淺析建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設計

苑軍輝 山東鼎實建筑設計有限公司

1 前言

暖通空調(diào)是建筑采暖、通風和調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量的關鍵系統(tǒng)，關系到建筑的宜居性和舒適性，且暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗較高，約為建筑能耗的50%，直接影響綠色建筑建設成果。就此，設計單位應提高對暖通空調(diào)重視，嚴格按照綠色建筑建設要求，合理設計暖通空調(diào)，實現(xiàn)綠色、環(huán)保、自然等建筑發(fā)展目標。

2 節(jié)能減排的概述及必要性

2.1 節(jié)能減排的概述

節(jié)能減排有廣義和狹義的區(qū)別：就廣義來說，節(jié)能減排指的是節(jié)約現(xiàn)有的物質(zhì)和能源。減少廢棄物質(zhì)和對環(huán)境有害物質(zhì)的排放；對于狹義來說，節(jié)能減排簡而言之是指節(jié)約能源和降低污染物的排放量。

2.2 節(jié)能減排的必要性

近年來，我國一躍成為“世界第二大經(jīng)濟體”，經(jīng)濟高速增長并且多項建設有著歷史性的巨大成就，但也是以浪費巨量的資源和破壞環(huán)境為代價，導致群眾對環(huán)境污染的問題反映越來越強烈。因為社會需求與供給不平衡，如果不加快調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式，將會導致資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟發(fā)展難以為繼。只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展。同時，進一步加強節(jié)能減排工作，也是應對全球氣候變化的迫切需要。

隨著人們生活水平的提高，對于能源的需求也越來越大，致使我國資源十分緊缺。我國有關部門對于建筑項目提出新要求，加深了對施工技術的變革要求，并且通過投入大量的人力、物力資源對節(jié)能減排進行研究，加強設計方案的科學性、合理性以及推進新型能源在生活中的使用普及率，致力于將我國發(fā)展成環(huán)保、科學節(jié)能的繁榮國度。因此，研究建筑采暖、通風空調(diào)的節(jié)能減排工作是現(xiàn)階段我國需要解決的首要問題。

3 綠色建筑暖通空調(diào)設計要求

基于暖通空調(diào)在綠色建筑中的重要性，設計人員在實施暖通空調(diào)設計工作時，應滿足綠色建筑建設要求，具體如下。

（1）綠色環(huán)保。自然、舒適、環(huán)保是綠色建筑的核心，暖通空調(diào)設計應滿足綠色環(huán)保要求，從材料選擇、系統(tǒng)運行、技術應用三方面入手，節(jié)約資源，減少污染。如減少氯氟烴的應用，配置靜壓箱、引進新能源等，在確保暖通空調(diào)具備各項功能的基礎上，減少制冷劑等材料的污染，削弱暖通空調(diào)運行產(chǎn)生的噪聲，提高暖通空調(diào)運行生態(tài)效益。

（2）節(jié)能降耗。暖通空調(diào)在采暖、降溫、通風等過程中，存在較大能耗，加劇我國能源枯竭現(xiàn)象。為應對該問題，設計人員應在暖通空調(diào)設計時，應用可再生能源，如太陽能、地熱能等，節(jié)約能源。同時，設計人員可引進變頻技術，根據(jù)建筑環(huán)境與氣候條件，智能調(diào)節(jié)暖通空調(diào)的運行參數(shù)，避免暖通空調(diào)始終保持全負荷運行狀態(tài)，降低運行效率，減少能耗。

（3）循環(huán)利用。設計人員可將暖通空調(diào)系統(tǒng)劃分為不同功能區(qū)，實施獨立設計，在某個功能區(qū)的構(gòu)件出現(xiàn)故障或老化后，不會對其他功能區(qū)運行產(chǎn)生影響。在老化構(gòu)件報廢后，對其進行回收再利用，提高暖通空調(diào)材料的利用率，節(jié)約能源，降低成本。

4 大空間建筑暖通空調(diào)設計常見的節(jié)能問題

4.1 缺乏大空間建筑暖通空調(diào)設計經(jīng)驗

在開展大空間建筑暖通空調(diào)設計時，影響節(jié)能水平的主要因素是設計方案。部分設計人員因為對大空間建筑的認知存在誤區(qū)，很難結(jié)合大空間建筑的實際情況和溫度差異，設計出科學合理的暖通設計方案，會造成較大的能源損耗。此外，對大空間建筑來說，因為空間較大、氣體流散的速度較快，需要做好溫度分層，才能夠確保能耗最優(yōu)化。

4.2 冬季暖通空調(diào)運轉(zhuǎn)設計不合理

冬季暖通空調(diào)運轉(zhuǎn)質(zhì)量直接決定了暖通空調(diào)系統(tǒng)設計的水平高低。對大空間建筑來說，因為空間較大，所以熱氣體上升較快，在底板上停留的時間相對較短。想要保持室內(nèi)溫度舒適，暖通空調(diào)需要承載較大的負擔。

