高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)措施研究*

李嘉儀 李小鋒

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000，2.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司，陜西 西安 710000）

暖通空調(diào)系統(tǒng)為人們生活水平的提高提供了巨大的助力，但隨之而來的巨大能耗卻造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問題，這與當(dāng)今社會節(jié)能降耗、綠色發(fā)展的主題背道而馳。高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗巨大，這其中包括多方面的原因，比如空調(diào)技術(shù)設(shè)備層面的原因、空調(diào)使用過程中的不合理以及建筑設(shè)計(jì)有缺陷等方面的問題等等，想要解決這些問題需要針對不同問題進(jìn)行具體分析，從而找出對應(yīng)的措施。

1 高層建筑暖通空調(diào)能耗巨大的原因分析

1.1 空調(diào)技術(shù)設(shè)備未及時(shí)優(yōu)化

設(shè)備問題是高層建筑暖通空調(diào)能耗產(chǎn)生的最主要原因。在技術(shù)方面，如果擁有性能優(yōu)異的暖通設(shè)備，則會使節(jié)能降耗工作有事半功倍的效果。如果選用了能耗大、技術(shù)落后的設(shè)備，反而會造成巨大能量浪費(fèi)。第一，暖通空調(diào)系統(tǒng)是以提高人們的生活舒適程度為主要目的，夏季制冷，冬季取暖，具有非常明顯的季節(jié)性特點(diǎn)。每次開啟后的運(yùn)行時(shí)間也較長，導(dǎo)致了設(shè)備老化速度加快，從而提高了能耗。第二，在實(shí)際安裝的過程中，還受到從業(yè)人員的專業(yè)水平限制，如果采用不正確、不合理的設(shè)計(jì)或安裝方式，則會進(jìn)一步造成能量的系統(tǒng)性浪費(fèi)。同時(shí)客戶為了節(jié)約成本，也會采用低成本的設(shè)計(jì)方案，使得能量浪費(fèi)大大增加。

1.2 空調(diào)使用過程中的不合理

高層建筑暖通空調(diào)耗能巨大的另一個(gè)主要原因，與人們的空調(diào)使用習(xí)慣有關(guān)。首先在使用空調(diào)的過程中，人們并不能使暖通空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮出最好的作用，這會導(dǎo)致系統(tǒng)受到一定程度上的損壞，從而降低系統(tǒng)的使用壽命。設(shè)備維護(hù)階段也是設(shè)備運(yùn)行管理的重要部分，倘若維護(hù)保養(yǎng)方式不當(dāng)，將直接影響設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行成本。只有合理且科學(xué)的保養(yǎng)方式才能保證設(shè)備的健康長期運(yùn)行。在使用過程中更應(yīng)該禁止設(shè)備帶病運(yùn)行，帶病運(yùn)行的設(shè)備除了能源浪費(fèi)外，甚至可能造成巨大的安全問題[1]。

1.3 高層建筑設(shè)計(jì)有缺陷

高層建筑設(shè)計(jì)缺陷是導(dǎo)致能耗增大的又一因素，可以分為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備位置設(shè)計(jì)缺陷以及材料選擇缺陷等方面。

第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷。建筑平立面設(shè)計(jì)不合理，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折過多，增加了建筑的熱橋效應(yīng)。通過外墻的散熱是室內(nèi)能量散發(fā)的主要途徑。如果室內(nèi)外的溫差過大，則會造成室內(nèi)熱量以熱輻射或熱傳導(dǎo)的形勢快速逸散。

第二，高層建筑隨著人們審美理念的提高，在逐漸向藝術(shù)性方向發(fā)展，從而在一定程度上忽略了建筑的宜居性。目前，很多建筑為了避免暖通設(shè)備室外機(jī)外漏，將室外機(jī)位置設(shè)置的過于隱蔽，導(dǎo)致暖通空調(diào)系統(tǒng)安裝及維護(hù)方面容易出現(xiàn)問題，例如，安裝位置不合理、安裝空間不夠、難以維修等等，還會導(dǎo)致暖通空調(diào)在以傳統(tǒng)的方式安裝完成后難以達(dá)到應(yīng)有供熱供冷的效果。

