暖通空調技術發展與建筑節能的探索

張 翔

廣東省建筑設計研究院有限公司 廣東 廣州 510000

節能環保是近些年我國十分流行的一種發展理念，也是暖通空調設計的重要設計來源，而節能環保理念主要應用在暖通空調運轉過程中，能夠在判斷環境是否舒適的前提下實施自動調節。但是這一判斷標準具有較強的復雜性，不能僅憑環境和空氣溫度進行調節，而是要將天氣和紫外線照射強度等因素考慮其中，將各方面因素協調在一起，從而確保暖通空調設計能夠深度落實節能環保理念。

1 節能環保理念在暖通空調設計中的重要性

伴隨著現代化社會的持續發展，建筑行業也獲得了十分明顯的進步。但是如此快速的發展也帶來了嚴重的能耗問題。在空調系統大量使用的同時，空調制冷劑也會對臭氧層造成破壞，全球變暖也成為了人們重點關注的環保問題。根據相關調查資料顯示，建筑能耗在整個社會總能源消耗中占據著50%以上。近些年，建筑能耗中的暖通空調能耗占據著大部分比例，在城市不斷發展背景下，暖通空調應用數量也在逐漸遞增，因此能源消耗問題也引起了人們的高度重視。而如果能源消耗問題處理不當，那么就會隨著時間的推移形成更多的能源供應矛盾。另外，因為暖通空調系統中的不可再生能源消耗很大，所以對環境發展也產生了較大影響[1]。而采取科學合理的節能方法可以有效減少暖通空調系統的能源消耗，大約在30%-50%左右。因此，在暖通空調設計中落實節能環保理念，更能夠滿足社會發展趨勢，從而推動社會整體實現可持續發展。

2 暖通空調的發展趨勢

通常情況下，暖通設備中空調能耗最大，為了降低能耗必須在技術上進行創新。暖通空調行業的迅速發展，其產品布局也隨之發生變化。目前，節能降耗技術是暖通空調重要的產品要求，也是最重要的發展方向，暖通空調行業必須在原有的技術上，進行不斷地創新，積極使用或研發新的高精尖技術，在技術層面上創新，也要積極創新，開發新能源利用方法，以降低新空調設備的能源消耗，注重新能源的研發與研究。節能環保是未來暖通空調及相關行業發展的一個重要趨勢，并將隨著國家相關政策的出臺不斷深化。例如，在壓縮機方面，無論是普通的單級壓縮還是相對比較復雜的多級壓縮，其間保持的進風溫度和排風溫度，都對空壓機運轉效果和效率有著極大的影響。空壓機的冷卻器，能提高壓縮制冷效率，同時也能提高內部冷卻效率，從而進一步提高空壓機運轉的實際效率，從而實現降低能耗、提高質量的效果[1]。通常來說，排風所處的溫度每降低1℃，相應的耗電量也減少3%。利用水蓄冷技術實現的中央空調集成節能系統，利用日常生活中電網波峰、波谷的電價差，在夜里的波谷階段運轉冷水機組，實現水池內預制蓄冷，在白天的電力高峰期，將前夜所存儲的冷量，釋放到空調制冷系統中，實現錯峰用電。該技術充分發揮和利用不同的時段中電價的差異，每年都能為用戶節省海量的中央空調運行電費。還有一些企業利用新風全熱回收技術，實現節能效果，將排出的室內空氣所具備的預熱或預冷能力好好利用起來，從而節約空調能耗，例如：夏天回收排出的室內冷空氣，室外新風與排風熱交換回收排風冷量，再將預冷后的室外新風經過新風空調機組處理后送到室內；同理，冬季則回收排出的空氣熱能，室外新風與排風熱交換回收排風熱量，減少新風處理能耗。

