浅析建筑节能在暖通空调工程中的应用

李晓伟

摘 要：随着人们对环境保护及能源需求越来越高，人们对环保技术及其产品在新世纪营造自己居住环境过程中对建筑的设计与建造提出了更高要求，绿色建筑即指建筑设计建造及使用过程中充分考虑环境保护及能源要求，在满足建筑的各种功能同时有效的节约能源保护环境，即利用绿色建筑的设计来体现可持续发展需求，在设计过程中强调能源利用的集约化，结合当地气候环境来减少各种资源和材料的消耗，并充分考虑如何有利于建筑通风而不滥用空调通风系统。

关键词：暖通空调；建筑节能；系统优化

1 前言

节能对于我国现代化建设来说，具有重大的意义。因此节能降耗成为空调系统设计、施工的关键环节。本文就暖通空调系统中的建筑节能做了简要的分析。

2 暖通空调建筑节能的原则

2.1 节省

节省原则即节省能源和节约材料。其包括在整个空调系统内涉及的制冷机、水泵、风机以及控制系统等方面的初投资过程中对原材料以及能源涉及材料的运行费用的节省，其应涉及整个空调通风系统的所有环节，而不是其中某个环节，对于新型的绿色建筑来说其暖通空调系统还应充分与建筑物围护结构、室内照明等与暖通空调系统之间的相互关系。

2.2 保持良好的自然环境

对自然资源的利用程度在很大程度上体现暖通空调设计的优劣，对于绿色建筑而言，能否使建筑物周围保持良好的外部环境直接影响到建筑物内暖通空调系统的效能能否充分发挥出来，要实现这一目标，设计过程中应充分保持建筑外围洁净的空气、水源以及土壤，实现建筑物不受到不良自然环境的危害及侵袭，由于树木及水可以为建筑防风、遮阴、蓄水，因此水和植物被广泛的引入建筑内部空间。

2.3 采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式

当前，我们应采用新型节能舒适健康的空调方式。空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。

3 暖通空调中建筑节能的措施

3.1 建筑规划与设计

合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计；合理设计建筑形体，以改善既有的微气候；合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分，主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时，可借助相关软件进行优化设计。

3.2 围护结构

建筑维护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有分本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%。通过改善建筑围护结构的热工性能，在夏季可减少建筑冷、热消耗。首先，提高围护结构组成部件的热工性能，一般通过改善其组成材料的热工性能实现，然后，根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，选择围护结构组合优化设计方案。最后，评估围护结构各部件与组合的技术可能性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。

3.3 提高总的能源利用效率

节能建筑与绿色建筑是密不可分的，绿色建筑的含义为在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材） ，保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与和谐共生的建筑。

3.4 采用太阳能供热系统

太阳辅射的年平均有效功率很低，在我国北部的平原地区达0.1kw/m2，难以直接利用。太阳能供热系统就是利用品质较低的太阳直射辐射能或大气散射辐射能为建筑環境供热的新型能源系统。太阳能供热系统的主要组成部分是太阳能集热器。通过对几种型式的太阳能集热器的测试表明：在我国北部的地理气候条件下，最适宜用于房间供暖的集热器是平板式集热器，工作温度在300C～900C范围内，其主要优点有两个：（1）不仅能利用的太阳的直射辐射且能充分利用大气的散射辐射；（2）便于安装，节省费用。可在原有建筑物屋顶的适当方向安装上平板式集热器。太阳能供热系统需配置季节性蓄热装置，将夏季日照充足时的太阳能蓄存起来，在需要时为建筑环境供热。因此，太阳能供热系统方面的工业，同大型蓄热装置的研究、发展与试验性建筑工业紧密相关。太阳能供热系统的运行经济性是十分显著的，其全部费用基本由投资费用决定，运行费用仅限于循环泵所耗能和维持正常的管理和检查的费用。

4 建筑暖通空调系统优化方法

4.1 控制策略的优化

空气处理机的DDC（Direct Digital Control，直接数字控制）通常采用PID（比例-积分-微分）控制，选择合适的PID参数对空调系统的稳定运行是非常关键的。PID系数高，空调对室内温度波动的反应特性曲线陡，达到设定温度的过渡过程较短；相反PID系数低，达到设定温度的过渡过程较长。但并不是PID系数越高越好，否则易引起DDC控制系统失稳，表现为室内温度的振荡和水侧的电动调节阀周期性的来回运动无法在固定开度上运行。

4.2 控制权的优化

通常BA遵从的是中央控制站集中管理的原则。有时也有其不便的一面。在某些场合（如会议室）将空调、通风系统的参数的设定功能放置在现场可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供这样的功能，需要专门部件来实现。这类功能接近VRV（Variable Refrigerant Volume）控制面板的设定器给房间的使用者带来极大的便利和舒适性，必要时应积极采用。

4.3 直接数字控制器（DDC）的优化

主流BA系统供货商都能提供大中小不同处理能力的DDC，冷冻机房、热力站监控点是密集场合应优先采用大型控制器，以减少故障率和控制器间的通讯。对空气处理机、新风机、通风机一般采用中型或小型的控制器即可。近年来，可编程逻辑控制器件（PLC，可编程逻辑控制器，Programmable LogicController）进步很快，其应用不再局限于工业场合，在空调通风的现场设备控制工程中不应将其排斥在外。

4.4 控制网络优化

在满足扩展性和灵活性的前提下，控制网络的拓扑结构应尽可能简化、清晰，无论基于RS485总线（RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点）或基于LonTalk（智能节点中固化有网络通信协议）总线的控制网络都是如此。分支、分级多的网络管理复杂、可靠性低。LonTalk总线在理论上可以组成任意拓扑结构的网络，这种布线设计的随意性如果运用不当，在工程实践中仍然是有技术风险的，并可能增加系统的投资。小型工程尽可能运用基于Rs485总线的控制网络，采用“手拉手”的布线方式，大型工程可以考虑楼层网络分级。

5 结束语

暖通空调系统节能在整个建筑节能中占有很重要的位置，应该引起设计人员足够的重视。设计人员应当从设计的高角度出发全面考虑，严格遵守节能规范，将节能的思想贯穿于建筑领域的各个方面。节能技术的开发及可再生能源的循环利用，应当得到政府等有关部门的支持，并大力推广。

参考文献：

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[2] 王辉.节能环保技术在暖通空调系统中的应用[J].学问，2009.

[3] 王磊，吴杨.节能环保技术在暖通空调系统中的应用[J].建筑节能，2008.