節(jié)能減排理念在建筑暖通空調(diào)設計中的應用前景分析

李欣航

(中國市政工程東北設計研究總院有限公司，吉林 長春 130000)

暖通工程是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，也是人們獲取建筑住宅舒適性的重要途徑。但在建筑節(jié)能減排的大趨勢下，暖通空調(diào)系統(tǒng)的高能耗問題日益突出。因此，要推進建筑工程節(jié)能減排，必須從暖通空調(diào)入手。

1 建筑暖通空調(diào)節(jié)能設計中的概述和原則

1.1 概述

暖通空調(diào)工程建設中，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減排優(yōu)化設計主要包括：運輸、分配、冷熱源、住宅、終端設備多個方面。復合型子系統(tǒng)是暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要組成部分。冷、熱傳遞及機殼、終端設備是節(jié)能降耗的重點。為使暖通空調(diào)得到更好的優(yōu)化設計，需要設計者對暖通空調(diào)的復雜結(jié)構(gòu)和在暖通空調(diào)節(jié)能減排中的應用有一定的了解。當前，我國空調(diào)的種類較多，空調(diào)的多樣化對暖通空調(diào)節(jié)能減排設計的應用具有一定的促進作用。選用一種空調(diào)形式作為研究對象，需要全面分析暖通空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，充分考慮到影響其節(jié)能減排的因素，充分發(fā)揮其節(jié)能減排的作用。節(jié)能降耗，確保暖通設計科學合理，保障人民生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境。

1.2 原則

1.2.1 節(jié)約性

對節(jié)能來說，既要實現(xiàn)節(jié)約能源，又要達到節(jié)約成本的目的。暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑空調(diào)節(jié)能設計中的應用，結(jié)合綠色施工理念的實施，不僅能降低能耗，減少環(huán)境污染，而且能降低施工成本，合理控制施工成本，從而達到多層次共贏。

1.2.2 經(jīng)濟性

高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計決定了系統(tǒng)在施工中的造價，也關系到工程竣工后的運行維護費用。因此，經(jīng)濟成為投資者、經(jīng)營者等各方關注的焦點。在節(jié)能環(huán)保設計中，一方面要長期考慮能耗和使用后的運行維護費用；另一方面，應考慮暖通設備、輔助設施和材料、施工、安裝、調(diào)試。

1.2.3 技術(shù)性

建筑工程本身對技術(shù)含量的要求比較高，暖通空調(diào)作為建筑工程的一部分，同樣也不能忽視其技術(shù)含量。暖通空調(diào)的優(yōu)化設計，根本目的在于實現(xiàn)節(jié)能減排。但是，在優(yōu)化設計過程中，不應以破壞建筑物的舒適程度、建筑質(zhì)量甚至安全為代價。只有這樣，優(yōu)化設計才具有實際意義。為此，暖通空調(diào)優(yōu)化設計必須堅持技術(shù)原則，通過綜合分析整個系統(tǒng)的能耗情況，先找到耗能最大的部位，然后再根據(jù)科學原理進行優(yōu)化。

2 建筑暖通空調(diào)設計

2.1 太陽能的加熱與冷卻

如今，相對方便的太陽能供暖和通風方式是被動式的。本設計的特點是利用建筑物內(nèi)部或部分封閉結(jié)構(gòu)表面吸收的陽光來提高室內(nèi)溫度。陽光通過玻璃表面輻射到厚墻的黑熱表面，從而提高墻的溫度并儲存熱量。對于冬季的室內(nèi)供暖，玻璃和墻壁之間的熱量通過自然對流進入室內(nèi)，內(nèi)部空調(diào)通過墻下的空氣層排出，熱量產(chǎn)生自然冷流，日落后，用厚墻儲存的熱量加熱房間。針對被動式太陽房的不足，開發(fā)了一種輔助熱源和蓄熱系統(tǒng)，即主動式太陽能采暖系統(tǒng)。在陽光照射下，該系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)：一種是利用太陽能集熱器集熱再生，無需室內(nèi)供暖；另一種是房間需要供暖，但蓄熱不足，必須啟動輔助熱源供暖。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)設計

