暖通空调的节能设计及新能源的利用

卜晨杰

（中国新兴建设开发有限责任公司，北京 100071）

引言

近年来我国整体发展良好，社会各行业发展中所用技术与理念得到一定完善、优化与创新。在现代建筑工程之中，暖通空调正常运转需要耗费大量能源，能源逐渐稀缺的趋势下，节能技术研究更加受到重视。现代城市建筑的暖通空调需要消耗50%左右的能源，这就需要建筑行业在设计暖通空调时灵活运用节能技术，从而在真正意义上促使建筑工程中的暖通空调达成节能环保目标。

一、暖通空调与绿色建筑的概述

暖通空调是具有采暖、通风和空气调节功能的空调器，在现代建筑设计中，暖通空调是重要的组成部分，能够起到调节建筑结构热负荷、冷负荷、湿负荷、新风负荷的作用，现代化建筑设计中，更加趋向于人性化设计，相较于过去无暖通空调设备的建筑结构，在应用暖通空调的建筑物中，夏季能够起到较好的降温效果，冬季能够起到良好的采暖效果，且对于建筑物内通风换气，调节建筑空气湿度、温度也具有良好作用。因此，在现代建设设计中，暖通空调的设计处于重要地位。但与此同时，也应该认识到暖通空调设计与应用下带来的多种危害，暖通空调是建筑结构中能耗较为严重的设备，为了能够维持建筑结构内温度、湿度、通风条件，暖通空调的运行持续损耗能源，这不仅造成了建筑能源损耗量的不断增大，也会造成环境污染、能源结构破坏，对建设环境友好型社会，构建节能、环保的绿色建筑造成不良影响。绿色建筑指的是在全寿命周期内，以节约能源、减少污染、保护环境为目的，为人们提供宜居、健康的居住环境，实现人与自然和谐共生的高质量建筑绿色建筑理念的提出为现代建筑行业的发展提供了一个新的发展方向，建筑业作为能源损耗较大的行业，在绿色建筑理念的指导下，向着节能、环保、绿色发展的方向改进建筑理念，创新建筑设计，能够较好地减少建筑能耗，实现节能环保。因此在暖通空调的设计中，更需要适应现代建筑新的设计理念，特别是在绿色建筑理念下，更需要转变暖通空调传统的设计理念，实现暖通空调设计的节能化、环保化，减少暖通空调能源损耗，促进暖通空调能源应用的高效化。

二、暖通空调的节能设计及新能源的利用

（一）变频技术

在设计建筑工程暖通空调时有两种设计方式，分别是变频与定频。其中变频暖通空调自身功能、节能效果与效率会更加优越。变频暖通空调主要运用变频节能技术，当建筑中的暖通空调负荷情况出现较为明显的变动时，可以使风机、水泵及冷水机组等设备的转速发生变化，促使暖通空调在运行状态中达到相关的节能标准，通过变频技术可以促使暖通空调节能效果达到30%以上。而且在运用变频技术后，暖通空调之中的变频系统与阀门装置会构成变风量系统，这种系统能够增加建筑居民的舒适性，还能减少暖通空调能源消耗量。如果可以在建筑工程暖通空调之中合理运用变频技术，可以切实达成以下几方面节能目的：其一，变频技术能够在暖通空调开始运转之后，针对能源消耗情况进行有效调节，控制暖通空调运转时能源的输出速度与频率，即便暖通空调处于较差环境中变频技术也可以正常对暖通空调进行有效调节，促使暖通空调所耗能源得到彻底控制；其二，在整个建筑所有房间之中都能够自行对暖通空调展开运行操作或调节操作，所有房间之中的暖通空调不会相互约束或限制，帮助建筑居民得到更加舒适的体验与感受；其三，通过变频技术可以将暖通空调对于冷热能源输出量保持在平衡状态，切实保护暖通空调中水泵和降低冷热能源消耗程度。

（二）使用正确的冷热源

在暖通空调节能设计过程中，合理地采用冷热源能够提升空调节能水平。因此，在冷热源选择的过程中，需要按照暖通工程的实际情况合理选择，一般而言，在冷热源确定上，可以采用太阳能集热板以及光电板对太阳能进行收集，同时在设计上需要在建筑合适的位置布置集热墙，以实现室内温度的调节；而对于地热能的设计，需要在满足建筑地下基础要求的同时，选择热泵系统进行设计，该方式能够将地热资源转换，在实践中，可以将低温位的热能资源转变成为高温地热源，从而达到暖通空调系统制冷或实时制热的目的。

