建筑暖通空調節能優化設計策略分析

李鵬

（陽泉市建筑設計院有限公司，山西陽泉 045000）

0 引言

在綠色低碳環保理念背景下，建筑行業的高能耗問題受到了重點關注。而通過建筑暖通空調工程的節能設計，不但可以降低能源消耗，也有利于暖通空調系統各項性能的提升。因此，本文重點研究了建筑暖通空調節能優化設計策略，以期能夠為相關設計人員提供指導。

1 建筑暖通空調節能設計的重要性

首先，建筑暖通空調在能源消耗方面存在著較大問題。結合有關調研報告可知，建筑行業產生的能源消耗占據社會總體能源消耗的47.7%，而暖通空調能源占據建筑能耗的接近60%，因此為了能夠減少建筑能耗，就必須高度重視建筑暖通空調系統的節能設計。其次，采用建筑暖通空調系統的核心目標是對建筑室內環境進行改善，但是暖通空調系統的設計工作尤為復雜，涉及力學、熱力學等多個領域，所以設計工作人員必須具備良好的專業能力，同時對多學科知識有一定的了解，從而才能夠保證暖通空調設計的合理性、科學性與可行性[1]。在傳統建筑暖通空調設計過程中，設計工作人員側重于美觀性，忽略了實用性，造成暖通空調功能得不到有效發揮。而通過在建筑暖通空調設計中貫徹節能減排理念，既能保證設計的美觀性，也能夠滿足內在功能性需求，實現暖通空調系統功能的優化與升級。最后，在生態文明建設背景下，加速推進了建筑行業的轉型升級，所以在建筑暖通空調設計工作中引入節能減排理念，有利于降低暖通空調工程的能源損耗，緩解建筑行業的高能耗問題，從而保證建筑行業的穩定、持續發展。

2 建筑暖通空調節能設計的基本原則

2.1 因地制宜

在建筑暖通空調設計工作中受到的影響因素比較多，其中地域因素直接關系到建筑暖通空調的整體設計效果。對于不同地域而言，在自然氣候、地質條件等方面存在著一定區別，這就增加了建筑暖通空調的設計難度[2]?；诖?，在建筑暖通空調設計工作中必須嚴格落實因地制宜的基本原則，綜合分析地域因素對建筑暖通空調功能的實際需求以及影響，同時高度重視暖通空調與建筑物、環境之間的適用性，從而提高建筑暖通空調設計的可行性、合理性以及節能性，實現建筑暖通空調的節能減排。

2.2 節能環保

基于綠色低碳環保理念背景下，節能環保是新時期建筑暖通空調設計的一項重要原則，也是實現綠色建筑設計的有效路徑。縱觀建筑暖通空調實際運行情況，其中制冷、送排風以及除濕等不同環節，都涉及自然能源的利用。在建筑暖通空調設計工作初期，需要一個節能環保為切入點，針對建筑暖通空調系統所有單元結構進行系統化設計，同時完成空調設備運行的科學調控，顯著改善設備的運行性能，在保證設備安全運行的前提下，控制能源消耗、減少廢物排放[3]。但必須注意的一點是，建筑暖通空調節能設計過程中，需要確保建筑室內環境的溫度、濕度與通風等指標符合有關規定基本要求。

2.3 能源利用的最大化

以建筑暖通空調設計為例，在具體設計工作中必須全面落實能源利用最大化的基本原則。首先，設計工作人員需要對暖通空調設計方式進行優化與創新，結合實際情況合理采用電氣工程技術，在進一步提高空調系統運行效率的同時，實現能源消耗的有效控制。其次，在建筑暖通空調設計過程中，需要切實貫徹資源循環利用的基本原則，也就是設計工作人員高度重視空調可循環與可再利用系統設計。比如，結合空調系統科學設計熱回收系統，從而完成熱量回收處理；根據空調機組情況設計地源熱泵系統，促進能源的重復利用。

