建筑采暖通風空調工程的節能減排措施研討

李少志

（中電建建筑集團有限公司）

1 引言

相較于其他行業，建筑行業的工程施工周期較長、施工過程中產生的能耗較高，是傳統的高耗能行業。采暖通風空調工程是建筑工程中的子工程，涉及采暖、空調、通風等環節。為保持建筑室內舒適的居住環境，采暖通風空調系統在建筑工程中大量使用，保持建筑室內恒溫恒濕的環境，將相對封閉室內的污濁空氣排出到室外，實現室內外空氣對流與通風換氣。建筑采暖通風空調系統的工作能耗量約占建筑能耗的30%以上，且在極端氣候條件以及居住舒適度要求提高的情況下，建筑采暖通風空調系統的能耗量呈現出逐年增長的趨勢，已經成為建筑行業節能減排的重要關注環節。探究建筑采暖通風空調工程高能耗的根源，一方面在于建筑采暖通風空調工程的技術應用、設備選型等存在高能耗、低效能特性；一方面在于對建筑所在區域的自然環境條件利用不夠充分，建筑室內恒溫恒濕保持難度較大，造成建筑采暖通風空調系統長時間運行。當前，節能減排理念以及相關技術方法在建筑采暖通風空調系統中的滲透不夠、應用不足，有必要對建筑采暖通風空調系統的節能減排設計存在問題進行深入分析，提出具體的節能減排措施，助力建筑采暖通風空調工程節能減排，在保障建筑室內居住環境舒適度的情況下，提高系統運行效率，降低運行成本與運行能耗。

2 暖通系統節能減排的意義

城市化進程不斷加快使得建筑能耗問題日益突出，建筑采暖通風空調工程中的采暖、通風、空調等均是高能耗構成，將節能減排的理念與措施引入并應用到建筑采暖通風空調系統中，優化系統設計與設備選型，可以有效提高建筑采暖通風空調系統的工作效率與能源利用率，緩解建筑行業高能耗、低效能問題[1]。建筑采暖通風空調系統節能減排的具體意義如下：

1）提升節約環保效能

建筑采暖通風空調系統節能減排體現在系統節能設計與設備優化選型等方面，其具體實施應當立足節能、減排、綠色、環保等中心目標，實時、動態跟蹤監測建筑采暖通風空調系統的運行情況與工作狀態，自動分析建筑采暖通風空調系統的各個部件構成以及功能模塊運行是否正常，及時發現建筑采暖通風空調系統中運行異常的功能模塊與零部件，并加以調試、更換、優化，提高建筑采暖通風空調系統的工作功能與性能。在節能減排的目標要求下，建筑采暖通風空調系統應嚴格控制系統與外部大氣環境、水環境等交換過程的綠色性，科學管控建筑采暖通風空調系統運行期間產生的廢水廢氣在不經過任何處理的前提下排出到自然環境中，影響當地大氣環境與水環境的安全性與環保性。將節能減排技術和污水控制技術引入并應用在建筑采暖通風空調系統設計中，通過污水控制技術中的凈水裝置對建筑采暖通風空調系統產生的廢水加以過濾等處理后，再將廢水排放到自然環境中，以免未經處理的廢水污染周邊地表與地下水質。除污水控制技術外，各類建筑采暖通風空調系統排出氣體的處理工藝、回收利用工藝等的引入與使用同樣會減少建筑采暖通風空調系統運行給周邊自然環境與生態系統帶來的污染與破壞，切實提高建筑采暖通風空調系統的節約環保效能。

2）促進建筑采暖通風空調系統技術創新

早期建筑采暖通風空調系統中采用的技術與設備效能低下、能耗較高，長時間使用會造成資源能源浪費、自然環境污染，不利于節能減排目標的達成。將節能減排相關理念與舉措引入到建筑采暖通風空調系統中，對原有的技術與設備進行更新、迭代、升級，可以推動建筑采暖通風空調系統功能進一步提升。例如，在建筑采暖通風空調系統中，根據住戶的實際需求，合理調整空調系統的采暖方式，通過建筑采暖通風空調系統技術創新為住戶提供更加多樣化的采暖服務[2]。

3 暖通系統節能減排設計存在的問題

建筑采暖通風空調系統的節能減排設計影響著建筑采暖通風空調系統的實際運行能耗量，也影響著建筑內住戶的居住體驗。當前建筑采暖通風空調系統中的節能減排設計不到位，不少設計以及技術應用仍處于起步階段，導致具體的應用環節存在一些問題。例如，對于建筑采暖通風空調系統而言，其進出風口的設計直接影響著室內外氣流交換效能、氣流擴散效果，也會對空調系統工作產生的噪聲有一定影響。合理的進出風口設計可以為室內空氣流通與室內外空氣交換提供更合理的路徑，將室內相對污濁的空氣及時排出，為住戶提供清新的空氣環境。但是不少建筑采暖通風空調系統設計與安裝時，將進風口與出風口的位置布設得過于靠近，風口設計也不合理，更有一些建筑風口位置與建筑所在地的主要風向不對應，上述建筑采暖通風空調系統設計均會導致室內外對流不暢、氣體交換效能低下，影響建筑采暖通風空調系統節能減排的實質性效用。設備選型是節能減排的重要環節，在選型時要重點考慮建筑所在地的氣候環境條件以及建筑的層高、朝向等，更好地匹配建筑所在的氣候特征與環境特征，減少建筑采暖通風空調系統投入使用后的熱工消耗。建筑采暖通風空調系統中裝飾材料的性能也會影響建筑采暖通風空調工程的實際工作能耗，不利于節能減排目標的達成。