（三）太阳能加热和冷却

现在，相对便捷的太阳能采暖通风方式就是被动式太阳能房。该方法的特征是运用太阳光照射建筑物的内部或被部分封闭结构的表面吸收，之后加大室内空气的温度。太阳光线通过玻璃表面传输到厚壁的变黑的吸热面，从而提高了壁表面的温度，而且存储了热量。冬季需要室内供暖时，玻璃和墙壁间的热空气通过自然对流进入房间。室内的冷空气通过墙下的通风孔进到空气层，并被加热以达成自然循环。太阳下山后，储存在厚壁中的热量将用于继续为房间供暖。为了解决被动式太阳能房屋的缺陷，开发了具有辅助热源和蓄热器的主动式系统，又叫作主动式太阳能加热系统，用于对空气进行加热。当有阳光时，系统可以有两种运行条件：一种是不需要加热房间，而利用太阳能收集器收取的热量来加热蓄热器；二是供热室需要供暖，蓄热器还没有储存充足的热量，所以要激活辅助热源进行供暖。当没有日照时，也可以有两种运行条件：一种是通过蓄热器给房间供热；一种是在蓄热器的热量不够时从辅助热源提供热量。

（四）BIM 技术

BIM 技术在建筑行业中能够促使整个工作过程变得清晰可见，也正因如此，在现代建筑领域之中BIM 技术十分常见，而暖通空调也属于建筑工程之中的一部分，如果可以将BIM 技术合理运用到暖通空调设计、生产及安装之中，对于暖通空调会起到较大的节能效果。主要是因BIM技术可以在建筑工程暖通空调设计、生产及安装环节之中起到集成数据的作用，这种作用可以将原本不受控制的多种因素变为可控因素，当通过BIM 技术集成数据时，会在相关软件程序之中安装计算机内核，这样便可利用计算机的计算与分析功能，针对暖通空调能源消耗数据展开全面收集与分析，在整理并确定数据结果后，便可根据最后结果提前确定暖通空调在完成安装后的能源实际消耗量。而且在现代建筑领域之中，暖通空调节能设计、节能生产及节能安装等环节都会产生大量数据，如果在暖通空调设计环节就可以及时了解整个建筑相关数据，这对于设计工作而言会起到较大的帮助。例如：在对建筑工程空间与暖通空调运转参数等方面展开设计时，为了确保整个建筑内所有暖通空调彻底统一，需要在数据上做到实时共享，而通过BIM 技术就能提前建立共享平台，这样在设计、生产及安装暖通空调时，就不会因数据共享出现问题，从而有效避免暖通空调设计环节出现差异情况，并以此切实达成绿色、节能、环保的暖通空调设计。

（五）优化设计热回收装置

暖通空调系统运行的过程中，会产生一系列的余热，为了将多余的余热综合利用，在进行余热回收设计的过程中，需要采取有效的方案进行设计。一般来说，在设计过程中，通过热回收装置的有效应用，能够将流体的转换问题改善，可以将室内的载热差异流体转换效率提高。就目前现状来说，暖通空调系统的新风负荷占据整体通风系统的30%～35%，因此，在热回收装置节能设计上，需要对热回收的方式进行优化，通过增加热回收率提升新风的传递能力，从而达到节能优化的效果。此外，在空调暖通节能设计的过程中，针对热回收装置的优化设计，还需要考虑空调通风系数，并且考虑新风比。

结语

绿色建筑是现代化社会背景下建筑行业发展的一个新理念，是实现建筑节能，减少建筑能源损耗的重要理念在绿色建筑理念下，做好建筑设计中各个环节的节能减排需要形成统一的理念。暖通空调作为建筑能源损耗的关键设备，在绿色建筑理念下需转变设计理念，遵循绿色建筑设计原则，把握节约材料、回收再利用、能源高效利用原则，从蓄冷技术、地源热泵技术、太阳能技术、自然通风技术、空调新风设计、热回收技术等多种节能技术的应用中，实现暖通空调绿色建筑设计的不断优化，减少暖通空调的能源损耗，有效节约能源，保护环境，减少污染，为绿色建筑可持续发展提供良好推动力。