，也有效降低了設備能耗。目前，很多建筑暖通空調依然采用非變頻運行模式，雖然這種運行模式可以有效調節室內溫濕度環境，但是其中存在著嚴重的能耗問題。針對這種情況，在設計空調運行模式時，需要積極應用變頻技術，以此來減少空調系統的能源消耗。另外，在應用變頻技術的過程中，需要合理設計、調整空調運行的各項參數，包括氣象參數、環境參數、空調機組最佳運行參數等，系統化、動態化調整各個運行參數，以保證空調系統能夠高效穩定運行。

3.2 應用可再生能源

暖通空調系統要充分利用可再生能源。比如，充分利用河流、地下水、湖泊的水源，采用水源熱泵技術，還可以將生活廢水、工業廢水作為水源。利用熱資源，地下淺層土壤是非常好的熱資源，可采用地源熱泵技術對其實現充分利用，該技術不需要使用冷卻塔，不用室外冷風，不會影響建筑物的外觀，不僅環保節能，還能節約成本。利用太陽能，太陽能是可以持續供應的能量，無論是布置還是結構，都比較合理，故可以將太陽能供應技術進行充分利用。

3.3 節能減排理念在變頻系統中的應用

誠然，受環境氣候變化的影響，變頻系統極少出現超負荷運轉的現象，而如果將節能減排理念伴隨建筑物體的整個生命周期，還需要保證空調暖通控制系統的穩定運行和正常運轉，以此避免整個空調供暖系統出現超負荷運行的情況。另外，當建筑物體的室外溫度高于室內溫度時，應當及時調整空調暖通系統的濕度，當室外溫度低于室內溫度時，要及時調整空調的溫度。

3.4 構建智能化控制體系

節能減排工作的推進需要提高暖通空調工程的能源利用率。建立智能化的控制體系尤為重要，智能化控制體系的建設要對以往的控制經驗進行總結和整合，也要基于行業的未來發展進行考慮。溫度和濕度的控制是關鍵，適宜溫度的選擇與能源損耗率有緊密聯系，在濕度控制上也是如此。此外，在空調運行中，轉速過快或過慢，能源消耗頻率都是非常高的，要結合設備的實際情況，選擇最適宜的轉速，減少能源損耗，提升能源利用率[4]。

3.5 降低冷卻水泵和冷卻塔能耗

冷卻泵能耗與供冷時間和所需排熱量存在一定關系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力和冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但若只以降低冷卻泵能耗為目的，可能導致冷卻水流量不足以及溫差加大，從而使制冷機冷凝溫度升高，冷機效率下降。經計算，該建筑冷卻系統的最低能耗為0.2kgce/m2。冷卻塔風機大氣環境作為冷源，驅動空氣流過冷卻塔內的換熱填料表面，與冷卻水進行熱質交換，從而將冷凍機冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導致冷機COP下降，致使制冷主機能耗增加。所以，冷卻塔對冷機效率影響所造成的能耗遠大于其自身風機能耗[5-6]。

3.6 優化熱回收裝置設計

暖通空調機組在經過長時間的持續運行后，會產生大量的廢熱，如果不能夠高效利用這些冗余熱量，就會對環境造成影響。因此，要科學設計熱回收裝置，從而高效回收并利用空調余熱[7]。目前，在建筑暖通空調工程設計中已經開始應用熱回收裝置，該裝置應用不同載熱、不同狀態的介質，高效傳遞濕熱或總熱。這樣不僅可以滿足室內溫濕度調控需求，還可以有效減少空調機組冷熱源污染。目前采用的熱回收裝置，主要是利用熱泵系統、換熱器等來完成熱回收。如果采用冷凝熱回收方式設計熱回收系統，就需有機結合熱水系統和制冷機組，當有效收集一定量的余熱后，可以利用這些余熱來加熱生活用水，進而實現冗余熱量的高效利用，達到節約電能的目的。

3.7 降低冷凍水泵能耗

由于冷凍水泵的任務是將制冷機制備的冷量以水為媒介，輸配到各個空調箱、新風機組和風機盤管等末端用戶的換熱設備，所以可定義輸配系數來衡量其效率。冷卻水泵的能耗與供冷時間密切相關，與空調水系統形式、水泵運行策略、水泵效率和空調末端水閥控制方式等也存在一定關系[8]。經計算，該棟辦公樓建筑的冷凍水泵最低能耗為0.19kgce/m2。