可用于體育館空調(diào)系統(tǒng)的設計。回風空調(diào)系統(tǒng)不僅進氣面積大，而且能提供足夠的新鮮空氣。因此，在冬夏極端天氣條件下，可將新風量控制在最小。由于春秋兩季體育活動較多，可根據(jù)體育場實際運行情況增加新風量。同時，也要注意控制新風的最大比例，一般在70%左右。在空調(diào)系統(tǒng)設計上，辦公樓內(nèi)的體育館也可以采用多聯(lián)機分體空調(diào)系統(tǒng)+新型熱回收空調(diào)系統(tǒng)共同運行，既能保證通風要求，又能節(jié)約能源。

2.3 地熱能源

地熱能是一種儲存在地下的稀有能源。據(jù)調(diào)查，地表以下5km范圍內(nèi)，巖石和地下水的總熱量超過15℃,1.05×1 025J，熱能相當于950×1 012t煤。100×108t煤作為世界年消費基準，保證了人類9.5萬年的能源需求。地熱井可提供熱水、純堿、混合、充分干燥、蒸汽和過熱蒸汽等加熱介質(zhì)，預處理后可立即使用。

3 綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計中的運用

3.1 可再生能源的合理利用，節(jié)能設計和環(huán)境協(xié)調(diào)

隨著中國科技的不斷進步，通過試驗能很好地開發(fā)利用能源，更方便收集和使用清潔能源。對其進行深入分析，應當是對空調(diào)系統(tǒng)的特性、環(huán)境、結(jié)構(gòu)和能源利用率有一個全面的認識，對清潔能源結(jié)構(gòu)進行實時的優(yōu)化，對其他資源進行充分的整合和對建筑生態(tài)化設計理念與環(huán)保理念的有效結(jié)合。按照這一設計原則，對系統(tǒng)的暖通功能進行了合理的規(guī)劃，在設計中既要保證暖通系統(tǒng)滿足相關要求，又要降低能耗，避免造成環(huán)境污染。

3.2 合理選擇和利用熱源理解暖通空調(diào)系統(tǒng)的能量供應方式

供暖和空調(diào)系統(tǒng)的供暖方式多種多樣，是保證暖通空調(diào)系統(tǒng)正常運行的前提。本文根據(jù)目前建筑物空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展狀況，介紹了火電廠、熱泵機組、鍋爐房等常用熱源的產(chǎn)生方式。綜合選擇和優(yōu)化空調(diào)熱源，在滿足能源需求的前提下，為人們提供舒適宜人的居住環(huán)境。其中，鍋爐房供暖效果較好，但大量排煙，給環(huán)境造成嚴重破壞。各種熱源中，熱能利用率最高的是熱能消耗，它將導致能源浪費。應用地、水、氣源熱泵整流效果較好。本設計具有明顯的節(jié)能效果，可以有效地控制環(huán)境污染，降低粉塵排放量和硫磺排放量。根據(jù)建筑物的實際情況，在設計過程中，根據(jù)節(jié)能、環(huán)保的要求，選用一種或多種熱源組合形式，以達到有效控制室內(nèi)溫度。

3.3 合理規(guī)劃暖通空調(diào)系統(tǒng)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)劃設計是后續(xù)安裝和施工的重要基礎，關系到系統(tǒng)性能和環(huán)保節(jié)能效果。在考慮節(jié)能環(huán)保的前提下，充分遵循暖通空調(diào)設計的原則與標準，同時兼顧建筑布局與空間布局。所以，在進入規(guī)劃階段之前，要了解建筑的基本情況，空調(diào)系統(tǒng)的基本要求，空調(diào)系統(tǒng)管道的建設設備，空調(diào)耗能及運行方式，業(yè)主需要，從而合理整合綠色、節(jié)能、環(huán)保的設計理念。