3 現代暖通空調技術存在的問題與解決策略

暖通空調是企業、商場、公寓等建筑必備的配套設備，隨著暖通空調應用范圍不斷擴大，相關的安裝技術也在不斷成熟，但從總結安裝經驗到改善安裝問題存在一定的滯后性，所以暖通設備安裝單位要敢于創新，與委托方積極溝通，將更先進、更環保、更節能的安裝技術應用到暖通系統中，提升企業競爭力，降低委托方的后期運營支出，達到雙贏的目的。

3.1 暖通空調噪聲超標

暖通空調的正常運行時難免會產生一些噪聲，如果安裝過程中出現一些不合理的問題，很有可能使噪聲增加，增加問題的嚴重性，可能會使人們感到不適，以風機盤管的安裝為例，在目前階段，我國在相關方面具體技術已然成熟，許多空調生產廠家都有能力生產出無論是質量還是性能都十分優異的部件，然而在實際操作完成安裝和現場測試后，人們發現許多設備運行時產生的噪聲仍然比預期水平要高[2]。由此可見，暖通空調的布局設計對降低運行噪音的影響也是十分重要的，施工單位必須考察實際安裝環境，根據環境特點，科學地制定空調布局以及隔音方案，在合理的范疇內采取有效的隔音措施。工程人員在設計空調安裝方案時，要明確標注施工中各分項的噪音限值，以便對后續開展進一步的降噪工作。為了有效地改善噪音問題，工作人員在安裝工作開展之前，要對暖通空調設備進行實際運行模擬，在現場開展通電測試，有利于發現空調運轉中出現噪聲超標問題的原因，從而在第一時間對該問題進行解決，或聯系設備廠商技術人員到場給予調試或更換。

在施工開展前工作人員要先實施科學的管道布局，能夠更有效的改善噪音擴散問題。首先，工作人員要對建筑做間隙封堵工作，空調安裝時，電線和管道會穿過墻體，要做好穿孔密封工作。其次，要確保風系統經過管道時的水力平衡，將主管道中整體風量按需分配到每個分管道，能夠避免區域中的噪音集中現象。最后，工作者還要保證建筑設計、空調管道路由設計與降噪工作設計的統一性和協調性，開展全面、徹底地降噪工作。期間可在關鍵難點使用消音設備，通過精確計算后，運用阻性高效消聲器，可有效降低噪音，同時減少消聲設備投入。還可以使用減振或隔振的措施，在暖通空調運行中一些部件之間可能產生振動，一些振動達到相同頻率后會匯集增大，傳送給后續的管件，使用減振或隔振措施后，可將振動聲波分散到其他噪音要求不高的房間中去，這樣能夠有效消除噪音[4]。空調設備機房圍護結構做吸音消聲處理，盡量用雙重門進行噪音隔離，將設備房遠離噪音要求較高的區域等措施，可避免噪音協同擴大，有效阻斷噪音的進一步傳播擴散。

3.2 沒有充分考慮環保功能

雖然目前發展出許多暖通空調節能技術，但一些施工單位認識不到環保節能對環境改善和耗電量的影響，同時，施工人員也認識不到環境改善的重要性，或者不具備環保安裝技術，都影響了環保技術的推廣。

暖通工程單位要將環保工作放在工作開展的首要位置，將環保理念融入到企業文化中，開展環保理念和環保技術的學習活動，將太陽能、新能源等技術應用到暖通工程中，從源頭上降低暖通設備的資源消耗量。

4 節能環保理念應用于暖通空調設計中的基本原則

4.1 可循環原則

基于節能環保理念下的暖通空調設計必須要滿足可持續循環要求。從綠色節能理念角度來看，高效利用能源不僅可以在暖通空調系統設計過程中減少環境污染問題，還可以有效降低投資方成本，從而獲得更加理想的經濟效益。