3.8 與當地環境相協調

在建筑工程暖通空調系統的節能設計，以及在實施節能設計理念的過程中，設計人員需要弄清當地的能耗結構，并通過優化設計能源結構來控制建筑能耗。避免由于能源結構的不合理利用而產生不必要的能源消耗。重視能源結構設計中采用清潔能源和可再生能源。此外，在設計工作中，理清空調系統的性能狀態與當地資源和環境之間的關系，并結合了建設項目周圍的環境條件分析，積極地將環境保護概念融入設計過程。通過對周圍環境條件的具體分析，最大程度地減少外部環境對建筑物暖通空調系統的不利影響。

3.9 合理選擇環保材料

在暖通空調工程施工的過程中，應明確各項控制要點，在安裝水管、支架、風管時，需要在現場安排監督人員。室內地坪和墻壁粉刷完畢后，應準備安裝設備，并對設備進行檢驗。在具體的設備安裝過程中，應注意設備擺設的方向應與管道統一，設備周圍應留有足夠的空間，以便后期檢修。保溫施工環節要靈活運用保溫材料，施工人員應明確保溫材料的功能，保證整體的供暖效果。選擇保溫材料時應充分考慮材料的耐火性以及耐熱性，確保材料的質量符合要求。

3.10 強化對建筑暖通空調系統運行的管理

比如春夏換季前期利用冷卻塔冷卻水直接供冷，減少冷機開機運行時間，對于建筑暖通空調系統來說，若想要達到規范化管理的目標，促進空調系統的可持續發展進程，一定要從多角度分析，加大對建筑暖通空調工作人員的培訓力度，強化對人員的管理，并對其操作進行嚴格規范，保證在實際工作中能夠嚴格按照空調操作規范進行。

3.11 優化暖通空調熱工性能

暖通空調的最主要的功能就是保溫功能，保溫時，暖通空調內部的冷水因外部環境溫度變化產生吸熱作用，破壞了暖通空調內的溫度平衡，所以在優化暖通空調熱工性能時，將保溫及節能作為主要考慮暖通空調系統受外部溫度干擾的因素，具體包括太陽能發熱板的朝向、導熱材料以及建筑內部布局的形態系數。科學使用新型的保溫管道材料，輔助室內裝飾，增強暖通空調的保暖，按照建筑房屋的設計規范，以室內恒溫為控制對象，結合室內裝飾的面積，損耗能量的數量選擇室內裝飾的材質。保證建筑門窗的密閉工作，避免建筑產生不必要的能源浪費。將綠色理念貫穿在整個熱工性能的過程中。設計人員應充分考慮建筑的四季環境，排除環境的外部干擾，最大化發揮綠色理念的作用。在基礎暖通空調熱工構件的基礎上，配合建筑的窗戶滲入室內的太陽光輻射，在建筑內部的墻壁上，選用光熱能轉換能力較強的涂刮材料，間接性地減少暖通空調管道的溫度差。綜合上述理論分析，最終完成對綠色理念在建筑暖通空調系統節能設計應用上的研究。

4 結語

綜上所述，建筑暖通空調能耗在建筑總能耗中的占比較大，為了降低建筑總體能耗，要充分重視暖通空調能耗控制工作。在建筑暖通空調工程設計中應用節能減排理念，不僅能改善室內溫濕度和室內通風條件，還能降低空調系統的運行能耗，有利于提升建筑暖通空調系統的經濟效益和生態效益。因此，設計人員要遵循節能環保原則，科學開展暖通空調節能減排設計工作，積極應用現代化技術，有效減少暖通空調系統的運行能耗和污染排放。

參考文獻：

[1] 馬蕊.智能建筑暖通空調的節能方法探析和系統優化研究[J].建筑技術開發，2020，47（19）：143-144.

[2] 于勇.暖通空調節能技術在建筑工程中的應用探討[J].新商務周刊，2019（01）：253-254.

[3] 康建斌.建筑工程暖通施工要點分析[J].建材與裝飾，2018（33）：31.

[4] 紀峰.高層建筑暖通設計若干問題與改進策略[J].居舍，2018（01）：156.

[5] 陶建國.建筑暖通設備安裝技術要點分析[J].建材與裝飾，2016（43）：182-183.

[6] 陶曌，王龍濤，靳光磊.淺談現代建筑暖通設備安裝的問題及對策[J].中國新技術新產品，2013（09）：180.

[7] 邢成文，宋永恩.暖通空調節能技術在建筑工程中的應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015（30）：1022.

[8] 張克峰.暖通空調的節能設計及新能源的利用[J].百科論壇電子雜志，2021（07）：789.

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