公共建筑供暖、通風(fēng)、和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析

顧佩俊

【摘 要】在大型公共建筑全年的能耗體系中，暖通空調(diào)能耗消耗量占到整個(gè)建筑全年能耗消耗到60%左右，因此，在公共建筑，供暖，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)該將節(jié)能理念全面融入其中，從而進(jìn)一步提高資源利用效率，避免能源過(guò)度浪費(fèi)。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)隨著居民物質(zhì)生活水平逐漸提高，對(duì)居住環(huán)境提出更高要求，公共建筑建筑規(guī)模越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，所采用的供暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)也越來(lái)越多樣化。建筑規(guī)模越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)能量的消耗，在建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，必須依靠節(jié)能措施來(lái)提高能源利用效率。本文主要結(jié)合實(shí)際情況，分別論述了公共建筑供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)能措施，希望通過(guò)本次研究對(duì)同行所幫助。

【關(guān)鍵詞】公共建筑；節(jié)能措施；利用效率

節(jié)能技術(shù)主要是為了提高能源利用效率，運(yùn)用科學(xué)的管理手段，技術(shù)措施，減少能源從生產(chǎn)到消耗，使用各個(gè)環(huán)節(jié)的損耗。因此，在能源系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，為了提高公共建筑的能量運(yùn)轉(zhuǎn)效率，如何利用有效的管理手段和技術(shù)手段提高能源開(kāi)采、中間環(huán)節(jié)利用和終端環(huán)節(jié)利用的各項(xiàng)效率，就成為現(xiàn)階段公共建筑建設(shè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。公共建筑節(jié)能工程，是一項(xiàng)十分復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，必須在能源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)階段，做好規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，并堅(jiān)持全程節(jié)能觀點(diǎn)，只有做到上述要求，才能提高整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效果。本次研究主要從公共建筑供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能三個(gè)部分開(kāi)展論述，現(xiàn)將具體研究?jī)?nèi)容介紹如下：

一、公共建筑供暖節(jié)能措施分析

（一）重視輔助系統(tǒng)的綠化

通過(guò)在公共建筑中營(yíng)造大面積的綠地，開(kāi)展綠化工程，不僅能夠達(dá)到有效隔絕噪聲和粉塵，而且還能夠起到美化環(huán)境，節(jié)約能源的效果。通過(guò)在公共建筑周圍種植大量樹木，規(guī)劃合理面積的草地，利用植物葉片的吸收作用，降低植物周圍的溫度，同時(shí)高大型的作物還能夠起到一定的遮陰效果，能夠有效避免建筑物受到太陽(yáng)光的直接輻射。有條件的公共建筑，還可以在公共建筑墻壁種植攀爬類植物，在公共建筑物外側(cè)營(yíng)造綠色植物群落，從而有效減少地面熱輻射，降低公共建筑外圍溫度，有效緩解整個(gè)供暖系統(tǒng)的能源消耗。此外在公共建筑周圍，開(kāi)展綠化，種植大量樹木，還能夠引導(dǎo)風(fēng)向，阻擋大風(fēng)侵襲。在地面種植草坪等植被，能夠有效吸收太陽(yáng)輻射的陽(yáng)光和熱量，在夏季有效增加公共建筑周圍空氣濕度，降低周圍溫度。在冬春季節(jié)利用草坪等地被植物的吸熱放熱功能，確保公共建筑周邊有合適的溫度。

（二）熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)主要是應(yīng)用靠位能拖動(dòng)的技術(shù)，是將熱量從低位向高位推動(dòng)的一種能源節(jié)約技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)說(shuō)白了，就是像泵一樣，把不能夠直接利用的諸如空氣、土壤、工業(yè)廢氣所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為可以直接利用的熱鬧，從而有效減少像煤氣、天然氣、石油等礦產(chǎn)資源的使用量，達(dá)到節(jié)約資源的目的。由此可以看出熱泵技術(shù)在公共建筑供暖中應(yīng)用，是一種全新的節(jié)約途徑。它是利用自然環(huán)境中的溫度差，實(shí)現(xiàn)供暖。當(dāng)前應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)所生產(chǎn)出來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有空調(diào)和水機(jī)組等。

（三）變流量技術(shù)

在公共建筑內(nèi)不管是供熱還是制冷系統(tǒng)，，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中，都要結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的氣候條件進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷要適當(dāng)小于設(shè)計(jì)的運(yùn)行符合，不然會(huì)進(jìn)一步增加能源消耗量，不利于整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。盡管在一整天的運(yùn)行過(guò)程中，公共建筑內(nèi)部系統(tǒng)一直在處于變化之中，但其運(yùn)行負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷的原則不能夠改變。空氣和水源是制冷和制熱系統(tǒng)的重要載體，空氣和水源流量的變化會(huì)隨著負(fù)荷的變化而發(fā)生變化。因此如何更好的控制整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的流量，因此如何更好的控制整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的流量，最大程度的節(jié)約能耗，就成為現(xiàn)階段暖供暖通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能需要重點(diǎn)研究的課題。在公共建筑供暖通風(fēng)系統(tǒng)流量調(diào)整過(guò)程中，傳統(tǒng)的調(diào)整方法主要包括了阻力調(diào)整和閥門調(diào)整。