3.4 推廣和利用先進技術(shù)得到加強

常規(guī)空調(diào)開關依靠手動操作，長期使用空調(diào)系統(tǒng)將導致能耗增加，影響室內(nèi)空間的舒適度。本設計以智能技術(shù)為基礎，可降低能耗，有效控制電源輸出及輸送過程。此外，采用現(xiàn)代信息手段對軟硬件設施進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了暖通空調(diào)微機自動控制，根據(jù)建筑物空間環(huán)境自動控制空調(diào)的起動時間和功率，合理地調(diào)節(jié)用電要求，能有效地減少運行期的能耗，并避免能源浪費。利用計算機分析軟件，可以對相關的能耗進行有效的監(jiān)測，從而優(yōu)化溫度控制設計和模式轉(zhuǎn)換功能。

4 建筑暖通空調(diào)節(jié)能減排設計應遵循的基本原則

4.1 整體性

在建筑暖通空調(diào)設計中，整體性原則是非常重要的，想要實現(xiàn)這一點，就需要設計人員能夠在看待問題時從整體利益層面上來出發(fā)，這樣才能夠在暖通空調(diào)設計中將節(jié)能減排的效果更好的發(fā)揮出來，整體性設計使得建筑暖通空調(diào)設計方案更加的完善，成功向著以環(huán)保理念為主的工程設計進行轉(zhuǎn)變。在建筑暖通空調(diào)設計中，作為設計者，應該在考慮建筑的同時，也要考慮到周圍的環(huán)境因素，將兩者結(jié)合在一起，并在這個過程中遵循因地制宜的基本原則，讓建筑能夠與環(huán)境更好的適應。另外，在建筑暖通空調(diào)設計中，應該堅持將資源節(jié)約和環(huán)境保護作為設計理念，通過借鑒先進的設計方案來彌補自身的缺陷。

4.2 動態(tài)性

所謂動態(tài)性，具體是指在進行建筑暖通空調(diào)設計中，為了確保設計足夠合理，需要結(jié)合實際情況來對設計進行分析，并對其中存在的問題進行處理。在實際的操作過程中必然會存在多種問題，需要設計人員結(jié)合設計方案和計劃來制定出問題的有效解決方案。在設計之前應該做好環(huán)境的調(diào)查，對工程中可能出現(xiàn)的問題進行預測，從而做好相關的應急方案，這能夠進一步提升施工效率，避免事故的發(fā)生。

4.3 技術(shù)發(fā)展

建筑暖通空調(diào)的節(jié)能減排設計中，系統(tǒng)改良是一種非常有效的方式，通過系統(tǒng)改良來實現(xiàn)資源的最大化利用，避免出現(xiàn)資源浪費的情況，從而進一步提升供暖效率。建筑暖通空調(diào)經(jīng)過長時間的發(fā)展，已經(jīng)得到了一定程度的完善，并且獲得了不錯的成效，未來必然會向著低碳環(huán)保的方向發(fā)展，這與電器發(fā)展的趨勢相符，同時也滿足了人們的生態(tài)環(huán)保需求。

5 基于節(jié)能減排背景下建筑暖通空調(diào)設計優(yōu)化措施

5.1 強化圍護結(jié)構(gòu)保溫性能

建筑圍護結(jié)構(gòu)是建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。建筑圍護結(jié)構(gòu)的主要功能是保溫，影響空調(diào)系統(tǒng)的負荷。因此，保證空調(diào)系統(tǒng)的保溫效果顯得尤為重要。建筑圍護結(jié)構(gòu)具有保溫性能，能有效實現(xiàn)建筑暖通節(jié)能，有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 減少能源和環(huán)境污染

建筑暖通空調(diào)在節(jié)能減排理念下的應用，必須選擇科學有效的節(jié)能技術(shù)，才能保證節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染。一般而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計應有效降低管道的能耗，提高管道的利用率，保證空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，提高管道的使用率，選用具有良好絕緣性能的材料，合理地應用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中；合理地使用局部負荷小、管網(wǎng)阻力小的條件，以減少能源消耗，提高空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。

