探讨暖通空调节能设计与措施

【摘要】建筑工程的发展带来了大量的配套技术的发展。其中暖通工程就是建筑工程中不可忽视的一项施工内容。暖通工程主要为提高人们居住及办公的舒适度，因此消耗了大量的资源。笔者结合当前暖通工程中空调设计和施工中存在的问题，对暖通工程节能设计问题进行了分析和阐述，希望能提高暖通空调的节能能力，实现资源保护和节能降耗的社会目标。

【关键词】暖通工程；节能降耗；空调设计；施工技术；优化措施

【Abstract】Development of construction projects has brought a lot of supporting the development of technology. One is the construction of HVAC engineering construction projects can not be ignored content. HVAC works mainly to improve the comfort of people live and work， and therefore consume a lot of resources. The author with the current problems in air conditioning HVAC engineering design and construction in the presence of energy-efficient HVAC engineering design problems are analyzed and explained， hoping to improve the HVAC energy saving ability to achieve social objectives of resource conservation and energy saving.

【Key words】HVAC engineering； energy conservation；Air-conditioning design；Construction technology；Optimization measures

1. 前言

随着当前经济的不断发展，人民生活水平日益提高，所以对居住及生活环境的要求也在不断提升。其中暖通空调的大规模应用就是当前建筑工程的一项特点。但是由于我国在资源的储量和开发量上有着较大的差异，导致我国资源紧张状态依旧没有改变。每当冬夏两季到来，用电量达到高峰，暖通空调都会对电力资源带来较大的负担。所以在暖通空调中增加节能设计成为当前暖通空调节能减负的重要内容。

2. 暖通空调节能设计中存在的问题

当前建筑工程中暖通工程在节能实际使用中并没有达到完全的节能效果，主要原因和表现如下：

2.1设计人员重视程度不够， 技术能力不足。

事实上，无论是工业建筑还是民用建筑，暖通空调的设计结构以及设计人员的技术能力决定了暖通工程的节能效果。但是在当前的建筑工程中，设计人员对于暖通空调的节能设计方面重视程度明显不够。这就导致我国建筑工程中的暖通空调虽然前期投资较小，但后期使用能耗较高。如果长时间使用，将增加建筑工程的能源负担。同时，作为暖通空调的技术设计人员，不仅需要精通本专业的知识，还需要了解相邻专业的知识，比如生态规划、水资源利用和循环工程、能源工程、电气自动化、景观结构设计、再生资源利用等专业。但是在当前的暖通空调节能设计中，这些专业知识没有得到很好地融合。导致暖通空调的节能设计具有一定的专业偏差。体现了设计人员技术能力的不全面。

2.2节能设计实现能力相对落后。

在当前的暖通空调节能设计中，虽然表面上提倡节能降耗的设计理念，但是在实际的工程设计中，由于经济成本、施工技术能力等原因，设计师的节能理念和设备的节能技术设计会被限制。暖通空调的节能设计是一项系统性的工程，需要考虑空调设备对周围环境的影响、对资源的消耗和利用程度、以及空调与建筑工程的结构融合度等因素，所以要从整体进行考虑。但是我国目前许多工程，建筑工程的暖通空调设计部分在结构设计的时候采用传统的设计方式，没有与暖通空调工程师进行良好的沟通。这造成如果在工程后期进行节能改造，不仅要耗费资金成本，还会增加工程量。出于工期和施工技术能力等因素考虑，设计师只能按照传统的暖通工程设计方式进行设计，许多节能设计理念无法加入到工程中。

2.3节能评价的不统一。

近年来，市场上关于空调节能的理论逐渐增加。这给暖通空调的节能设计带来了一定的新思路和新理念。但是不可否认的是，暖通空调的节能设计并不是依靠几个新的设计思路就能实现的，而需要大量的节能实验检验并取得相应的节能技术报告和权威评价。但是当前我国在节能领域的市场评价上还存在一定的不足。不少企业以行业标准作为节能评价标准用于市场宣传，这给暖通工程设计者带来了一定的困扰。由于机器设备节能能力与工程节能设计不匹配造成的暖通空调整体工程节能能力下降已成为行业内的“隐藏的真相”。所以要想真正实现暖通空调的节能设计，需要对节能评价和市场上空调设备的节能能力进行统一标准的要求。