二、公共建筑通風(fēng)節(jié)能措施分析

（一）營(yíng)造良好的外部環(huán)境

在公共建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，高壓通風(fēng)效率與與建筑外部的風(fēng)環(huán)境有著密切聯(lián)系。其中聯(lián)系上最大的主要體現(xiàn)在既定建筑與鄰近建筑距離，這個(gè)距離可以改變周邊的風(fēng)運(yùn)行環(huán)境，從而能夠形成風(fēng)影效應(yīng)，影響公共建筑通風(fēng)。公共建筑垂直面吹來(lái)的風(fēng)，能夠在建筑背后形成渦旋區(qū)，該區(qū)域在垂直于地面的投影下稱之為風(fēng)影區(qū)。如果風(fēng)影區(qū)的風(fēng)力較弱，風(fēng)向運(yùn)行不穩(wěn)定，將會(huì)對(duì)公共建筑外部環(huán)境的氣流作物產(chǎn)生一定的制約，并會(huì)對(duì)公共建筑內(nèi)部的正常氣流交換產(chǎn)生影響。為了有效預(yù)防風(fēng)景區(qū)對(duì)公共建筑自然通風(fēng)產(chǎn)生影響，兩個(gè)公共建筑在建設(shè)規(guī)劃過(guò)程中，一定要確定合理的間距，一般情況下，兩個(gè)公共建筑的間距為建筑平均高度的六倍。但是在城市中心，土地資源稀缺，寸土寸金，很多大型的公共建筑，在設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中，往往達(dá)不到上述要求。但通過(guò)將建筑采用錯(cuò)列式的平面布局方式，也有利于減小風(fēng)影效應(yīng)造成的影響。同時(shí)在公共建筑建設(shè)過(guò)程中，還要結(jié)合地區(qū)常年風(fēng)向變化，建筑的風(fēng)口，盡量避免設(shè)置在建筑的風(fēng)景區(qū)范圍。

（二）平面布局控制與分化

一方面，對(duì)平面布局進(jìn)行有效控制，能夠讓足夠多的室內(nèi)空間與自然接觸，為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)創(chuàng)造良好前提。早在20世紀(jì)伊始，芝加哥學(xué)派建筑師在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，就充分利用凹凸平面進(jìn)行平面組合，靈活地解決了這個(gè)棘手問(wèn)題。另一方面，對(duì)建筑平面布局進(jìn)行合理的分化處理，同樣可以讓室內(nèi)空間充分利用自然通風(fēng)。

（三）內(nèi)部空間形態(tài)優(yōu)化

諸如展覽館、商業(yè)設(shè)施以及綜合體之類的大型公共建筑，由于進(jìn)深往往較大，空氣流動(dòng)阻力也較大，同時(shí)建筑能夠與外界直接接觸的面積十分有限，因此風(fēng)壓通風(fēng)通常難以實(shí)現(xiàn)。而通過(guò)風(fēng)井、水平風(fēng)道、中庭等要素來(lái)優(yōu)化內(nèi)部空間形態(tài)，分散大型公共建筑的集中體量，可以有效緩解其外表面資源嚴(yán)重不足的矛盾，減少大型公共建筑對(duì)不可再生資源的依賴。

三、公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）對(duì)公共建筑空調(diào)冷熱負(fù)荷的調(diào)整

空調(diào)的冷熱負(fù)荷主要有經(jīng)過(guò)圍護(hù)構(gòu)造的傳熱產(chǎn)生的負(fù)荷、經(jīng)過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)照射產(chǎn)生熱負(fù)荷、室內(nèi)熱源散熱產(chǎn)生的負(fù)荷、處置新風(fēng)產(chǎn)生的負(fù)荷，其中圍護(hù)構(gòu)造傳熱耗能大概占了40%，而處置新風(fēng)耗能大概占了 30%～40%。假如沒(méi)有按照規(guī)范設(shè)計(jì)，將造成冷熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果偏大，出現(xiàn)裝機(jī)容量、水泵、管路外徑偏大的問(wèn)題，導(dǎo)致工程的初期投入增加，運(yùn)行成本與能耗增大。

（二）公共建筑物要控制新風(fēng)量

在公共建筑物有空調(diào)的環(huán)境中，建筑物內(nèi)必需確保每個(gè)人都有一定量的新風(fēng)，才能保證正常人的需要，但新風(fēng)過(guò)多又勢(shì)必提高新風(fēng)機(jī)的耗能，進(jìn)而提高空調(diào)耗能。因此在符合室內(nèi)衛(wèi)生條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)該利用有效手段適度對(duì)新風(fēng)量進(jìn)行控制。比如縮減房間的換氣頻次，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該選用密閉性較好的門窗；在新風(fēng)入口加設(shè)旁通，設(shè)置雙風(fēng)機(jī)，在回風(fēng)處安裝CO2檢測(cè)儀器，按照回風(fēng)中氣體的濃度自動(dòng)調(diào)整新風(fēng)風(fēng)門的開(kāi)啟大小，盡量利用室外的天然新風(fēng)，按照室內(nèi)人員變化規(guī)律，確立新風(fēng)風(fēng)閥控制方式。

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