高層樓宇建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)措施

葉瑜

（海南永昶興人防工程有限公司，海南 三亞 572000）

1 高層樓字建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗的重要性

暖通空調(diào)是指采暖、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)。采暖即供暖工作，通過向建筑物內(nèi)部輸送熱量達到溫度舒適的目的。采暖是建筑工程建設(shè)中的基本環(huán)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，采暖技術(shù)得以不斷更新，不同的采暖技術(shù)各有其優(yōu)勢，要根據(jù)建筑物的實際情況進行采暖技術(shù)的選擇。

目前，中國城市發(fā)展腳步加快，現(xiàn)代化水平也愈來愈高，暖通空調(diào)應(yīng)用也愈發(fā)普遍，暖通空調(diào)在整體建筑能耗中所占比重也漸漸增大。在此種情況下，能源供需矛盾日益加劇。另外，暖通空調(diào)所選取的能源處在持續(xù)消耗的情況下，同時也是不可再生資源，那么一定會造成資源減少，進而影響地球的環(huán)境。近幾年，由于環(huán)境問題持續(xù)凸顯，中國倡導(dǎo)環(huán)保和綠色發(fā)展的理念，能源消耗的增加起到了負面作用。尤其是在冬夏兩季，暖通空調(diào)的使用次數(shù)位于高峰期，若采用科學(xué)合理的節(jié)能舉措，不但可高效處理電力緊缺狀況，而且也實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標，也對生態(tài)環(huán)境起到一定的保護作用。因此，對于建筑電氣項目來講，暖通空調(diào)的節(jié)能降耗就尤為重要了。暖通空調(diào)的節(jié)能規(guī)劃，將有效降低房屋能源消耗。對于高層建筑來講，利用新能源，引進科學(xué)和先進的科學(xué)技術(shù)，推廣使用環(huán)保節(jié)能技術(shù)，從而提高能源利用率，降低建筑能耗是非常重要的。采用節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(shù)是降低建筑能耗的重要途徑。對于民用建筑的能耗，在設(shè)計時期經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計可有序的編排后期的施工作業(yè)，施工階段占能耗的比重較大，采用節(jié)能施工工藝也是降低能耗的關(guān)鍵方式[1]。

2 高層樓宇建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能面臨的主要問題

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計缺乏科學(xué)性

在現(xiàn)代高層建筑中，無論是在設(shè)計階段還是安裝階段，都要根據(jù)建筑的實際狀況，全方位掌握內(nèi)部狀況，了解各種內(nèi)部信息，以提高空調(diào)體系設(shè)計的合理性。空調(diào)體系能否在平穩(wěn)的狀況下繼續(xù)運行，關(guān)鍵取決于兩方面要素：①設(shè)計方案和實際狀況是否一致；②節(jié)能優(yōu)化措施是否具備合理性和可行性。在詳細的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中，有關(guān)設(shè)計機構(gòu)需經(jīng)過協(xié)作與研究，選取有目的性的方案。所以，要在設(shè)計中融進新的管理理念，積極引入新技術(shù)，勇于嘗試新設(shè)備，解決設(shè)計中存在的許多問題。

2.2 設(shè)計元素缺乏對再生能源的利用

大型單個建筑暖通空調(diào)設(shè)計的主要內(nèi)容是一次能源，包括風(fēng)能和水能，這就需要耗費大量的傳統(tǒng)一次能源和更多的人力及物力資源，這是造成傳統(tǒng)大型單個建筑暖通空調(diào)耗費超大的一個關(guān)鍵要素。可再生能源在設(shè)計要素中使用不足的重要原因為：目前，許多科研機構(gòu)已經(jīng)對可再生能源進行了研究，但進展緩慢，效果不明顯，這直接明確了，將可再生能源作為大型單個建筑暖通空調(diào)設(shè)計要素，其成本較高。同時有關(guān)再生能源應(yīng)用的專門人員相對稀少，造成整體大型單個建筑暖通空調(diào)設(shè)計業(yè)引進再生能源的機構(gòu)更加稀缺，稀少的成功案例也阻礙了設(shè)計師設(shè)計可再生能源[2]。

2.3 整體規(guī)劃設(shè)計不完善

大型單體建筑空調(diào)項目為周期較長的項目，設(shè)計師會隨著建筑開發(fā)商的變化而變化，造成大型單體建筑空調(diào)項目的計劃會經(jīng)歷幾輪變化，缺乏整體規(guī)劃設(shè)計。若整個規(guī)劃設(shè)計不健全，會輕易發(fā)生設(shè)計措施不滿足行業(yè)規(guī)范與有關(guān)規(guī)定的現(xiàn)象，在整體階段，不能進行整體實踐，導(dǎo)致最終的規(guī)劃設(shè)計不符合實際的環(huán)保效果，很難落實大型單體建筑暖通空調(diào)的綠色環(huán)保設(shè)計理念。

