淺談大空間建筑暖通空調節能設計

劉春暉

（甘肅省建筑設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在功能性建筑需求量不斷增加的情況下，大空間建筑得到了更多的發展機遇，也面臨著更加嚴苛的施工要求。暖通空調系統作為大空間建筑的重要系統之一，其設計質量和節能效果將直接影響建筑建成后的使用效果，因而扎實做好大空間建筑暖通空調設計，尤其是節能方面的設計至關重要。基于此，本文介紹了大空間建筑的特點，分析了大空間建筑暖通空調節能設計的目的和需要遵循的理念，最后從冷熱水系統與風系統應用設計、清潔能源應用設計以及變頻系統應用設計三方面探討了大空間建筑暖通空調節能設計，以供參考。

1 大空間建筑的特點

與常規建筑相比，大空間建筑具有以下顯著特點：第一，大空間建筑的內部通常擁有較高的高度和較大的空間，可以在室內形成一定的溫度差異梯度，模擬外部的風速變化等，這些都會對建筑室內的溫度和空氣流通產生影響。第二，由于大空間建筑在使用階段會出現人員數量較多且較為集中的情況，尤其是大型的體育場館、音樂廳、劇院等，其進出通道會較多，因此大空間建筑的暖通空調系統運行負荷也會相應集中，要根據實際情況做好制冷、供暖、通風，以上均對大空間建筑的節能設計提出了更為嚴苛的要求[1]。第三，大空間建筑的不同功能分區較多，其暖通空調系統的需求也不盡相同，比如劇場的外立面通常比較小，為了保證通風必須采用暖通空調加強新鮮空氣集中供給，因而針對暖通空調的新風系統要求會較高。

2 大空間建筑暖通空調節能設計目的

2.1 減少能源浪費，提高設計水平

目前，在建設環境友好型社會和貫徹落實環境保護的背景下，對多項能源使用標準和節能設計指標提出了新的要求。對于大空間建筑的暖通空調系統節能設計而言，作為建筑中不可或缺的重要組成部分，在滿足供暖、通風需求方面發揮著關鍵作用[2]。但是，在暖通空調系統的實際設計中，會不可避免地消耗一定量的能源并形成一些溫室氣體，這與現階段要求的節能型城市發展理念并不相符。倘若在大空間暖通空調設計中融入節能和綠色環保，優化系統設計，科學選用施工技術，就能夠降低暖通空調系統實際應用中產生的能源消耗，從而促進大空間建筑的設計水平。如表1所示，加強大空間建筑暖通空調系統節能設計，可以在多環節減少能源消耗。

表1 某大空間建筑暖通空調節能設計應用效果數據

2.2 做到可持續發展，符合社會發展趨勢

現代社會發展迅速，對功能性建筑的節能設計也提出了更高要求，加之建筑行業在新型施工技術和施工理念方面取得了一定的成果，因而針對大空間建筑暖通空調系統的節能設計受到了社會各界的廣泛關注。借助暖通空調系統節能設計，可以改善建筑室內的空氣質量、長期保持建筑室內的溫度和濕度，保障人們使用大空間建筑的舒適度。但隨著暖通空調系統使用頻率的不斷增加，環境污染問題也隨之而來。對此，為落實可持續發展理念，符合社會發展趨勢，提高能源實際利用效率，加強暖通空調系統節能設計就成為了大空間建筑設計的關鍵內容之一，這對于建筑行業真正實現可持續發展具有重要影響。只有具備節能、綠色、環保效果的大空間建筑暖通空調系統，才能滿足可持續發展理念的社會需求。

3 大空間建筑暖通空調節能設計理念

3.1 低碳設計理念

目前，大空間建筑暖通空調節能設計中最為常見的問題之一就是碳排放過量。為有效解決此類問題，在最大限度上減少建筑碳排放，要在實際的大空間建筑暖通空調設計工作中嚴格遵循低碳設計理念。低碳設計主要是通過持續減少大空間建筑的暖通空調能耗使用量，在避免環境污染問題的同時實現節能的目的，并且使周圍環境與大空間建筑更加和諧。另外，遵循低碳設計理念可以針對大空間暖通空調系統的節能設計起到相應的約束作用，一旦違反此項理念或是在節能設計中未能有效遵循該理念，則可能出現不滿足大空間建筑節能管理要求的情況。因此，為確保大空間建筑節能設計能夠取得良好效果，在設計階段要對材料選用、施工技術選用等給予更多重視，在后續的工作中要始終遵循低碳理念。

3.2 可循環設計理念

在大空間建筑的暖通空調系統節能設計階段，要從多方面、多角度考慮和分析施工階段可能使用的多種材料，并且注重施工材料浪費及施工材料剩余等情況。倘若針對剩余的施工材料未能加強合理性設計與利用，不僅會增加設計和施工建造的多環節成本，嚴重時甚至會產生程度不一的污染問題。據此，大空間建筑的暖通空調系統設計人員要在工作期間遵循可循環設計理念，以實現不同施工材料、不同能源的可循環利用，從源頭上減少材料和能源的浪費[3]。