4.2 協調設計原則

將節能環保理念應用在暖通空調設計過程中，還需要嚴格遵循協調設計原則。因為暖通空調設計系統十分復雜，涵蓋了多個子系統，所以在實際設計過程中必須要對這些子系統進行分析，制定出科學合理的節能設計方案，在優化子系統的基礎上，提升整個系統的運行水平，利用協調設計方式加強暖通空調的性能[2]。

4.3 低碳設計原則

在當前社會可持續發展戰略背景下，低碳也面臨著更高的要求。因此，在暖通空調系統設計過程中，必須要充分考慮低碳性，通過低碳設計來節省資源，從而對環境起到更好的保護作用，推動生態和經濟實現全方位發展。

5 加強暖通空調節能設計效果的有效策略

5.1 合理選擇空調水泵

暖通空調在設計過程中經常會出現各種各樣的問題，而其中最主要的問題之一就是空調循環水泵選擇不合適。因為水泵容量與實際差異較大，所以暖通空調系統在運行過程中的能耗和費用也會明顯增加，不滿足節能環保的設計要求。同時，由于暖通空調系統中的靜水壓力存在問題，水力平衡計算結果不精確，所以設計人員一定要按照規范要求計算系統阻力與冷負荷，確保計算結果能夠更加精準，從而能夠為空調循環水泵選擇提供可靠參考條件。

5.2 設置供暖入戶裝置

在暖通空調系統設計過程中，在采暖入口應該設置入戶裝置，在采暖方面也要安裝溫度表和過濾設備，確保熱媒能夠得到有效控制，了解參數的具體情況[3]。同時，在現代化暖通空調設計過程中，設計人員還需要充分考慮入口裝置的設計，避免出現設計失誤的狀況。另外，在入口數量設計過程中，設計人員還要結合建筑工程的實際情況和運行管理方式展開設計，確保室內供暖系統設計能夠更加科學，與室外管線能夠完美銜接在一起。在選擇管材時，也需要嚴格按照相關規定進行選擇，這樣可以有效增強設計整體效果。

5.3 精確計算空調裝機容量

在暖通空調系統設計過程中，很容易出現裝機容量過大的問題。出現這一問題的主要原因就是在具體設計環節中設計余量較大，導致其超過了實際運行時的空調峰值負荷。也有可能是設計人員使用復合指標估算的方法開展了容量計算，導致裝機容量變大，能耗急劇增加。所以，在負荷計算過程中，設計人員要綜合多方面因素進行分析，經過詳細計算來保證結果精確性，確保暖通空調系統能耗可以得到有效控制。

5.4 精心設計暖通空調系統

為了保證其在節能的前提下正常工作，尤其是集中空調是一個巨大而又十分繁雜的系統，它的設計好壞將會對其工作的效果產生很大的影響。比如，在設計時，一般都是按照最大冷熱負荷來進行選型設計，而空調系統在實際運行中，則是以部分負荷為主，當系統的各個部件不能完全滿足部分負荷時，則會造成大量的能量消耗。另外，對于建筑室內人員密集的空調區域，可根據室內二氧化碳及其他污染物濃度來調節空調新風量，新風量還可按不同季節作調整，甚至是全新風運行，從而節省空調系統的運行費用。可以說，空調系統的設計及運行策略是整個系統的節能關鍵點。

5.5 提高系統控制水平，調整室內熱濕環境參數

舒適性空調對人體熱舒適感的影響主要表現在空氣的溫度、濕度和風速上，人們對環境舒適度的感受是由各種因子共同影響的，過去空調系統的控制策略只對室內空氣的溫濕度進行測控，這明顯是不夠完善的，必然會產生很多問題，比如：空調系統沒有直接作用于室內人員，當室內工況參數發生變化時，空調系統沒有及時調控到變化后的參數，無法及時滿足人體舒適性要求。通過對熱濕性環境的分析研究，為今后采取新的控制策略奠定了理論依據，空調系統參數的調控可參考熱舒適性評價指標，設計過程中采用CFD模擬軟件對空調區域進行合理的氣流組織設計，通過對PMV、PPD等指標的分析，優化設計方案，可以達到顯著的節能效果。通過CFD模擬技術對空調系統進行優化設計，既保證了人體的舒適度要求，又可以節省約30%的能源。