3 建筑暖通空調設計現狀

3.1 冷熱源與末端系統設備選型

縱觀建筑暖通空調節能設計實際情況，其中普遍存在的一項重要問題為冷熱源及末端系統的選型不當。針對建筑空調系統設計而言，空調的冷熱源是最為關鍵的一部分，其產生的能源損耗占比偏大，所以通過采用類型適宜、合理的空調冷熱源，有利于減少能源損耗，控制建筑暖通空調工程的成本投入。但是建筑暖通空調設計過程中，忽略了對各項影響因素進行分析研究，比如集中熱源選擇過程中未能優先考慮城市熱源，忽略了工業余熱與廢熱的使用，也未能根據實際優先考慮使用太陽能、地熱能等相關可再生能源[4]。此外，空調箱有關末端設備的選型也存在著問題，比如空調箱的選用，需要結合空調系統負荷計算得出的結果，然后確定風量、風壓以及冷熱量等，最后選用類型適宜、性能優越的末端設備。

3.2 參數設計

設計參數直接關系到建筑暖通空調系統的節能性，然而在暖通空調系統設計過程中容易發生設計參數不合理問題。通過分析有關資料可知，基于加熱工作狀況下，建筑室內溫度降低1℃，就可以使能源損耗減小5%～10%；基于制冷工作狀況下，建筑室內溫度升高1℃，就可以使能源損耗減小8%～10%。根據建筑暖通空調設計實際情況，在設計過程中未能重視建筑室內溫度計算，也忽略了當地自然氣候與建筑外圍結構等條件，導致暖通空調設計參數不合理[5]。而在建筑暖通空調系統安裝運行之后，容易發生冷熱不均勻與熱負荷過大問題，嚴重影響了暖通空調性能的發揮，也造成了較大的能源損耗。

3.3 空調系統設計與控制

在新時代背景下，隨著新型節能技術與可再生資源的推廣應用，必須結合實際情況科學調整空調系統，以確?？照{系統的高效運行，降低能源損耗。但是在建筑空調系統節能設計過程中，未能重視新節能技術與新能源的研究，造成空調系統設計缺乏合理性，甚至對空調的運行性能造成了負面影響，從而產生較大的能源損耗。

建筑暖通空調系統的靈活控制指的是可以結合具體狀況完成溫度、濕度等指標的科學控制，從而確保暖通空調系統處于最佳運行狀態，降低能源損耗。但是在建筑暖通空調系統節能設計工作過程中，不同環境條件、不同工作狀態下，對于暖通空調的控制要求有所區別，若是設計工作人員未能掌握具體控制方法，就會直接影響到空調自動調節功能，難以結合建筑室內溫度、濕度等指標及時調整空調系統運行參數，最后導致出現能源損耗。

4 建筑暖通空調節能優化設計的有效策略

4.1 空調運行模式設計的優化策略

從建筑暖通空調系統節能設計方面分析，需要對空調系統的運行模式進行科學設計，以切實保證空調系統的安全、高效運行，同時能夠減小空調系統設備產生的能耗。傳統建筑暖通空調采用的是非變頻運行模式，盡管能夠進行建筑室內溫度、濕度等的有效調節，但是產生的能耗比較多。在新時代背景下，應在空調系統運行模式設計過程中引入變頻技術，從而達到空調系統運行節能目的。針對空調系統變頻技術的應用，需要結合實際情況對空調運行參數實施科學設計與合理調整，在參數設計階段應綜合分析氣象因素、環境因素，尤其是建筑室內環境控制各項參數、空調機組運行參數等，然后對所有參數實施系統化動態式調整，從而保證空調系統設備的高效運行。

4.2 空調供水設計的優化策略

冷卻水與冷熱水系統作為建筑暖通空調供水系統設計中的一項關鍵內容，在節能設計過程中需要注意以下4 點：①在空調系統中機組供水設計階段，需要高度重視供回水和冷凍水的溫度之差，使溫差控制在規定允許的最小數值。②在供水系統設計過程中，需要設計采用封閉循環模式，在降低供水輸送能耗的前提下，保證空調系統設備的長期使用。③前期設計階段，應結合實際情況提前分析研究空調系統設備后期運行與保養工作?，F階段，可以選擇一泵到頂的設計方法，保證空調供水系統后期保養的有序進行。④在進行供水系統設計時，需要重點分析供水設計方案的合理性與節能性，特別是水資源相對短缺的地區，應在供水設計中選擇冷卻塔循環模式，其可以適當縮小循環水泵揚程，從而達到節能目的。