2.4 暖通空調(diào)系統(tǒng)使用缺乏合理性

在現(xiàn)代高層建筑中，暖通空調(diào)體系的性能非常強大，已然成為人們生活和工作中不可缺少的一部分，其重要性也顯而易見。由于空調(diào)體系長時間的運行情況，多數(shù)建筑都忽視了將空調(diào)設(shè)施采取養(yǎng)護措施，維修工作很難順利進行。所以，在長期運行下，勢必會影響空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成節(jié)能降耗的功效大幅下降。另外，部分用戶使用習(xí)慣不規(guī)范，操作隨意，會對暖通空調(diào)系統(tǒng)形成對應(yīng)的不良影響。相關(guān)人員將當(dāng)前高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用狀況采取了對應(yīng)的檢查，結(jié)果表明，空調(diào)體系設(shè)施產(chǎn)生破損，或部分性能不能正常運轉(zhuǎn)，多數(shù)是人為因素所造成的，也在很大程度上影響了建筑的節(jié)能降耗功能。

3 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計

有必要將暖通空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化，使其向更節(jié)能的方向邁進。從我國目前的狀況來看，在暖通空調(diào)使用量加大的同時，中國整個用電量也大幅提升，促使節(jié)能降耗的難度進一步增加。暖通空調(diào)發(fā)展的初始階段，其設(shè)計相對滯后，前期能源消耗較嚴重[3]。現(xiàn)階段，暖通空調(diào)能耗高的弊端漸漸凸顯。特別是用電旺季，耗能情況尤為突出。所以，為處理耗能情況，將暖通空調(diào)體系進行升級迫在眉睫，為從本質(zhì)上得以解決，應(yīng)從規(guī)劃措施方面著手。有必要結(jié)合各方面情況進行考慮，例如，整個體系的荷載和工藝等要素。應(yīng)從規(guī)劃的合理性和可行性角度進行提升，進而確保規(guī)劃措施取得良好發(fā)揮，以最快的速度達到節(jié)能降耗的目的。

3.2 采用水源熱泵與地源熱泵節(jié)能技術(shù)

在用電高峰期，供電不足是常見的問題，這將直接影響暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行。為了解決這一情況，中國研發(fā)了對應(yīng)的技術(shù)，也就是水源熱泵技術(shù)和地源熱泵技術(shù)。水源熱泵體系主要是將工業(yè)廢水和地下廢水等能源進行合理利用，在一些晝夜溫差相對大的季節(jié)，儲存的水可作為加熱能源。其中，以地表水為例，水體溫度相對不變，一年內(nèi)不會產(chǎn)生較大的溫度差。一般情況下，它在10～25℃間，為空調(diào)冷源和熱泵的優(yōu)良能源。從熱泵能源體系的應(yīng)用角度來說，它的運行效率一般偏高，最高能超出60%，最低超出20%，與一般的中央空調(diào)進行比較，其運行投資低，節(jié)能降耗的功效也非常明顯。同時，從本質(zhì)上講，它是一種以地球為載體形成的主要蓄能器，環(huán)保效果十分顯著[4]。圖1 為地泵空調(diào)系統(tǒng)。

圖1 地泵空調(diào)系統(tǒng)

3.3 對變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)進行合理的升級改造

通過對變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的分析，發(fā)覺它不僅僅擁有很強的穩(wěn)定性，而且還具有數(shù)字化和系統(tǒng)化的顯著特點。因此，它的監(jiān)管能力很強。完善系統(tǒng)，使其向網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化方向推進，不僅是我國研究工作的重中之重，也是解決高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗問題的主要路徑。圖2 為暖通空調(diào)變頻設(shè)計。

圖2 暖通空調(diào)變頻設(shè)計

3.4 采用復(fù)合能源站新技術(shù)

我國對復(fù)合能源站新技術(shù)進行了一系列的試驗研究及嘗試。復(fù)合式能源站的新技術(shù)關(guān)鍵是以整體體系的負荷作為基礎(chǔ)，經(jīng)過采用各種形式的能源，進而合理處理問題。復(fù)合式能源的種類頗多，相對普遍的是太陽能資源、電能資源等，按照異同的資源形式，采用相應(yīng)的解決方法，并將這些能源運用到暖通空調(diào)體系中。該項技術(shù)的優(yōu)點相對突出，能將體系的運行狀況作為前提，采用對應(yīng)的方案，進而改善能源耗費過高的狀況。

3.5 提高水冷系統(tǒng)與使用方案的合理性

針對不同種類的高層建筑，冷水進出口的溫度存在一定的區(qū)別。選取冷水體系時，應(yīng)考慮兩方面因素：①高層建筑的需要；②季節(jié)的變化情況。因此，有關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)具備強硬的專業(yè)技能，將冷水體系采取嚴謹?shù)目刂拼胧Ｈ魮碛蓄A(yù)備的冷水體系，當(dāng)發(fā)生異常問題，以及意外時，操作人員可將其采取實時更替措施，可以最大限度地預(yù)防資源的嚴重損失[5]。圖3 為水冷系統(tǒng)。

圖3 水冷系統(tǒng)

