公共類型建筑的暖通空調(diào)節(jié)能研究

王瑞雪

（河北拓樸建筑設(shè)計(jì)有限公司山西分公司，山西太原 030000）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)開(kāi)始積極探究資源節(jié)能優(yōu)化，以最大程度地減少資源浪費(fèi)，促進(jìn)國(guó)家資源的可持續(xù)利用。在此背景下，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用同樣在積極探索節(jié)能策略，文章就此展開(kāi)論述，以期為公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能策略提出一些有價(jià)值的建議。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 多變的影響

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中受到很多要素影響，包括氣候、建筑內(nèi)外部熱擾、建筑內(nèi)外部形狀以及建筑使用需求等，各種要素的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)都會(huì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響。因此，有必要改變暖通空調(diào)系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，即重視性能、輕視節(jié)能，樹(shù)立以節(jié)能為基礎(chǔ)的全新設(shè)計(jì)理念，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)化分析工具的合理應(yīng)用，找到有效的節(jié)能優(yōu)化措施，最終實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)[1]。

1.2 多樣形式增加選擇難度

根據(jù)建筑室內(nèi)多樣化分隔布局，為有效控制空氣環(huán)境，滿足不同功能的環(huán)境需求，現(xiàn)代建筑通常會(huì)選擇形式多樣化的空調(diào)系統(tǒng)。殊不知，這樣會(huì)大大增加冷熱源方式與空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇難度，特別是大型公共類型建筑，必須綜合評(píng)價(jià)多個(gè)要素，如適用性、造價(jià)、運(yùn)行耗能等，才能進(jìn)一步保障選擇合理形式的暖通空調(diào)系統(tǒng)。

1.3 互相耦合，復(fù)雜化組成

構(gòu)成暖通空調(diào)系統(tǒng)的子系統(tǒng)包括冷熱源、冷熱量輸配、房間冷熱末端，上述子系統(tǒng)中又包括很多子系統(tǒng)，它們具有互相耦合、復(fù)雜組成的關(guān)系。

2 公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)高耗能、低應(yīng)用

在優(yōu)化公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)、探究公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略中，首先應(yīng)充分了解公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)而有的放矢、對(duì)癥下藥。在現(xiàn)今實(shí)際生活中，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)呈現(xiàn)高耗能、低應(yīng)用的現(xiàn)狀。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、生活水平不斷提升、物質(zhì)富足的社會(huì)背景下，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注身體健康。基于此，在實(shí)際工作生活中，不論冬夏，為保證室內(nèi)空氣暢通，人們都會(huì)經(jīng)常開(kāi)窗[2]。尤其在冬天，門(mén)窗緊閉常態(tài)化使室內(nèi)空氣質(zhì)量急劇下降，人們不得不開(kāi)窗開(kāi)門(mén)放進(jìn)新鮮空氣。然而，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷與保暖的主要原理便是通過(guò)自身系統(tǒng)將室內(nèi)空氣制冷和制熱。人們?yōu)榱吮ＷC室內(nèi)空氣暢通而選擇開(kāi)門(mén)開(kāi)窗的習(xí)慣，事實(shí)上在一定程度上極大損耗了公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷制熱能量，加大了公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。在日常生活中，開(kāi)空調(diào)時(shí)會(huì)關(guān)閉門(mén)窗，目的在于形成密閉空間，進(jìn)而加快空調(diào)制冷制熱，減少能源消耗。開(kāi)窗開(kāi)門(mén)除了引起公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)高耗能低應(yīng)用外，從資源可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)更是造成了資源浪費(fèi)。為保證室內(nèi)溫度符合人們的身體需要，人們會(huì)通過(guò)持續(xù)打開(kāi)空調(diào)的方式降溫或保持溫度。長(zhǎng)年累月高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)嚴(yán)重消耗了公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)，縮短了公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用年限。