3. 暖通空调系能设计的优化措施

3.1合理选择设计参数。

对于暖通空调的节能降耗，需要设计人员从建筑整体角度着手，综合考虑建筑的结构与室内各项参数。从而合理的、科学的、高效的对建筑物暖通工程进行设计。暖通空调主要是实现室内环境的优化，包括调控室内空气质量、合理调节室内温度等。暖通空调的主要设计目标决定了其消耗能源的大项是室内制冷。由于我国北方地区冬季实行集中供暖，室内制热主要在南方应用。合理调整室内冷热符合是空调参数选择的主要内容，也是节能设计的重点内容。所以，在暖通空调节能设计中，要结合建筑物的室内结构设计、空气流通和循环能力以及建筑物墙体的保温能力等参数。合理计算建筑物热量流失散发的具体数据，以最小的能耗保证室内温度需求，从而实现节能目标。

其中，在暖通空调热力系统入口位置设计热量分布计算表，进行冷热总量计算：

QT=QS+QL

QT=H·m·L（h1-h2）

其中：QT是空气热量总数；QS是室内显热量，QL是室内隐热量；m是空气密度比重，大约在12.6Kg/m3左右，h1 是空气初焓值；h2是空气终焓值。根据房屋建筑材料的参数，设置合理的保温区间，并且结合计算出的冷热总量设置空调的启动值，以降低空调的电力消耗，实现节能效果。所以，设计人员需要结合建筑物的地理位置、建筑物建筑风格和建筑材料、房屋的冷热总量，合理搭配调整建筑物的暖通空调冷热负荷，明确周边环境参数对节能的效应，尽可能设计出以暖通空调带动建筑物整体保温的节能设计目标。

3.2提高使用高效率的空调设备和设计思路。

随着技术的发展，空调的效率逐渐出现了较大的差异。在市场上，节能效率较高的空调价格高于节能效率较低的空调。但是消费者由于技术经济能力和信息不对称等因素通常做出不科学的选择。因此设计者在设计暖通空调工程的时候，应推荐选择节能效率较高的空调设备。对于热交换器、水泵、风机等等设备，也需要结合实际情况进行选择，以提高系统的整体节能效率。同时，对于空调系统的结构和开放端口，需要进行科学的循环实验设计，以防止陷入冷热风循环低效率造成的能源高消耗陷阱。

3.3大力提行节能新技术的使用。

3.3.1环保能源的使用。

近年来，新能源的使用方式日益增加，因此暖通空调在设计的过程中也需要结合建筑物所在的地理环境，增加对新能源的使用程度。地热能作为一种清洁高效的新能源，可以在暖通空调中广泛运用。利用地热热源泵，冬季吸收地下深层次的热源，夏季向下释放热量，不仅可以实现热能的交换，也可以减少能源消耗，降低有害物质的排放。再有就是对太阳能的利用。我国不少地区已经兴建了太阳能发电站，太阳能是一种已经过长时间开发的环保能源，在太阳照射时间长、日光强烈的区域集中发电，用于暖通工程，可以降低对自然资源的消耗，也实现了对传统暖通空调的能耗环保改造。以高层住宅为例，可以在楼板东西立面以及楼顶层安装光伏电池板，固定太阳能电池板的钢结构，和楼体承重结构紧密连接在一起，由专业机构设计、安装，并经过了苛刻的重载荷和风载荷实验，安全可靠。光伏太阳能板发电性能强大，发电成本较低。此外，太阳能电池板还可以起到美观装饰的作用。此外，根据国家相关规定，对于太阳能发电享有电能补贴的政策，作为辅助热源用于电力消耗较大的暖通空调，可以弥补一定的电力费用空缺，使消费者和空调制造厂商以及建筑开发单位均获得好处。