4.3 通風系統設計的優化策略

考慮到不同建筑工程項目對通風的要求有所區別，所以在空調通風設計的過程中，必須以建筑項目及用戶實際需求為立足點。比如，建筑用戶關于暖通系統的要求相對偏低，則在進行通風系統設計時應以滿足室內溫度、濕度等條件的前提下，采用全空氣空調設計方式。與此同時，在空調通風設計過程中應適當增加變風量，嚴格控制空調系統的總風量，做好風量的精準調節與控制。但是必須注意一點，空調的通風設計需要重視自然通風設計，促進自然通風和空調通風之間的協調。結合建筑工程項目實際情況，實現自然通風的科學化設計，在一定程度上減少電氣設備的使用，在不消耗資源的前提下就可以完成建筑室內環境溫度、濕度等的調節。通過分析自然通風設計效果可知，自然通風并不會消耗能源，具有良好的節能效益，而且自然通風綠色、健康，能夠為建筑用戶創造健康的生活環境。

4.4 熱回收裝置設計的優化策略

在暖通空調系統運行階段，各項設備的長期運行容易形成較多的熱量，而這些熱量的流失從某種意義上而言就是能源浪費。為了能夠完成暖通空調設備余熱的合理回收，應結合實際情況科學設計熱回收裝置，可以利用各種載體實現熱量的有效傳遞與回收，最后通過轉化再利用，就能夠在較大程度上降低空調機組冷熱源的能源損耗，同時在空調節能控制的前提下，實現了建筑室內溫度與濕度等指標的調節控制?，F階段，在建筑暖通空調系統節能設計中，主要是通過熱泵系統、蓄冷蓄熱系統以及換熱器等相關單元模塊實現熱回收裝置設計。若是熱回收系統選擇的是冷凝熱回收設計形式，需要將熱水系統與制冷機組進行合理結合使用，從而在回收適量余熱之后，就能夠將余熱進行生活用水加熱處理，完成了多余熱量的回收利用，降低了熱水電能產生的能耗。

4.5 科學使用可再生能源

在綠色低碳環保理念積極倡導背景下，需要高度重視建筑暖通空調節能設計水平與效果的提升，同時加強可再生能源的高效利用。目前，可再生能源在建筑暖通空調節能設計中的應用已是一種必然趨勢，尤其是太陽能與地熱能等的應用最具代表性。以太陽能為例，設計工作人員應結合實際情況積極采用太陽能集熱板與光電板等相關設備，完成太陽能的收集，然后通過光電轉化設備使太陽能轉化成電能，從而為空調設備的運行提供充足動力。此外，地熱能已經成為建筑工程中使用的一種重要新能源，所以應在建筑暖通空調系統設計中推廣應用。在具體設計階段，需要建立地下熱泵系統，促進地熱能源的高效轉化，使空調設備運行時可以把低溫地熱能源轉化成高溫地熱能源，從而顯著強化暖通空調系統制冷與制熱效果，既能滿足建筑室內溫度、濕度等的調節控制要求，也減少了暖通空調設備能源損耗。

4.6 推廣使用智能化技術

隨著我國科學技術的不斷進步與快速發展，智能化自動控制技術在建筑暖通空調系統中的應用已經成為重要發展趨勢。現階段，在暖通空調系統節能設計中采用智能自動化控制技術，不但可以對暖通空調系統各項設備的實際運行狀態進行監測，也可以實時完成監測數據信息的采集與分析，從而對建筑室內溫度、濕度以及通風等進行合理調整，顯著提升建筑暖通空調系統運行水平。除此之外，仿真模擬技術能夠有效提升建筑暖通空調節能設計效果，依托于仿真模擬技術可以實現暖通空調各項設備能源損耗等展開分析，然后為設備參數調整提供依據，改善暖通空調系統運行性能，確保暖通空調系統的節能效果。

5 結語

建筑暖通空調系統的節能優化設計，能夠顯著改善建筑室內溫度、濕度以及通風條件等，減少暖通空調系統運行過程中產生的能源損耗?；诖?，設計工作人員必須嚴格貫徹節能環保等原則，科學、有效落實暖通空調系統的節能設計工作，從而最大限度降低暖通空調系統運行階段形成的能源損耗。