暖通空調(diào)工程中的節(jié)能減排設(shè)計(jì)探究

袁煥萌 付志鵬 劉群

摘要：暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排技術(shù)可以有效地控制我國建筑物總體的能源消耗，在暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)予以重視，明確節(jié)能減排的設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過合理的設(shè)計(jì)方案來實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的節(jié)能減排。文章將重點(diǎn)介紹暖通空調(diào)工程中的節(jié)能減排設(shè)計(jì)探究，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)，節(jié)能減排設(shè)計(jì)

中圖分類號： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

近年來的社會(huì)發(fā)展中，伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源問題和環(huán)境問題之間的矛盾日益尖銳，成為影響城市化發(fā)展和人們生活水平的主要因素。截至目前，在城市化發(fā)展之中，由于建筑能耗造成的能源耗費(fèi)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，已成為整個(gè)社會(huì)發(fā)展中能源浪費(fèi)的核心結(jié)構(gòu)。領(lǐng)因此，在目前的建筑工程項(xiàng)目中，節(jié)能減排為主的新型空調(diào)系統(tǒng)逐漸受到人們的重視，也成為建筑工程中備受關(guān)注的環(huán)節(jié)。

1．暖通空調(diào)系統(tǒng)組成和主要特點(diǎn)

1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)組成

暖通空調(diào)主要指的是集采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)裝置和相關(guān)系統(tǒng)為一體的綜合性空調(diào)設(shè)備。這種設(shè)備在應(yīng)用的過程中其涉及范圍非常廣泛，其包含有物理學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械學(xué)、熱力學(xué)等多個(gè)不同的工作領(lǐng)域，因此來說對其進(jìn)行設(shè)計(jì)是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作，也是多個(gè)不同的工作體系和環(huán)節(jié)。

1.2 特點(diǎn)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用中，其最大的特點(diǎn)在于能夠創(chuàng)造出一個(gè)舒適、宜人、優(yōu)雅的室內(nèi)環(huán)境，而一般的空調(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中最多只是解決室內(nèi)環(huán)境的冷暖問題，而很少進(jìn)行空氣處理。

2.現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程中存在問題

在現(xiàn)階段的規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，暖通空調(diào)工程要滿足社會(huì)人們的生活、生產(chǎn)需求。與我國氣候條件較為相似的發(fā)達(dá)國家相比較，我國每平方米建筑物的采暖的能源消耗量達(dá)到發(fā)達(dá)國家的 2~3 倍，還不能達(dá)到這些發(fā)達(dá)國家所提供的建筑環(huán)境舒適度。 分析這里面的原因，主要包括下面兩點(diǎn)：其一是暖通設(shè)計(jì)人員沒有嚴(yán)格執(zhí)行基本原則，沒有按照因地制宜的原則有效地作出合理的設(shè)計(jì)；其二是與暖通空調(diào)相匹配的供熱排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在施工中也存在較多現(xiàn)實(shí)問題。施工是實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)工程功能的重要環(huán)節(jié)。 現(xiàn)階段由于管理制度不完善，相關(guān)從業(yè)人員沒有優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)。 導(dǎo)致在暖通空調(diào)工程施工過程中，施工企業(yè)為了追求更多的利潤而在材料上以次充好，盲目追趕工期，造成工程存在較多的質(zhì)量隱患。

除了設(shè)計(jì)和施工階段導(dǎo)致的暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗過大外，運(yùn)行管理階段也是影響其能耗的一大環(huán)節(jié)。管理人員需要結(jié)合建筑物的采暖空調(diào)負(fù)荷的狀態(tài)、相關(guān)設(shè)備的使用狀況以及室內(nèi)外環(huán)節(jié)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。 施工企業(yè)還需要重視暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用中的維護(hù)工作，需要確保殘余暖通工程維護(hù)的工作人員具備一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，懂得根據(jù)建筑物室內(nèi)外溫度變化情況來調(diào)節(jié)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，盡量降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗量。

3.暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)

建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排的設(shè)計(jì)， 需要在系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的基礎(chǔ)上，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的投資成本、運(yùn)行成本達(dá)到節(jié)能減排的目的。因此，暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)人員需要緊密聯(lián)系工程實(shí)際，結(jié)合有關(guān)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采取必要的優(yōu)化措施，發(fā)揮不同給排水、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，達(dá)到節(jié)能減排的最終目的。

3.2 設(shè)計(jì)的基本原則

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)企業(yè)要嚴(yán)格要求有關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，對建筑物的冷熱負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算并提出相應(yīng)的節(jié)能措施。 確定暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員要與建設(shè)方進(jìn)行深入溝通，并充分了解工程現(xiàn)場情況，根據(jù)建筑物的負(fù)荷情況和建筑功能要求、 當(dāng)?shù)氐哪茉刺攸c(diǎn)和氣候特征綜合考慮，合理地進(jìn)行管道設(shè)備的布置，保證暖通空調(diào)工程施工過程中，與結(jié)構(gòu)土建、建筑裝飾、水電、消防等專業(yè)人員進(jìn)行配合與協(xié)調(diào)，保證暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