2.2 公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需不斷優(yōu)化

公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣是影響現(xiàn)今公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果的因素之一。公共類型建筑指供人們進(jìn)行公共活動(dòng)的建筑，一般情況下包括交通運(yùn)輸類建筑、商業(yè)建筑、辦公建筑、通信建筑、學(xué)校及研究院等。從外在形態(tài)看，現(xiàn)今的公共類型建筑大多數(shù)都是結(jié)構(gòu)獨(dú)特，形狀各異的，獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)給公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上增加一定的難度。為保證公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)與公共類型建筑的協(xié)調(diào)性且具有美感，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要符合公共類型建筑特點(diǎn)。部分設(shè)計(jì)獨(dú)特的公共類型建筑從外觀上很難發(fā)現(xiàn)公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)裝置。從材質(zhì)上看，現(xiàn)今的很多公共類型建筑外部墻體由大面積玻璃材質(zhì)構(gòu)成。夏季，除自然溫度較高外，玻璃材質(zhì)的公共類型建筑使陽(yáng)光透過(guò)大面積的玻璃體射入室內(nèi)，經(jīng)過(guò)玻璃載體，室內(nèi)溫度再次大幅提高。除此之外，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)通常置于露天的室外，夏季露天環(huán)境中公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)外熱內(nèi)冷，冬季則外冷內(nèi)熱，這樣的公共類型建筑結(jié)構(gòu)使公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)亟需改良，以達(dá)到從設(shè)計(jì)上適應(yīng)外部環(huán)境和公共類型建筑結(jié)構(gòu)，減少能源消耗的目的[3]。然而，事實(shí)上，現(xiàn)今公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并不能完全滿足公共類型建筑的使用性能要求。此外，為盡可能貫徹落實(shí)節(jié)能理念，人們?cè)诠差愋徒ㄖ照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引進(jìn)了熱回收系統(tǒng)。國(guó)家基于可持續(xù)發(fā)展理念，倡導(dǎo)資源再利用和節(jié)能減排。因此，在探究公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能時(shí)，人們應(yīng)高度重視其經(jīng)濟(jì)性，在經(jīng)濟(jì)適用的基礎(chǔ)上盡可能設(shè)計(jì)節(jié)能的公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)。

2.3 公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在公共類型建筑當(dāng)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在應(yīng)用過(guò)程中，一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題是暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗問(wèn)題。雖然我國(guó)的科學(xué)技術(shù)十分發(fā)達(dá)，空調(diào)系統(tǒng)的能耗也比較低，但是在公共場(chǎng)所中使用的空調(diào)和家用空調(diào)還是存在一定的差別，其消耗的能量通常比普通空調(diào)多。而且近年來(lái)我國(guó)政府提出了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的策略，如果空調(diào)耗能過(guò)大則會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。雖然公共場(chǎng)所的空調(diào)可以提高公共場(chǎng)所的舒適度，但是過(guò)多的能源消耗是相關(guān)部門(mén)值得思考的一個(gè)主要問(wèn)題。

3 公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能策略

3.1 不斷強(qiáng)化公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能意識(shí)

在探究公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能時(shí)，應(yīng)積極改變公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能思想，不斷增強(qiáng)人們的節(jié)能意識(shí)，這樣才能確保公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略行之有效。在現(xiàn)今技術(shù)條件的限制下，公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)更多的是由電能支持，換言之，公共類型建筑在利用公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中會(huì)消耗大量電能。目前我國(guó)的電能主要還是通過(guò)化石燃料的燃燒產(chǎn)生，但是能源研究中心數(shù)據(jù)顯示，隨著人類不斷開(kāi)墾，地球上的化石燃料在不斷縮減。為了減少化石燃料的使用，近些年提出了很多新型發(fā)電模式。正如，人們經(jīng)常可以看到遼闊的草原及平原上會(huì)有很多白色帶有扇葉的風(fēng)車(chē)，其利用風(fēng)的流動(dòng)帶動(dòng)渦輪葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，進(jìn)而通過(guò)高壓傳輸系統(tǒng)，將電能輸送到人們需要的地方。在現(xiàn)今我國(guó)電能轉(zhuǎn)化中，人們還會(huì)利用水力發(fā)電，如聞名世界的三峽水電站等。其利用水流制動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)水輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能，然后由高壓輸電系統(tǒng)傳送電能。基于能源有限，聯(lián)合國(guó)提出了可持續(xù)發(fā)展理念，主張世界各國(guó)將可持續(xù)發(fā)展治國(guó)理念作為百年大計(jì)。由此可見(jiàn)，節(jié)能主張與節(jié)能實(shí)施已刻不容緩。真正意義上實(shí)現(xiàn)公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能，需要從各角度減少資源浪費(fèi)，包括空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用以及管理等。