6 建筑暖通空調(diào)設計中對節(jié)能減排理念的應用前景分析

6.1 在空調(diào)系統(tǒng)設計中的應用

從建筑暖通空調(diào)設計的角度上來看，在設計當中對于節(jié)能減排這一理念的應用，系統(tǒng)有關的設計是其中的關鍵部分，同時也是達到節(jié)能減排效果的重點所在。通常情況下，能夠從冷熱源、風系統(tǒng)以及水系統(tǒng)等方面來對整個系統(tǒng)進行節(jié)能減排，在實際的設計過程中，應該將自然風這一因素的影響考慮到其中。例如，在寒冷的冬季可通過自然風來協(xié)助制冷，如果處于過渡的階段，那么可以利用自然風來直接進行送風，自然風有著更好的空氣質(zhì)量，能夠讓室內(nèi)環(huán)境變得更加舒適，降低空調(diào)主機的運行時間。在空調(diào)系統(tǒng)運行的過程中，其中水泵能耗占據(jù)其中的20%，因此有必要對變流量系統(tǒng)進行應用，將變頻技術(shù)應用到水系統(tǒng)當中，來實現(xiàn)對動態(tài)流量的有效調(diào)節(jié)，從而減少水泵對于能源的效果，這樣更加有利于節(jié)能減排目標的完成。

6.2 在圍護結(jié)構(gòu)中的應用

在建筑暖通空調(diào)設計過程中，建筑圍護結(jié)構(gòu)是其中的重要組成部分，建筑圍護在這個過程中所起到的保溫效果，對空調(diào)系統(tǒng)的負荷會造成直接的影響，同時也會對空調(diào)供風量帶來一定的影響。一般情況下，建筑中的圍護結(jié)構(gòu)應該在寒冷的冬季進行儲能，主要用來保溫，而在夏季則是散熱的狀態(tài)，能夠降低系統(tǒng)負荷，在確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下來達到節(jié)能減排的標準。所以在對圍護結(jié)構(gòu)進行設計的過程時，必須保證具備足夠的合理性和科學性，使用具有更高性價比的材料，讓保溫功能發(fā)揮充分的作用。

6.3 變頻系統(tǒng)中的應用

一些區(qū)域有著峰谷電價的情況，在這些區(qū)域中就有必要使用冰儲冷技術(shù)，當建筑對該技術(shù)進行應用時，在用電低谷和高峰這兩個階段具有不同的作用，在用電高峰階段，冰儲冷技術(shù)將水變?yōu)楸瑢崿F(xiàn)儲冷。如果在用電低谷時期，將冰變?yōu)樗瑥亩行У木徑夤╇妷毫Γ档蛯δ茉吹南模瑫r也減少一定的費用。另外，空調(diào)系統(tǒng)也會受到環(huán)境的影響，所以通過對變頻系統(tǒng)的應用，能夠有效的控制空調(diào)額定功率，避免發(fā)生全負荷的問題。

6.4 新能源的應用

新能源是我國節(jié)能減排理念目前主要的發(fā)展趨勢，在建筑項目中對于可再生資源的應用已經(jīng)十分普遍，包括風能和太陽能，那么在建筑暖通空調(diào)設計中，也需要在方案設計時重視對新能源的應用。暖通系統(tǒng)對于電能供熱有著很強的依賴性，根據(jù)這一特點，設計者可以在地泵系統(tǒng)構(gòu)建的過程中采用可再生能源，降低對電能的依賴度，從而有效的改善整個系統(tǒng)的運行環(huán)境。另外，因為太陽能的地熱流密度特性，與吸附式制冷相互匹配，所以有著非常好的應用前景。總之在建筑暖通空調(diào)設計中，應該重視新能源和新技術(shù)的應用。

7 結(jié) 語

總而言之，暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑工程設計的核心，隨著建筑的不斷發(fā)展，其設計也變得越來越復雜。在設計中充分考慮了通風、采暖、空調(diào)等外部環(huán)境的變化，并充分利用了業(yè)主的各種需求和節(jié)能設計標準，以綠色理念為指導，積極響應國家環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展要求，將綠色理念融入到暖通空調(diào)節(jié)能設計中，是設計師們的必然選擇。通過科學、完整、合理的設計，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，確保了空氣及溫度的有效調(diào)節(jié)，將運行能耗降至最低，降低了建筑資源消耗，提高了節(jié)能效果，促進了建筑業(yè)的綠色發(fā)展。