4 暖通系統節能減排具體措施

4.1 使用清潔能源與再生速度快的能源

在節能減排時，可從能源這一源頭進行優化，為建筑采暖通風空調系統提供更加清潔、可再生速度較快的能源，減少不可再生能源的消耗。例如，利用建筑頂部的空地布設太陽能光伏發電系統，太陽能光伏系統具有安裝簡單、維護率不高、能源轉換無污染、經濟性高等優點，可以為建筑采暖通風空調系統提供充沛的清潔能源。除為建筑采暖通風空調系統提供源源不斷的清潔能源外，太陽能加熱板的應用也可對建筑采暖通風空調系統中的熱力管道進行加熱，為建筑采暖通風空調系統提供太陽能加熱的熱水。在具體實施時，太陽能光伏發電系統的布設與安裝應該充分考慮區域氣候環境條件、建筑層高、朝向、結構與規格等要素，優選適宜規格的光伏陣列，合理布設朝向，為建筑采暖通風空調系統提供電能以及暖氣供給。清潔能源與再生速度快的能源眾多，建筑采暖通風空調工程設計與實施人員不應局限在太陽能，應該充分借助當地的清潔能源如風能、水能等為建筑采暖通風空調系統提供清潔能源，助力建筑采暖通風空調系統節能減排。

4.2 空調冷凍水系統優化

冷凍水系統優化是建筑采暖通風空調系統節能減排的一項重要舉措，也是對現有冷凍水系統的一項大面積變革。早期冷凍水系統采用兩管制水，其工作原理為，依托管制水自然循環為建筑室內制冷供熱，工作流程簡單，能耗相較而言也較高，但兩管制水無法為住戶提供更加便捷的供熱制冷交替使用模式，尤其是對于面積較大的建筑，若是住戶想要在不同分區設置不同的供熱制冷模式，兩管制水將無法滿足。將四管制水引入到冷凍水系統中對建筑采暖通風空調系統進行優化，在四管制水下，住戶可以根據自身需要，對住宅內的不同分區自行設置空調系統的制冷與供熱模式，滿足住戶個性化設置室內溫濕度的需求，降低建筑采暖通風空調系統的實際工作能耗。

4.3 空調水循環系統優化

空調水循環系統是冷卻水換熱并經降溫，再循環使用的給水系統。空調水循環系統中的管道選材以及管道布設安裝均會影響建筑暖通空調系統的節能性。在管道材質選擇方面，應根據暖通空調實際運行時的水壓與溫度，對管道的耐腐蝕性等規格參數進行科學測算，根據測算結果選擇適宜的管道材質。同時，為避免建筑工程暖通空調系統后期使用時管件安裝產生的各類矛盾，可將暖通系統所需的測壓裝置配件以及風管等也采用預埋安裝的方式，從暖通設計層面減少后續施工中不必要的重復工序，確保預埋管件穩定運行。管道的坡度、走向、高度等設計也應結合建筑結構以及室內布局情況優化設計，減少水循環失效現象。此外，應定期對空調水循環系統進行清理，并按照污水排放標準對空調水循環系統排放的污水進行處理與管控，以良好的水循環水質與合理的管道布局提高建筑暖通空調系統的節能性[3]。

4.4 新風系統的熱回收

新風系統是現代建筑中常用的通風換氣系統，其通過良好的循環與過濾機制將室內污濁的空氣排放到室外，并將室外的空氣吸取、過濾、除濕、加濕后收入高效熱回收器中，實現室外空氣的粉塵過濾，并將其調節為與室內溫濕度大致相當的空氣傳輸到室內，整個過程不消耗其他能源，且可以實現室內外的通風換氣，始終保持室內空氣的潔凈度與新鮮度。新風系統中增加電子除塵器，可以捕捉非常小的顆粒的灰塵，而這個灰塵的范圍內大部分都是細菌、病毒、煙塵，或者是異味，通過電子除塵器過濾掉上述灰塵與異味；同時，新風系統的加濕設備可以加濕達到40%左右的相對濕度，為住戶提供舒適的空氣環境。建筑暖通空調系統節能設計時，應更多地引入新風系統以及高效的熱回收機制，減少暖通空調系統通風換氣的能源消耗。

4.5 變頻技術的應用

在現代化暖通空調系統中，變頻技術的應用具有較強的必然性。通過變頻技術，既可彌補空調系統的工藝問題，也可減少能源消耗，降低運行成本。一般情況下，空調系統僅按照事先設計的額定功率運行，在負荷較低的情況下，如果設備仍以額定功率實行全負荷運行，那么必然產生能源浪費。通過在暖通空調系統中應用變頻技術，就可實現空調設備的輸出功率隨著負荷的變化情況而有所調節，發揮節能減排效果。結合空調的實際負荷狀況，適當改變風流量或者水流量，實現節能目標。

4.6 樓宇控制系統的應用

樓宇控制系統（Building Management System）基于設備控制系統，其中重點監視及控制的對象為通風空調系統，樓宇控制系統通過系統冷凍水溫度的設定，能夠對冷水機組的壓縮機，冷凝器進行分級調配運行，在末端負荷較小的情況下，停止相應壓縮機的設備運行，起到節能的效果。樓宇控制系統對VRV(VRF)系統的控制同樣體現在系統末端負載較小的情況下，不僅對空調外機壓縮機的工作數量起到控制，在外機串聯的情況下，可以控制外機的啟停數量，實現節能目標。

5 結語

在綠色建筑、節能環保等理念下，節能降耗是建筑采暖通風空調工程實施的必然要求。建筑采暖通風空調工程設計與實施應當著眼于節能減排技術的應用、清潔能源的利用、廢水廢氣處理與回收等方面，通過設備科學選型與節能減排技術的引入，切實提高建筑采暖通風空調工程的經濟性與節能性。