3.2 做好暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作

在公共類型建筑暖通空調(diào)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要充分做好新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，依托新風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，科學(xué)應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段暖通空調(diào)在風(fēng)機(jī)盤(pán)管等方面存在的高能耗問(wèn)題。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，暖通空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)往往需要同時(shí)承擔(dān)多個(gè)建筑空間的空氣交換。為確保空氣交換效能，實(shí)現(xiàn)交換速度與交換效能的兼顧，設(shè)計(jì)人員需要做好新風(fēng)量的計(jì)算工作，在滿足建筑物內(nèi)部使用要求的前提下，將新風(fēng)比控制在較低水平，從而實(shí)現(xiàn)控制暖通空調(diào)能耗的目的。除了做好上述新風(fēng)量的計(jì)算工作外，設(shè)計(jì)人員還可以在建筑物的相關(guān)區(qū)域設(shè)置空氣能量回收裝置，借助熱風(fēng)交換機(jī)等設(shè)備，將室內(nèi)空氣進(jìn)行預(yù)處理，在預(yù)處理過(guò)程中，將排出室外空氣中攜帶的熱量進(jìn)行回收，以減少室內(nèi)熱量的損耗，保證室內(nèi)暖通空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)能力。暖通空氣新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要根據(jù)公共類型建筑的結(jié)構(gòu)特性和使用需求，升級(jí)新風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)體系，充分利用自然冷源，從而達(dá)到降溫的目的。在保證室內(nèi)空氣質(zhì)量與舒適度的同時(shí)，將新風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能耗控制在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，能夠達(dá)到節(jié)能減排的目的。在暖通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)增加可再生能源的利用效率，將太陽(yáng)能、地?zé)崮芎惋L(fēng)能作為新的能量來(lái)源，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的使用消耗體量[4]。在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，建筑企業(yè)利用太陽(yáng)能集成裝置作為暖通空調(diào)的熱媒，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的有效轉(zhuǎn)換，滿足了冬季的供暖需求。在公共類型建筑室內(nèi)的相關(guān)區(qū)域設(shè)置太陽(yáng)能煙囪，借助太陽(yáng)輻射過(guò)程中形成的溫差，使得通風(fēng)熱壓得到持續(xù)提升，有助于改善室內(nèi)的空氣循環(huán)效果。地?zé)崮茉趹?yīng)用過(guò)程中，主要借助地源熱泵系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)與太陽(yáng)能系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，能夠保證公共類型建筑內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的可控性，減少了太陽(yáng)能供應(yīng)的波動(dòng)性對(duì)暖通空調(diào)運(yùn)行效果的影響。