3.6 強化系統(tǒng)運行的節(jié)能管理

為了足夠發(fā)揮暖通空調(diào)體系的節(jié)能降耗優(yōu)勢，不但要提升方案設(shè)計的合理性，還應(yīng)將體系采取必要的升級改良。系統(tǒng)運行當(dāng)中的節(jié)能調(diào)節(jié)是確保體系節(jié)能潛力的關(guān)鍵要素。便于和高層建筑的智能化控制體系相結(jié)合，將建筑體內(nèi)的設(shè)施在運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)采取全方位的檢驗。例如，可采取在線檢驗和及時勘測等方式，進而通過對詳細的數(shù)據(jù)進行分析，可充分掌握體系中高耗能位置，然后對于該位置執(zhí)行相應(yīng)的方法，有針對性的處理問題，既能改善系統(tǒng)能耗高的情況，又能保障系統(tǒng)運行過程中的可靠性和節(jié)能性。

3.7 信息技術(shù)

將計算機虛擬模型技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)設(shè)計中，計算暖通空調(diào)系統(tǒng)運行的年耗電量，并且，應(yīng)科學(xué)地分析能源和熱源的損失情況，計算體系運行所需耗費的電能，通過三維立體模式進行展示，進而確定暖通空調(diào)體系綠色設(shè)計中的關(guān)鍵部分，同時以此作為重要依據(jù)，確保暖通空調(diào)水循環(huán)控制的質(zhì)量。通過仿真設(shè)計完成了系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可在功能上充分展示系統(tǒng)優(yōu)點，全方位貫徹綠色設(shè)計理念。

3.8 采用低溫送風(fēng)空調(diào)的方式

無論采用何種熱源和冷源，空調(diào)的送風(fēng)方式是恒定不變的，也就是說，控制的溫度通過空氣處理單元發(fā)送到用戶房間，然而，溫度的轉(zhuǎn)變主要反映在供氣過程中。通常情況下，空流程和配電體系規(guī)定盡量簡單及牢靠，以防止在設(shè)計階段發(fā)生較多的配電級數(shù)。從原則上講，同一電壓系統(tǒng)的配電原則上不能超出兩個等級。低電壓時原則上不超出三個等級，并且，三級電力負荷不能超過四級。在節(jié)能設(shè)計當(dāng)中，電網(wǎng)體系的變壓器，務(wù)必經(jīng)過對應(yīng)的技術(shù)措施置于電力負荷中心部位，利用縮減電纜線的半徑，以高效地降低傳送耗損。所以，這就規(guī)定國家電網(wǎng)地方供電公司應(yīng)科學(xué)合理地設(shè)計供電線路，且合理規(guī)劃有關(guān)供電線路，防止發(fā)生線路重疊，從而為節(jié)能提供基礎(chǔ)支持。

3.9 變壓器的選擇

變壓器的選取成為電氣項目的主要任務(wù)。變壓器的選取務(wù)必按照用戶對節(jié)能的需要采取設(shè)計與選取。變壓器的準確選取成為節(jié)能的關(guān)鍵構(gòu)成部分。比如：民用變壓器的選取，應(yīng)該考慮的是用戶的分段耗電量。如果發(fā)生耗電量不均勻及突發(fā)耗電的情況時，需要考慮更換成專業(yè)的變壓器。特別值得注意的是，電網(wǎng)中變壓器的不平衡可能是由三相電流分布不平衡所引起的。在此種狀況下，線路中的變壓器耗損將會增大。三相電流的不平衡率和變壓器的耗損成正比。三相電流不平衡愈大，變壓器的耗損就愈強烈。所以，電氣工程節(jié)能設(shè)計應(yīng)該從三相電流平衡設(shè)計開始。

3.10 降低電能在傳輸過程中的損耗

在電氣工程的節(jié)能設(shè)計過程中，要盡量降低傳動過程中的功率損耗。一般的措施是選取導(dǎo)電率低的物料。在設(shè)計當(dāng)中，若在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件允許的情況下，選取銅線進行線路設(shè)計是較佳的方案。并且，在電路設(shè)計進程中，一定要維持電路的線性趨勢，縮減導(dǎo)線的長度。

3.11 改善自然功率因數(shù)

自然功率因數(shù)是無功電源沒有輸入供電和配電系統(tǒng)時的有效功率與無功電源輸入配電系統(tǒng)后的功率之比。自然功率因數(shù)的選取能夠高效地改良整體電力體系。為達到這一目的，它能降低電線損耗，降低無功功率與恒功功率下的負載電流，改進后的自然功率因數(shù)無功補償器，可以完成局部的補償。

4 結(jié)語

由此可見，在高層建筑當(dāng)中，對于暖通空調(diào)節(jié)能的干涉要素，應(yīng)采取全方位的解析，針對具體問題采取有效措施，促使空調(diào)體系運行效率得以提升，降低暖通空調(diào)的能源消耗，從而順利的完成預(yù)計的節(jié)能目的。另外，節(jié)能技術(shù)也需要積極應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，有效降低運行成本，促使高層建筑體在節(jié)能降耗過程中取得良好的成果，以達到我國能源的可持續(xù)發(fā)展目標。