第三，建筑外墻保溫材料選擇不合理，保溫厚度不足，施工不規(guī)范導(dǎo)致外墻保溫耐久性不強(qiáng)而脫落，這些都是常見的因?yàn)楸夭牧系脑蛟斐傻慕ㄖ芎倪^大，從而導(dǎo)致暖通設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)行。

1.4 運(yùn)行管理缺乏專業(yè)技術(shù)人員

高層建筑結(jié)構(gòu)本身就具有樓層高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，在高層建筑上進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)字化和系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)實(shí)中為了節(jié)省安裝設(shè)計(jì)成本以及管理成本，建筑方和業(yè)主通常不會對技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格管理或篩選，一些沒有經(jīng)過系統(tǒng)化、專業(yè)化的從業(yè)人員在進(jìn)行著暖通空調(diào)的維護(hù)工作，最終導(dǎo)致資源缺乏合理利用，能耗浪費(fèi)問題。因此，提高技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)能力是保證暖通空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要措施。培訓(xùn)方面，既要注重專業(yè)知識的培養(yǎng)，還需要注重實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，并加以考核。嚴(yán)格的培訓(xùn)與考核才能保證從業(yè)人員的知識技能不落伍，切實(shí)保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗措施

2.1 優(yōu)化空調(diào)技術(shù)設(shè)備

針對高層建筑暖通空調(diào)設(shè)備能耗大的問題，首要的措施就是要優(yōu)化空調(diào)設(shè)備，采用能耗較低的新技術(shù)。

首先是對設(shè)備的選擇，需要更加合理科學(xué)的選擇設(shè)備，例如暖通空調(diào)機(jī)組需要結(jié)合好樓層高度、陽光照射等進(jìn)行選擇。低樓層由于日照時(shí)長不足，盡量采用功率較大的空調(diào)機(jī)組，高樓層日照充足可選用小功率機(jī)組，結(jié)合樓層日照情況進(jìn)行設(shè)備選擇，不僅可以滿足高層建筑的采暖降溫問題，也能節(jié)約空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行能耗。

其次，選擇新的能量來源，除了電力供應(yīng)以外，還可以采用太陽能、風(fēng)能等形式提供能源。例如，常年溫度穩(wěn)定在10℃~25℃的地表水可以作為熱泵的熱源以及空調(diào)的冷源，這種綠色可持續(xù)的能源可以大大提高暖通空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮作用的效果。[2]

此外，還需要定期對暖通設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢測，避免老化設(shè)備持續(xù)無效運(yùn)行造成的能耗浪費(fèi)。定期請建筑能耗檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行建筑實(shí)際運(yùn)營能耗分析，對老化設(shè)備進(jìn)行拆除更換。

2.2 正確使用空調(diào)技術(shù)設(shè)備

當(dāng)前，人們在暖通空調(diào)設(shè)備的選用方面仍然存在很大的缺陷，導(dǎo)致目前的暖通空調(diào)系統(tǒng)無法起到其應(yīng)有的作用，不僅使得設(shè)備壽命大大縮短，還造成了巨大的能量浪費(fèi)。例如，一些超高層玻璃幕墻建筑，本身建筑性質(zhì)和外立面材料就決定了它的高能耗性，而在建筑使用過程中，物業(yè)單位沒有一套系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)營維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備使用過程中無法及時(shí)配合季節(jié)天氣變化、空間使用人數(shù)變化等因素，造成設(shè)備無效運(yùn)行或超負(fù)荷運(yùn)行。

正確使用空調(diào)設(shè)備，首先應(yīng)當(dāng)呼吁人們在使用過程中，注意設(shè)備的使用環(huán)境，設(shè)備運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意關(guān)閉門窗減少室內(nèi)外冷熱交換，夏天空調(diào)溫度不宜設(shè)置得過低，避免空調(diào)能耗過大。設(shè)備運(yùn)行過程中維護(hù)不當(dāng)會導(dǎo)致空調(diào)污垢堆積，效率低下，從而增加能耗。高層建筑物業(yè)單位定期清理設(shè)備內(nèi)的污垢是暖通空調(diào)系統(tǒng)最常見的維護(hù)方式，只有及時(shí)清理污垢，才能保證這些污垢不會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，不會造成無謂的能量及資源浪費(fèi)。