3.3 節(jié)能減排優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本策略

3.3.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑物的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)釋放大量的熱量，有效地轉(zhuǎn)移這些熱量， 從而保證建筑物空調(diào)系統(tǒng)正常溫度地運(yùn)行時(shí)一個(gè)重要的過程。隨著城市建筑物的高度和建筑面積日益增大，建筑物產(chǎn)生的余熱也日益增加。因此在建筑物中使用水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以解決建筑物空調(diào)散熱的問題， 并且該系統(tǒng)的運(yùn)行成本相比較傳統(tǒng)空調(diào)會(huì)大幅度降低。 空調(diào)系統(tǒng)末端宜采用新風(fēng)換氣機(jī)組的形式，通過新風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)之前與回風(fēng)有效熱量交換的方式，達(dá)到降低耗電的目的。

3.3.2 空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)睡系統(tǒng)中的開式系統(tǒng)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)的水泵揚(yáng)程容易消耗較大的能量，設(shè)計(jì)時(shí)采用閉式的水循環(huán)系統(tǒng)可以降低能耗。 這是因?yàn)殚_式水循環(huán)系統(tǒng)中的冷、熱水使用同一個(gè)管路形成回路，因此冷熱交替過程中消耗較多的能量?？照{(diào)的回路布置與空調(diào)運(yùn)行成本具有較大的關(guān)系，如果空調(diào)水系統(tǒng)較為龐大，其較大回路阻力導(dǎo)致不同回路間負(fù)荷差距較大，造成較多能耗的產(chǎn)生，因此應(yīng)使用變頻泵系統(tǒng)。 此外，還可以在空調(diào)冷熱源側(cè)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)有不同負(fù)荷級別的水泵進(jìn)行水循環(huán)，可以進(jìn)一步降低能耗。 另外，大型建筑的空調(diào)管路較長，所以冷熱量損失也將必然增加。設(shè)計(jì)施工過程中空調(diào)管路的保溫必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以避免不必要的損失。

3.3.3 空調(diào)冷熱源

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷熱源宜采用集中設(shè)置的冷(熱)水機(jī)組或換熱設(shè)備。 當(dāng)前各種機(jī)組、設(shè)備品種繁多，電制冷機(jī)組、溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、冰蓄冷空調(diào)機(jī)組及水地源熱泵空調(diào)機(jī)組等各具特色，由于機(jī)組或設(shè)備的選擇受占地面積、使用特征、當(dāng)?shù)啬茉捶N類、投資和運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)保規(guī)定等多種因素的影響和制約，設(shè)計(jì)人員只有在充分做好上述因素的調(diào)研后，客觀全面地對冷熱源方案進(jìn)行綜合論證，才能真正達(dá)到節(jié)能、使用效果的雙贏目的。

4.暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

4.1 提高建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗是建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的一部分能耗，提高建筑物的保溫性能，可以有效地降低暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所帶來的損耗。 因此需要結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能進(jìn)行改善，可以在一定程度上控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

4.2 冰蓄冷系統(tǒng)應(yīng)用

我國不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r存在較大的不平衡性，因此各地區(qū)的用電高峰、低谷時(shí)段也具有較大的差異性，因此容易產(chǎn)生不同的用電高峰時(shí)段出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張，而用電低谷階段又發(fā)生能源過剩的現(xiàn)象，容易造成較大能源浪費(fèi)。 針對這種情況可以應(yīng)用蓄冷系統(tǒng)將用電高峰時(shí)段所產(chǎn)生的電量制作成冰， 從而可以在用電低谷階段進(jìn)行釋放，緩解建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的用電消耗。

4.3 變頻系統(tǒng)的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中， 通常是不會(huì)產(chǎn)生全負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象，因?yàn)橄到y(tǒng)在運(yùn)行的過程中，其所處的外部環(huán)境也在隨時(shí)發(fā)生變化，所以其負(fù)荷也會(huì)隨著環(huán)境的變化而產(chǎn)生一定的變化。 同時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行條件是保證穩(wěn)定的額定功率， 一旦額定功率發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生全負(fù)荷輸出的現(xiàn)象，這時(shí)就會(huì)造成能源的浪費(fèi)。 如果能夠運(yùn)用變頻技術(shù)將其額定功率的變化控制在科學(xué)的范圍內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)本身就不會(huì)由于額定功率的改變而形成全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這樣就達(dá)到了節(jié)能的目的。 因此，變頻技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的使用時(shí)空調(diào)節(jié)能要求的必然結(jié)果，使用變頻技術(shù)不僅可以對空調(diào)系統(tǒng)中的一些不足進(jìn)行改善，同時(shí)還可以在一定程度上降低耗能，節(jié)約空調(diào)運(yùn)行的費(fèi)用。

結(jié)語

暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)，需要綜合考慮工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、 施工以及后期運(yùn)行維護(hù)過程中的能耗控制，在確保建筑物功能的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)能源消耗，從而最終實(shí)現(xiàn)建筑能耗的降低的目標(biāo)，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張愛萍.基于暖通工程系統(tǒng)中節(jié)能問題的分析.山西建筑

[2]王迎輝，軒信飛，李莉，田澍.中原工學(xué)院學(xué)報(bào).太陽能在暖通空調(diào)中的應(yīng)用分析

[3]王小潤.暖通空調(diào)業(yè)節(jié)能減排效益不容低估.光明日報(bào)，2012-11-27

[4]焦振明.科技創(chuàng)新與應(yīng)用.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)存在的問題分析

[5]樊瑛.建筑節(jié)能軟件發(fā)展現(xiàn)狀.節(jié)能改造與節(jié)能技術(shù)