3.3.2辐射空调技术。

（1）辐射空调是基于辐射供暖的设计理念，将暖通空调的节能设计上升到一个新的层面。辐射供暖（冷）是通过提升或者降低建筑物内部多层表明的温度，营造稳定的冷热辐射面来进行冷热交换的一种空调结构。辐射面可以设置在墙体围护结构中，也可以安装在天花板的表面上，通过提高围护结构和室内设备表面的温度来实现空气对流换热，达到室内温度转变的效果。通过实验调查，如果设计得当，辐射换热的效率比普通空调换热效率增强50%以上，也就是具有显著的节能效果。

（2）以日本为例，虽然其暖通空调的技术稍逊于美国，但节能意识冠居全球首位。在日本的暖通空调设计中，节能意识早已融入设计的全过程。在建筑工程中，设计师就有意识的与暖通工程设计师进行合理的沟通，依据日本法律规定的《节能设计标准》对建筑工程的暖通工程部分进行节能设计，充分预留了暖通空调节能改造的空间。如东京著名节能建筑Grand Front，其暖通空调的节能设计与室内设计有机结合在一起。在室内安装了节能效果较强的辐射空调（见下图），辐射空调与普通空调相比并非依靠调整设定室内温度，而是通过辐射调节人体体感与室内温度来实现节能目标。建筑物的商业办公室中，导入了可以对顶棚、地板、窗户及整个空间的辐射环境进行调节的空调系统。同时，室内也使用了自然冷空气交换设计，利用地下水及凉爽的室外空气等进行温度调节。实现了不需要经过热源处理，就足够用于辐射制冷的暖通空调设计，节能能力融入在设计师的奇思妙想中。

3.3.3废热回收技术。

暖通空调所谓的制冷制热技术在本质上是一种能量交换。将低温利用消耗能量的方式带入高温环境，置换出高温环境中的高温。暖通空调系统通过压缩机、冷凝器、冷却塔等装置实现建筑物的冷热交换。在当前许多建筑物中，不少废热被低效率的机械设备消耗掉或者在传输过程中流失掉，彻底消耗在交换过程中。因此，暖通空调可以增加该部分的设计，利用废热回收技术，实现有效的热循环，将废热通过管道重新利用，实现节能降耗。此外，废热是空调制冷加上冷负荷的综合体，因此在总量上要高于制冷量，如不循环利用，不仅浪费资源，还会造成空气污染，破坏居住环境。

3.3.4纵型蓄热槽技术。

在当前的商业建筑中，办公环境是冷热需求时间段最集中的地区之一。一般集中在商务九点到下午五点。依照传统的暖通空调，在用电高峰期集中供电，不仅增加了电力资源传输中的消耗量，还会对建筑物的电力线路造成一定的损伤。因此，通过连结式纵型蓄热槽就可以有效地实现电力负荷的平准化。简单说，就是通过在空调负荷较小的前一天夜里，制造出第二天白天空调要使用的冷热与温热，并将其储存在水或冰等媒介中，供第二天使用。连结式纵型蓄热槽，水箱被纵向连结成一列。通过在各层分散设置空调用水泵，可以减少电力消耗（输送动力）。这种技术可以通过在地下、竖井等位置设计水箱实现。而且这种设计方式将暖通工程与消防安保工程结合在一起，是对建筑设计理念的革新。一旦出现火灾事故，可以借助水箱中的水进行灭火，效率远高于当前使用的消防灭火装置。可见对于未来的建筑而言，兼具防灾功能的节能技术才是主流趋势，暖通空调节能设计也需要与其他专业紧密结合，不断进化。

4. 结束语：

当然暖通空调的节能设计需要经过大量的建筑设计和实证检验。但是我们相信，随着节能技术的提升，节能意识的增加，节能设计理念的不断更新，暖通空调节能设计方案也会变得更加科学合理。

参考文献

[1]于晓明，李向东，任照峰，王莉莉. 暖通空调系统几项重点节能设计措施探讨[J].《暖通空调》， 2007， 37（9）：89～98.

[2]丁炯， 暖通空调系统几项重点节能设计措施探讨[J].《建筑工程技术与设计》， 2015（34）.

[3]朱礼畅，进化！日本智慧城市中的节能建筑[J].《全文版：工程技术》， 2015（11）：94～94.

[作者简介] 姚彬（1982.9-），女，籍贯：河北邯郸，学历：大学本科，建筑环境与设备工程，职称：暖通工程师。