3.3 強(qiáng)化暖通空調(diào)節(jié)能控制水平

在做好暖通空調(diào)節(jié)能控制工作的過(guò)程中，技術(shù)人員需要有意識(shí)、有目的地進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)等工作。具體來(lái)看，這些優(yōu)化升級(jí)工作包括：逐步提升新風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用比例，通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)的有效應(yīng)對(duì)，持續(xù)解決公共類型建筑內(nèi)空氣質(zhì)量差、舒適性低等問(wèn)題。在這一思路的指導(dǎo)下，技術(shù)人員需要充分考慮公共類型建筑區(qū)域的自然環(huán)境和自然條件，通過(guò)對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速等要素的綜合考量，建立暖通空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)模型，并在這一模型的指導(dǎo)下，確保暖通空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)的風(fēng)壓、風(fēng)向等因素，靈活調(diào)整技術(shù)參數(shù)，確保暖通空調(diào)具備更強(qiáng)的自然風(fēng)源利用能力，同時(shí)在保證通風(fēng)效果的前提下，減少不必要的能源損耗。在做好自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員還要做好地源熱泵和冷藏技術(shù)的應(yīng)用。為了適應(yīng)極端條件下暖通空調(diào)的使用需求，在公共類型建筑節(jié)能控制環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可以增加地源熱泵裝置。這類裝置可以充分利用地?zé)豳Y源，在較短的時(shí)間內(nèi)完成室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)熱源清潔，使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生額外的能耗。冷藏系統(tǒng)作為新型的溫度控制手段，與降低送風(fēng)溫度等系列操作較好地完成了溫度控制等工作，實(shí)現(xiàn)了居住舒適度的持續(xù)性提升。

3.4 暖通空調(diào)節(jié)能控制要點(diǎn)分析

在暖通空調(diào)節(jié)能控制工作的開(kāi)展過(guò)程中，建筑企業(yè)需要認(rèn)真做好系列工作，以強(qiáng)化節(jié)能控制的有效性與合理性。基于這種目標(biāo)，在控制暖通空調(diào)運(yùn)行能耗的過(guò)程中，技術(shù)人員可以有針對(duì)性地將變頻技術(shù)引入暖通空調(diào)運(yùn)行機(jī)制中，依托變頻技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，使得電機(jī)在驅(qū)動(dòng)暖通空調(diào)相關(guān)設(shè)備的過(guò)程中，可以靈活調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，避免電能的浪費(fèi)。在這一思路的指導(dǎo)下，技術(shù)人員可以在空調(diào)的相關(guān)區(qū)域安裝變頻柜，以保證電機(jī)與電壓波動(dòng)的匹配度，實(shí)現(xiàn)空調(diào)出風(fēng)量與空調(diào)負(fù)荷的有效匹配，達(dá)到減少暖通空調(diào)系統(tǒng)總體能耗的目的[5]。在新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能過(guò)程中，技術(shù)人員可以將風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，形成兩檔開(kāi)關(guān)模式，通過(guò)開(kāi)關(guān)模式的有效設(shè)定對(duì)總送風(fēng)量和最小新風(fēng)量開(kāi)展科學(xué)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量與能耗的合理兼顧。例如，當(dāng)室外的焓值高于室內(nèi)時(shí)，控制開(kāi)關(guān)可以將空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整到最小新風(fēng)量；當(dāng)室外的焓值低于室內(nèi)時(shí)，控制開(kāi)關(guān)則可以將空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整到最大新風(fēng)量。這種節(jié)能設(shè)計(jì)方案可以滿足大多數(shù)場(chǎng)景下的新風(fēng)系統(tǒng)使用要求。在夏季，操控暖通空調(diào)內(nèi)的全熱交換器，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)中的熱量進(jìn)行二次利用，在達(dá)到調(diào)控室內(nèi)溫度的同時(shí)，有效降低了運(yùn)行成本，避免額外費(fèi)用的產(chǎn)生。從過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，水系統(tǒng)的節(jié)能處理要求工作人員依據(jù)暖通空調(diào)的運(yùn)行要求，對(duì)使用的水泵進(jìn)行科學(xué)選擇。例如，在選擇水泵的過(guò)程中，施工人員應(yīng)對(duì)水泵的銘牌信息做好甄別與審核，確保選用水泵的特性曲線符合使用預(yù)期。同時(shí)，建筑企業(yè)應(yīng)對(duì)水系統(tǒng)中央空調(diào)水環(huán)路的水力平衡狀況進(jìn)行計(jì)算，掌握水環(huán)路的基本情況，并在此基礎(chǔ)上對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以保證暖通空調(diào)水系統(tǒng)可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)，將能耗控制在合理的范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能策略是一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義且符合時(shí)代發(fā)展的課題，值得廣大公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)從業(yè)人員高度重視，以達(dá)到公共類型建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能目的。