正確使用空調(diào)技術(shù)設(shè)備，并保持良好的節(jié)能習(xí)慣，是高層建筑的節(jié)能降耗的重要措施。

2.3 優(yōu)化高層建筑外立面設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的提高，對審美的需求開始增加，人們越來越注重高層建筑的外立面設(shè)計(jì)。在追求美的過程中，也應(yīng)當(dāng)考慮到樓層的能耗設(shè)計(jì)問題，不能因?yàn)樽非竺蓝艞壒?jié)能理念。

第一，在設(shè)計(jì)過程中，考慮到建筑本身的保溫面積問題，首先要優(yōu)化高層建筑外立面，避免過多的立面凹凸設(shè)計(jì)，減少外墻面積，因?yàn)檫^多的墻角會導(dǎo)致熱橋效應(yīng)，增加建筑能耗。

第二，進(jìn)行建筑節(jié)能計(jì)算，在保證立面效果的情況下合理設(shè)置窗戶與幕墻面積，同時(shí)在選用墻體材料時(shí)注意選用合適的保溫材料，進(jìn)行合理的保溫設(shè)計(jì)，這些都是提高建筑保溫性能的關(guān)鍵。

第三，需要考慮到高層建筑中暖通空調(diào)設(shè)備的安裝問題，例如安裝位置是否合適，避免管道不必要的轉(zhuǎn)折，過于冗長的管道不僅增加了設(shè)備的運(yùn)行能耗，管道轉(zhuǎn)折處也容易老化損壞，安裝位置不合理也會造成設(shè)備檢修困難，增加維護(hù)成本和難度。

第四，對于復(fù)雜的高層建筑，根據(jù)建筑節(jié)能計(jì)算設(shè)計(jì)出對應(yīng)的保溫方案，從而降低后續(xù)暖通空調(diào)系統(tǒng)在安裝及使用過程中的復(fù)雜性，將建筑設(shè)計(jì)和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相互配合，共同為節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)[3]。

2.4 加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能管理人員的培訓(xùn)和考核

設(shè)備管理的同時(shí)也是人的管理。節(jié)能管理人員的素質(zhì)對樓層節(jié)能有著至關(guān)重要的影響作用，因此加強(qiáng)管理人員的培訓(xùn)和考核非常重要。前面講到了通過優(yōu)化空調(diào)技術(shù)設(shè)備、正確使用空調(diào)技術(shù)設(shè)備以及優(yōu)化高層建筑設(shè)計(jì)等技術(shù)手段來完善和升級空調(diào)系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。最終進(jìn)行實(shí)際操作過程中，空調(diào)系統(tǒng)的有效運(yùn)行和監(jiān)管離不開專業(yè)人員，因此對于相應(yīng)工作人員的相關(guān)專業(yè)知識和技能的培訓(xùn)和考核至關(guān)重要。不但要在招聘相關(guān)工作人員時(shí)要求工作人員擁有相對應(yīng)的專業(yè)知識，對在崗工作人員的培訓(xùn)和考核同樣重要。只有保證了工作人員的知識技能和專業(yè)水平，才能使改良后的空調(diào)系統(tǒng)更加高效地運(yùn)行。

3 結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，能源問題日益嚴(yán)重，解決高層建筑暖通空調(diào)系繞的節(jié)能降耗問題對于我國的節(jié)能降耗及碳中和事業(yè)十分重要。暖通設(shè)備從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)積極優(yōu)化空調(diào)技術(shù)設(shè)備，建筑設(shè)計(jì)師優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，物業(yè)運(yùn)維應(yīng)重視管理人員培訓(xùn)和考核。只有多方配合協(xié)作，才能切實(shí)提高樓層節(jié)能水平。除此之外更應(yīng)該不斷探索，積極研究新的節(jié)能措施,切實(shí)可行的降低高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，提高能量利用率。