論高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

房路

摘 要：高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能力度將會(huì)影響到城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展問(wèn)題，節(jié)約能源也是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展需要處理的問(wèn)題之一，它影響著城市的能源利用問(wèn)題。因此，相關(guān)部門必須要降低高層建筑暖通空調(diào)的能源消耗，加大暖通空調(diào)節(jié)能的力度，提高節(jié)能降耗的綜合指標(biāo)，在引進(jìn)國(guó)外的新節(jié)能技術(shù)的同時(shí)要做到推陳出新，借鑒外國(guó)的新技術(shù)，更好的促進(jìn)我國(guó)高層建筑暖通空調(diào)的發(fā)展。本文對(duì)高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通空調(diào)；節(jié)能設(shè)計(jì)；措施

1 引言

節(jié)能環(huán)保作為現(xiàn)代高層建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展的主流，已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)共同關(guān)注和研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。對(duì)于高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能具有重要的地位。因此，對(duì)于高層建筑中暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)，要以節(jié)能環(huán)保為主要出發(fā)點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以提高能源利用率為主要目的。

2 高層建筑中暖通空調(diào)的基本類型

2.1 全空氣暖通空調(diào)系統(tǒng)

此類型的暖通空調(diào)系統(tǒng)主要針對(duì)的是以空氣為媒介對(duì)空間溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)將組合式空調(diào)機(jī)組作為主要的調(diào)節(jié)設(shè)備，通過(guò)空調(diào)機(jī)組對(duì)高層建筑中空氣的調(diào)節(jié)達(dá)到調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度與濕度的目的。全空氣暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于空氣的除濕能力較強(qiáng)、設(shè)備較集中易于管理、對(duì)于居住者的影響較小還有節(jié)約能耗等。缺點(diǎn)也較為明顯，因?yàn)椤叭諝狻钡奶攸c(diǎn)因此需要截面較大的空氣輸送系統(tǒng)，對(duì)于不同用戶的不同需求，滿足起來(lái)較為困難。

2.2 空氣—水暖通空調(diào)系統(tǒng)

空氣—水暖通空調(diào)系統(tǒng)主要是采用水和空氣兩種介質(zhì)來(lái)完成對(duì)空氣中熱量和濕度的搬運(yùn)過(guò)程，此類系統(tǒng)通常結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，維護(hù)和保養(yǎng)工作比較輕松，在對(duì)空氣進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，除濕效果好，制冷迅速，已經(jīng)成為越來(lái)越多的高層建筑的選擇。同時(shí)空氣一水暖通空調(diào)系統(tǒng)也存在著主動(dòng)制熱效果差，對(duì)于單一用戶對(duì)空氣的設(shè)置反應(yīng)較慢的弊病。

2.3 全水暖通空調(diào)系統(tǒng)

全水暖通空調(diào)系統(tǒng)主要依靠水為介質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫度，對(duì)于高層建筑整體設(shè)計(jì)和施工的密閉性要求較高。通過(guò)冷水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)的交替使用，能夠靈活地控制室內(nèi)的溫度。缺點(diǎn)在于由于對(duì)于空氣的濕度調(diào)節(jié)能力較差，施工成本較高，對(duì)于樓層中門窗的氣密性不佳的情況下會(huì)有較多的能源損耗。

2.4 地源熱泵系統(tǒng)下的暖通空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵系統(tǒng)，是將地源熱泵接入到暖通空調(diào)的制冷塔和供暖系統(tǒng)中。需要對(duì)建筑內(nèi)溫度進(jìn)行降溫處理時(shí)，通過(guò)地源熱泵吸收的地層的熱量作為能源提供個(gè)冷卻塔，對(duì)空氣中的熱量進(jìn)行處理；在需要制熱時(shí)，地源熱泵的熱量直接連入建筑的供暖系統(tǒng)，將熱量直接供給建筑供暖使用。作為近幾年新興的可再生能源系統(tǒng)，地源熱泵具有高清潔、可再生、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的建筑設(shè)計(jì)所應(yīng)用。盡管地源熱泵本身屬于清潔能源，但是在應(yīng)用的過(guò)程中仍然存在著一定的問(wèn)題：南北所需溫度情況不同，導(dǎo)致對(duì)土壤收放熱量有差異會(huì)形成土壤溫度的失衡影響到周邊的生態(tài)平衡，目前通過(guò)使用冷卻塔散熱的方式已經(jīng)開(kāi)始逐步解決對(duì)地層放熱的問(wèn)題；在建筑過(guò)程中，地源熱泵本身會(huì)受到市場(chǎng)供求關(guān)系的影響，通常在地源熱泵建設(shè)的過(guò)程中需要大片的場(chǎng)地來(lái)完成地源熱泵系統(tǒng)的打井埋管工作，而越來(lái)越緊縮的施工場(chǎng)地也成了限制地源熱泵發(fā)展的一大因素。

3 高層建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的措施

3.1 有效利用室外新風(fēng)

