暖通空調系統幾項重點節能設計措施

劉炬

（上海原構設計咨詢有限公司太原分公司，山西太原 030000）

0 引言

隨著我國目前在城市化的不斷發展，各種形式的高水平的不斷密集建設，在這種情況下，對供熱空調系統的研制人員來說，供熱空調系統的節能管理已經成為一個重要環節。此外，它們大大促進了現代供暖和空調系統的實施。過去，空調系統供暖項目的管理一般只集中在使用其功能和安全成本上，而其他方面則基本上缺乏。因此，暖通空調系統開發人員的改進對節能措施的管理尤為重要。實施系統節能設計和合理管理措施，需要深入分析研究其節能施工過程和不同過程之間的關系，從而實現合理科學的管理。此外，隨著現代供熱空調系統的飛速發展，設計人員之間的競爭越來越激烈，必然會影響到其效益的降低。因此，供熱空調系統項目管理層需要改變以往的粗放管理理念，向集約管理轉變。如果要在市場競爭中突出優勢，那么只有在供熱空調系統節能工程中進行節能管理，才能找到主要問題點，并進行節能監管和基本要素設計。

1 暖通空調系統運用中存在的問題

當前，暖通系統設計還是會存在一些不合理的地方。目前，我國暖通空調系統設計存在許多不合理的方面。首先，暖通空調系統的引入是通過一個單獨的干線管道進行的，然后將其分成幾個回路，環路上缺少閥門會給系統的運行帶來很多不便，但如果在環路上安裝閥門，即進水和回水干線管道坡度過大，可能導致進水系統兩側水壓平衡失調；同時，暖通空調系統內部結構布局不合理，暖通空調系統部分管道直接安裝在窗戶上，會造成使用不便，也會影響外觀，部分暖通空調系統埋在地面，影響地面平整和行走。項目說明不夠詳細和完整。有關暖通空調系統的規范對暖通空調的設計作了詳細說明。在供暖空調系統設計說明中應與室內外設計參數相結合；還包括熱源、冷源、冷卻劑和制冷劑參數的具體特點，包括防火、隔熱參數以及導熱系統的控制形式和方法，并嚴格執行風管、管道材料及其安裝的選用標準，以及空調系統測試中的規范操作；此外，最重要的是，有關人員在實際操作過程中，接受有關這些空調供暖系統的規則和標準的培訓，也應意識到這些系統的積極實施，以及在設計過程中，部分設計人員沒有根據實際施工情況對數據進行有效分析，設計允許直接使用不符合用戶實際需求的規范和要求的供暖和空調系統。圖1為高層辦公建筑暖通空調。

圖1 高層辦公建筑暖通空調

2 暖通空調系統節能設計的應用

2.1 合理的負載計算

冷熱負荷數據是供熱空調系統設計開發中最重要、最基本的數據，是空氣處理裝置、輸送管道尺寸的重要理論依據，制冷或熱源供暖和空調系統。目前部分供暖空調系統設計師在工程施工圖設計過程中，通常在設計手冊或技術措施中，將每平方建筑的熱負荷和冷負荷指標作為暖通空調系統冷卻源或熱源容量的重要理論依據。這種認識和設計上的錯誤導致了端部安裝偏差、管徑大、冷熱源安裝容量大、泵偏斜等情況的出現。這增加了項目的初始成本，也增加了操作流程和能耗。暖通空調系統的可行性研究和初步設計階段，因為它們的架構不能提供詳細的設計和窗戶的大小，所以不能對空調供暖負荷進行預測，所以只能根據以往的經驗進行預測。在設計設計階段，已經準備好了計算空調供暖負荷的條件，除非這一次無法根據指標計算負荷。事實上，在2005年發出的《公共建筑節能設計標準》（GB 50189—2005）及2003年發出的《采暖通風與空氣調節設計規劃》（GB 50019—2003）中規定，在設計冷卻劑空調負荷時必須考慮并確保在其運行的每個階段都滿足所有的熱負荷和冷負荷要求。目前，我國大部分省市在向建筑圖紙審查機構提交設計文件時，暖通空調負荷設計應與采用正統軟件計算的冷、熱負荷。并通過提高其計算速度和精度，達到節能工程的目標和要求。