3.3 協調設計理念

從暖通空調系統的實際應用角度分析，在大空間建筑的暖通空調系統設計階段，要以實際應用為出發點，遵循協調設計理念，即全面、系統分析暖通系統、通風系統、空氣調節系統之間的協調設計效果。由于前述三個系統共同屬于暖通空調系統節能設計的重點內容，在不同的實際情況下或是不同的應用場景中需要各自發揮應有的功能和作用，才能保證大空間建筑的整體使用效果。因此，節能設計階段要對前述三個系統處于不同情況下的配置關系予以協調化處理，只有確保三個系統可以實現正常運行與相互協調支撐，才能為大空間建筑的暖通空調系統節能設計奠定良好基礎，從而促使建筑節能設計水平實現全面提升。

4 大空間建筑暖通空調節能設計

4.1 冷熱水系統與風系統應用設計

在設計大空間建筑的暖通空調系統過程中，冷熱水系統和風系統的節能設計（見圖1所示）十分關鍵。要想充分體現節能設計的良好效果，就必須加強冷熱水系統的節能設計，使冷熱水系統與風系統實現穩定、高效的協調支撐關系。對此，節能設計人員可以利用溫度差，使溫度差在供回水與冷凍水之間發揮節能作用，一方面能夠保障暖通空調系統的運行效果，另一方面可以有效降低能源消耗，如圖1所示。另外，節能設計人員可以嘗試選用閉式循環模式，使冷熱水系統與風系統在實際使用階段縮減運行時間以降低能耗[4]。現階段，在多數地區的大空間建筑暖通空調節能設計中，一般會選用一泵到底模式以優化暖通空調系統節能設計效果，能夠有效縮減系統運行時產生能源消耗成本，從而確保暖通空調工程的綜合使用成效。除此之外，節能設計要根據大空間建筑的所處地區情況，如地理條件、氣候特征等組織展開合理性設計，以此保障冷熱水系統與風系統在暖通空調系統中發揮應有的作用。

圖1 冷熱水系統與風系統的節能設計示意圖

4.2 清潔能源應用設計

從節能設計的角度出發，以大空間建筑的暖通空調系統需求為核心，加強清潔能源，尤其是太陽能的節能設計應用，可以真正達成節能減排和環境保護的目標。對此，大空間建筑的暖通空調系統設計人員可以從兩種形式出發，一種為主動式，另一種為被動式，以完成節能設計下的太陽能供暖系統，如圖2所示。針對供冷系統的節能設計也可以使用兩種方法，即利用太陽能作為驅動機械裝置的能源，以此達到供冷循環驅動的節能設計目的，減少太陽能產生的熱量損耗；或是直接利用太陽能的熱量，實現吸收式制冷，并在實際應用中達到降低大空間建筑室內溫度的節能設計目的。利用清潔能源完成供冷系統的節能設計，一方面不會消耗過多的其他能源，可以在源頭上實現減少能源消耗量；另一方面供冷系統在實際運轉階段產生的噪音會較小，可以避免出現較大的噪聲污染，不會影響人們正常使用大空間建筑[5]。此外，利用太陽能對大空間建筑的暖通空調系統進行供暖與供冷節能設計，還能夠節約一定量的施工成本，有助于保障大空間建筑的經濟效益。

圖2 暖通系統太陽能節能設計示意圖

4.3 變頻系統應用設計

變頻技術已經是大空間建筑暖通空調系統中不可或缺的關鍵技術，正是由于變頻系統的高效運轉，才能從全方位、多角度處理暖通空調系統的應用問題和滿足大空間建筑的多樣化使用需求，從源頭上降低暖通空調系統的運行成本，避免能源消耗大幅提升。從暖通空調系統的常規使用情況可以看出，該系統內部的機械設備，如水泵供電裝置，能源消耗量在大空間建筑的總體能源消耗量中占比20%左右，倘若沒有加強節能設計，則容易由此加大能源消耗問題，不利于暖通空調系統實現節能減排的運轉目標。為避免前述情況發生，節能設計中要合理化、科學化、高效化應用變頻技術，改善能源消耗嚴重的實際問題。應用變頻技術的過程中，設計人員要根據大空間建筑的暖通空調系統實際情況，優化變頻系統運行機制、提高暖通空調系統的完整性，針對不同速率加強機械設備管理和控制。這樣不但能夠確保暖通空調系統的實際運行效能，還可以實現針對能源消耗嚴重問題的全面控制，從而滿足大空間建筑的節能設計要求[6]。因此，在設計大空間建筑暖通空調系統的過程中，加強變頻技術優化設計，對于保障暖通空調系統的實際應用效果和減少能源消耗有著不可忽視的重要作用。

5 結束語

總之，為保證大空間建筑的使用效果，滿足節能減排和環境保護的相關要求，在設計階段針對大空間建筑做好節能方面的管控意義重大。要想扎實做好節能設計，特別是大空間建筑暖通空調系統節能設計，必須要遵循低碳設計、可循環設計、協調設計等理念，科學、系統、全面分析大空間建筑節能設計的規范和標準，最大程度在實際運行中達到減少能源消耗的目的，在滿足大空間建筑采暖、通風需求的同時，實現節能減排和降本增效的設計目標。因此，本文提出，要充分考慮大空間建筑的特點和暖通空調系統使用要求，加強冷熱水系統與風系統、清潔能源、變頻技術的應用設計，使節能理念和綠色環保理念體現在暖通空調系統設計上。