對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，正確利用室外新風(fēng)是一個(gè)行之有效的節(jié)能方法。對(duì)于冬冷夏熱的房間，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗會(huì)伴隨室外新風(fēng)量的增大而增加。房間用途的不同，對(duì)新風(fēng)量的取用也會(huì)有所差別。要合理有效的最少取用新風(fēng)量，首先就要禁止在空調(diào)房間內(nèi)吸煙的行為。這也是很多設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)的公共場(chǎng)合禁止吸煙的原因之一，這樣可以減少新風(fēng)量，從而降低空調(diào)能耗。而對(duì)一種內(nèi)部發(fā)熱量較大的高層建筑，如會(huì)場(chǎng)、大商場(chǎng)等，在冬季對(duì)室內(nèi)冷風(fēng)的需求較大。對(duì)此，可充分的利用室外的新風(fēng)，將其引入進(jìn)來(lái)，減少室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.2 減少輸送過(guò)程中的能耗

對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的耗能而言，輸送過(guò)程中的動(dòng)力能耗占有很大的比重。動(dòng)力能耗主要是指在系統(tǒng)輸送過(guò)程中風(fēng)機(jī)和水泵對(duì)電能的消耗量。對(duì)于此方面的節(jié)能，可以通過(guò)減少系統(tǒng)的阻力和減少輸送的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外，也可以同時(shí)將風(fēng)機(jī)和水泵的工作效率加以提高。具體措施如下：

（1）采用大溫差的供回水。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的冷熱能供回水或者送回風(fēng)，采用大溫差節(jié)能的方法可以取得明顯的效果。在進(jìn)行節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，可以在保證空調(diào)精度和施工工藝要求、保證人體感舒適和監(jiān)控的基礎(chǔ)之上，盡量將供回水或者送回風(fēng)的溫差加大，以輔助空調(diào)系統(tǒng)降低能耗。需要注意的是，供回水或者送回風(fēng)的溫差在8℃以下為宜。

（2）控制流速為低速運(yùn)行。在空調(diào)系統(tǒng)中，水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行的耗能與管路傳送系統(tǒng)中的流速的平方呈正比例的關(guān)系，所以控制流速為低速運(yùn)行可以減少水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行的能耗，從而達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。同時(shí)控制流量的低速運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)系統(tǒng)水力工況的穩(wěn)定具有很好的積極作用。

（3）空調(diào)運(yùn)行采取變風(fēng)量的方式。對(duì)于很多公共場(chǎng)所，如高層建筑中的大型商場(chǎng)、影劇院等，其人員流動(dòng)較大，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)開(kāi)間較多，負(fù)荷的變化較大。對(duì)其空調(diào)系統(tǒng)采用變風(fēng)量的空調(diào)運(yùn)行方式，可以根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的需要進(jìn)行送風(fēng)量的增減調(diào)整。采用這種方法實(shí)現(xiàn)按需供給的同時(shí)，還能夠因熱損失的減少，使送風(fēng)量減少，從而使動(dòng)力系統(tǒng)的能耗也得以降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，如果實(shí)際送風(fēng)量減少到滿負(fù)荷風(fēng)量的一半時(shí)，對(duì)其運(yùn)行的電流能耗可減少約26%，那么一年中使用變風(fēng)量送風(fēng)的方式要比定風(fēng)量送風(fēng)方式使用的能耗要少很多，節(jié)能效果表現(xiàn)良好。

3.3 采用現(xiàn)代化自控技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)采用現(xiàn)代化自控技術(shù)，不但能夠滿足建筑室內(nèi)溫度、濕度的控制要求，并且可以減少暖通空調(diào)的熱量損耗。近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)在硬件、軟件等方面有了較大成就，例如，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)中央監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，分析暖通空調(diào)運(yùn)行情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，控制暖通空調(diào)新風(fēng)量，不僅可改善建筑室內(nèi)環(huán)境，也可發(fā)揮節(jié)能作用。另外，中央控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可結(jié)合建筑室內(nèi)的熱濕負(fù)荷和外界氣候條件，在確保暖通空調(diào)基本運(yùn)行性能的基礎(chǔ)上，采用最節(jié)能的處理方法和最佳的濕度和溫度控制方式，使暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行，有效提高資源利用率。

3.4 采用變頻技術(shù)

變頻技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以減少空調(diào)的能耗，彌補(bǔ)暖通空調(diào)的不足。暖通空調(diào)的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷往往會(huì)受室外環(huán)境的影響， 當(dāng)室外氣候條件發(fā)生改變時(shí)，暖通空調(diào)的運(yùn)行負(fù)荷也會(huì)隨著發(fā)生改變。在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用變頻技術(shù)，加入變頻器，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)暖通空調(diào)的運(yùn)行模式和工作頻率，使空調(diào)根據(jù)實(shí)際情況選擇運(yùn)行模式以及工作頻率，充分滿足暖通空調(diào)的實(shí)際需求。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，只有對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題給予重視，暖通空調(diào)才能給千家萬(wàn)戶帶來(lái)便利，才能充分發(fā)揮它的經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、安全性、舒適美觀性的作用。而如何既能達(dá)到工作與生產(chǎn)的需要和要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的，是高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要關(guān)鍵性問(wèn)題。在此刻分析與討論此問(wèn)題，在我國(guó)的建筑節(jié)能議題中具有重要的意義。

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