2.2 設置水力平衡裝置

恒定流量暖通空調系統的設計應遵循“設計平衡”，暖通供暖空調系統，在特殊設計需求下，并像保護特定設備運行正常一樣，針對特定的對變流量設計，在恒流區外，系統應安裝動態壓差調節器，以提供在此期間的壓力差，而不是建立閥流動態平衡。然后，針對結構缺陷造成的液壓不平衡現象，一般系統在建筑的熱輸入口上安裝靜力液壓平衡閥，以及相對于用于調節建筑物導熱系統的靜力平衡閥，并通過液壓計算，為其靜態液壓平衡閥確定在變流水系統或恒流水系統中不建立動態壓差節流調節器的必要性。最后，在供回水空調風機和新空氣機組的管道上，需要安裝動態平衡的電氣調節閥來調節整個系統的水平衡。

2.3 合理設計空調

①空調系統新風的大小不僅與初始投資、運營成本和能耗密切相關，而且與人體健康狀況密切相關。《公共建筑節能設計標準》（GB 50189—2005）詳細規定，設計人員在設計過程中不得隨意降低或增加成本。此外，對于人口密度相對較高的房間，應采用新風需求控制措施，根據室內CO2濃度減少或增加新風量，使CO2濃度保持在規定的衛生標準范圍內。②當風扇盤管機組加設新的空調系統時，新風口應單獨安裝，或位于機組盤管風扇出口附近，而不是在風扇吸入部位接收新風，以降低新空氣量或降低室內風機管的性能。③當室內有更多人或空間面積較大時，必須對溫度、濕度進行集中控制。整體空調系統可輕松調節清新空氣與回流空氣的比例，并在有需要時，進行全新風的運行，從而獲得更高的環保效益和節省能源，以及集中過濾和處理噪音的優點，集中控制空調區溫度、濕度，設備集中，操作維修方便。④如果建筑空間的高度不低于10m，其體積超過10000m3。與全室性的空調方式相比，夏季分層空調系統可節省約30%的冷量，從而降低初始投資和運行能耗。但是，這種系統在冬季取暖條件下并不節能，設計者應該注意這一點。圖2為暖通空調。

圖2 暖通空調

2.4 復合玻纖板風管的應用

復合玻纖板風管是一種較新的空調供熱系統節能工程，可有效應用于新產品的管道通風工程中。這些復合玻纖板風管的特點是與過去的產品進行了非常大的改革，主要是在以下領域：本產品的設計更加輕便，而且是管壁、保護層和保溫層的集成，具有消聲的功能。因此，這種新技術產品對當前廣泛的暖通空調系統設計非常有幫助，對節能環保的應用更為有效。此外，值得注意的是，這類復合玻纖板風管不應在油性的介質中使用，而且這些復合玻纖板風管不適合用于戶外建筑施工，復合玻纖板風管的應用場所與無機玻璃纖維風管的應用場所基本一致，同時，這種復合玻纖板風管還可以有效地改善工程進度，提高施工和使用效率。此外，在一些較為具體的有限條件下，復合玻纖板風管也可根據條件的特殊性被視為其他管道的襯套，并提供消聲隔熱，從而取代無機玻璃纖維空氣導管或鍍鋅鐵管。該產品技術的特點和用途可積極引入暖通空調系統的現代應用中，實現節能環保的設計目的。