6 暖通空調節能設計技術

6.1 水力平衡技術

在暖通空調設計過程中，必須要將空調水系統的水力平衡問題作為設計要解決的關鍵問題[4]。在具體設計過程中，必須要重點關注以下幾點內容：一是要在正式安裝之前，提前了解并勘察現場情況，便于對暖通空調的實際情況進行了解，實現水力平衡。二是在水系統設計過程中，管道盡量采用同程式布置，做到自然平衡，采用異程式布置的水系統可合理采用靜態平衡閥和動態壓差平衡閥，實現空調水系統運行的自動調節，以保證系統的水力平衡。

6.2 熱能回收技術

在熱能回收技術實際應用過程中，主要回收對象為排風余熱和冷凝熱。新風系統將室外新鮮空氣處理后送至室內空調區域，對室內污染物的濃度進行稀釋，從而優化空氣質量，將新風送至在室內環境的同時，為滿足該區域的新排風平衡及帶走室內污染物，需要將室內舊空氣排到室外，這時可以利用新風與排風熱交換回收排風熱量，對室外新風就行預冷或預熱，從而減少新風系統的處理能耗，提高空調系統能源利用率。

6.3 變頻技術

在綠色節能技術應用過程中，變頻技術是十分重要的組成部分，在建筑暖通空調設計過程中發揮著十分關鍵的作用。在此技術應用過程中，技術人員可以根據室內人員密度和室外太陽光照強度等工況的變化，利用變頻技術，對空調水系統或空調風系統進行自動調節，從而實現節能的目標。通常情況下，這種技術可以節省近45%左右的能源消耗，在實際應用期間包括以下幾點特點：一是冷凍水泵、熱水泵及末端空調設備采用變頻控制；二是各空調制冷主機或空調末端獨立設置，可以隨時控制設備的啟閉臺數。通過變頻技術的應用，可以讓暖通空調設計效果變得更加理想，滿足了熱舒適性要求的同時，能源消耗也會得到明顯降低。

7 減少建筑能耗的方法

當前，我國供暖、空調及照明能源的發展速度已大大超過能源產量的增速，所以，要想達到節能減排目標，可以采取如下措施：

7.1 建筑規劃與設計

建筑地址的合理選取，建筑的外部環境合理的規劃；對現有的微環境進行適當的造型設計；合理的外形造型是最有效地發揮建筑物外部微生態的作用，提高建筑的微觀生態，并對其進行了有效的分割，并利用相應的軟件對其進行優化設計。

7.2 圍護結構

建筑圍護結構的設計對建筑能耗、環境性能、室內空氣質量以及使用者在室內環境中的視覺和熱舒適性都有一定的關系。通常增加的圍擋工程造價只占工程造價的3%～6%，但節約能源可達20%～40%，在夏天，可以減少建筑的制冷和熱消耗。首先，主要是通過改進圍護結構的熱力學特性來減少空調得熱負荷；其次，需要結合當地氣候條件，建筑地理方位及方向，選用最優的圍擋結構，通過對其技術經濟可行性的分析，確定合理的技術可行的圍擋。

8 結束語

綜上所述，暖通空調系統是建筑中的重要組成內容，在實際設計過程中必須要結合其系統要求和建筑工程設計情況，確保設計能夠滿足節能環保具體要求。對此，在設計過程中要對暖通空調系統的組成部分進行分析，選擇科學規范的設備，對相關數據參數展開計算，從而為后續的節能環保設計提供可靠依據。除此之外，相關工作人員還需要深入考察工程項目的實際情況，結合建筑工程特點選擇合適的技術方法，從多方面考慮設計系統的實用性，從而推動建筑工程行業健康發展。