3 公共建筑物

集中暖通系統基本符合傳統的系統形式，與滿足建筑節能要求不同的是，系統必須能夠調節分室（區）的溫度，并可為部分進行熱量測量，而且供暖管道應沿南北方向布置。常規供暖系統有以下7種形式：①垂直雙管系統，頂部供暖至底部供暖。通常用于4樓及4樓以下的建筑，這些建筑有標準的水平排水管，需要集中排氣。當散熱器有一個獨立的恒溫閥，根據水力平衡計算，該閥滿足要求時，可應用于4層以上的建筑物。②下立式雙管系統。通常用于4層及以下的樓宇，其水力狀況較回饋為佳，但須注意解決好系統的通風問題，一般應在每個副手的水管上部或上部安裝自動排氣閥，或在有條件時在上部安裝自動排氣閥。該系統還可以應用于4層以上的建筑，如果在每個散熱器組的水管上安裝了兩個恒溫器，以滿足水平衡的要求。③垂直單管系統，從上到下通過管道（或H裝置分配閥）。通常用于5層以上的建筑，且立管層數不得超過12層。④垂直單管回饋系統。通常用于12層以上或4層以上的建筑。每個由一個雙管系統組成的雙管系統不應超過4級。⑤水平雙管系統。這種系統通常用于低供暖水平的建筑中。回水管道可設在該層表面下、該層地面上或該層頂板下，應根據回水或上升系統進行設計，在同一建筑物內最好采用相同的布置順序。在建筑物中，當需要單獨調節散熱器的散熱量時，應采用水平單管系統隨管過渡，否則可采用水平串聯系統。⑥低溫熱水地面輻射加熱系統。在公共建筑物如大堂、候車室、展覽廳等，宜采用輻射加熱或采用輻射加熱作為補充。與散熱器共用時，應考慮其對水溫和壓力的不同要求，必要時單獨安裝。高層建筑與區域供暖系統呈垂直方向，適用于靜水高度超過50m或外部網絡壓力低于系統靜水壓力或散熱器容量以上的系統的暖通系統。小區域系統的高度取決于室外熱網的壓力和散熱器的負荷，在可能的情況下，應利用外部網的壓力來降低高區域的負荷。當冷卻劑是低溫熱水時，應使用板式換熱器進行換熱。⑦高層建筑供暖系統。如果熱網的水壓不能滿足系統運行要求，或者熱網的靜水壓力低于系統高度，熱水溫度較低，應采用直接供暖技術，使建筑暖通系統直接與外網連接。典型應用情況在多層建筑群中，有少量高層建筑為避免多層建筑壓力過大，以供暖網絡為基礎確定多層建筑的壓力，而高層建筑則可采用直接通信技術和多層暖通系統。雖然建設面積小，多在上層，但體積小或外網溫度過低，建立自主換熱站不經濟，可單棟建筑、自主應用或多棟建筑聯合應用直接供暖技術。高直線加熱技術由專利高壓泵技術和壓力隔離技術組成，第一代產品的壓力隔離斷路器和電阻器，系統工作公開；在第二代產品中，壓力隔板封堵，系統運行封閉，安裝高度不受限制。

4 結語

從20世紀初開始，空調已成為家庭的一個基本要素。但隨著空調系統的持續廣泛使用，規模更大的航天企業開始意識到小型空調已經不能滿足需求，并逐漸轉化為暖通空調，暖通空調是一種具有自主操作系統的電器，并且本文的重點是對節能系統開發的一系列關鍵措施進行研究分析[1]。在我國，暖通空調設計技術與其他國家相比，有一定的發展距離，許多技術理念還比較落后環保。盡管近年來我國對暖通空調系統采取了新的政策和規定，但由于以往的技術理念和現狀，標準和規范的實施仍存在一定的困難。但供熱空調系統的節能是當前節能環保的主要內容。

從本文可以看出，在暖通系統采暖工程管理過程中，節能設計的控制對象是節能過程中的系統采暖工程一系列要素，而這就需要暖通系統供暖項目經理在節能設計過程中對所有資源進行優化，嚴格執行暖通系統供暖項目的規定。從而實現節能設計全程系統化、科學化管理和高效規劃，達到最優的經濟效益和社會效益。特別是由于暖通系統供熱工程專業強度高，對其節能要求高，以致在節能設計過程中出現問題時，會產生不良影響，特別是至于暖通空調系統工程完成后的運作成本及其正常運作[2]。因此，為保證暖通空調系統項目的全面綜合管理，需要對暖通空調系統項目的各個環節和因素進行詳細綜合的考慮，并制定規范化管理體系，為保證項目節能措施的正常管理，在不斷分析供熱空調系統節能項目管理經驗教訓的基礎上，確定最佳節能方案是必要的，并將繼續發展。