在實際進行暖通空調(diào)設計時，很多設計者缺乏對大空間建筑的四季變化的考量。在客觀技術的限制下，很多大空間建筑會采用空調(diào)系統(tǒng)供暖，很容易導致暖氣利用率不足等問題。在進行設計時，必須要從實際情況出發(fā)，多方面著手，在保障暖通空調(diào)設計合理性的基礎上，確保冬季供暖效果，提高室內(nèi)的舒適度。

5 建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設計策略

5.1 優(yōu)化空調(diào)運行模式設計

通過優(yōu)化設計空調(diào)系統(tǒng)運行模式，既保證了空調(diào)設備的穩(wěn)定運行，也有效降低了設備能耗。目前，很多建筑暖通空調(diào)依然采用非變頻運行模式，雖然這種運行模式可以有效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度環(huán)境，但是存在嚴重的能耗問題。針對這種情況，在設計空調(diào)運行模式時，需要積極應用變頻技術，以此來減少空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。

另外，在應用變頻技術的過程中，需要合理設計、調(diào)整空調(diào)運行的各項參數(shù)，包括氣象參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、空調(diào)機組最佳運行參數(shù)等，系統(tǒng)化、動態(tài)化調(diào)整各個運行參數(shù)，以保證空調(diào)系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定運行。

5.2 空調(diào)水系統(tǒng)設計

空調(diào)水系統(tǒng)是暖通空調(diào)當中最為重要的環(huán)節(jié)。想要確保大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能性，就需要正確劃分各個水系統(tǒng)的功能。因為在暖通系統(tǒng)運行時，需要結(jié)合實際情況對水系統(tǒng)進行劃分，從而達到科學運行的目的。為此，空調(diào)管道應該確保承壓能力最大化，確?？照{(diào)運行狀態(tài)最優(yōu)化，借助變頻技術來靈活地對水系統(tǒng)進行控制，有效實現(xiàn)節(jié)能減耗。

暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減耗運行不能離開外部能源支撐，所以必須要選擇合理的外部能源。尤其是針對大空間建筑，可以選擇單獨鍋爐房布置在供熱管網(wǎng)的部位，確保供熱管網(wǎng)可以達到集中運行狀態(tài)。

此外，為了實現(xiàn)節(jié)能減耗，還可以在大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中選擇風能、太陽能等清潔能源作為外部支撐能源。在優(yōu)化設計的基礎上，借助新風比例設計，確保室內(nèi)空氣清新舒適。

5.3 風系統(tǒng)設計

在暖通空調(diào)風系統(tǒng)設計時，設計人員需按照節(jié)能標準規(guī)范規(guī)定的風量要求，在滿足建筑室內(nèi)空氣標準的基礎上，減少暖通空調(diào)能耗。對于該高層建筑，設計人員按照如下思路設計暖通空調(diào)風系統(tǒng)：優(yōu)化設計送風、排風方式運行；使暖通空調(diào)在過渡季節(jié)實施全新風運行；使全空氣空調(diào)系統(tǒng)的新風比可調(diào)；在集中空調(diào)系統(tǒng)中實施熱交換；回收利用余熱。

結(jié)合該思路，風系統(tǒng)的設計要點如下。

（1）優(yōu)化選擇硬件設備。暖通空調(diào)風系統(tǒng)的所有風機均選用變頻風機，組合機組的運行總效率高于60%，并在新風段安裝空氣過濾設備，使其過濾效果達到MERV13級別。

（2）在建筑一層大廳中設計全空氣系統(tǒng)，在風柜房內(nèi)，整合新風與回風，使二者遵循一定比例混合后在傳輸至室內(nèi)，比例調(diào)節(jié)由新風閥開度決定。在過渡季節(jié)，新風比為50%，實現(xiàn)新風比可調(diào)目標。

（3）通過排風和新風間的熱交換，回收暖通空調(diào)風系統(tǒng)內(nèi)的廢棄熱量。在高層建筑的每層暖通空調(diào)風系統(tǒng)中，安裝排風熱回收機組，負責新風的預冷/預熱工作，實現(xiàn)廢棄熱量的回收再利用，降低新風能耗。同時，設計人員在熱回收機組內(nèi)配置變頻器與靜電除塵器，前者可根據(jù)室內(nèi)二氧化碳含量，調(diào)節(jié)新風送風量，減少暖通空調(diào)能耗；后者可清理新風攜帶的灰塵，避免污染物進入建筑內(nèi)，實現(xiàn)綠色環(huán)保目標。

5.4 積極運用可再生能源

為進一步提升建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能性、環(huán)保性，設計人員還需要開發(fā)和利用可再生能源。目前應用較為廣泛的是太陽能和地熱能。合理應用太陽能集熱板、光電板等設備，可有效收集太陽能。采用光電轉(zhuǎn)化設備可以順利把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，從而保證空調(diào)設備的正常運行。另外，可以結(jié)合建筑形式與環(huán)境條件，在建筑適當區(qū)域布置集熱墻，集熱墻能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，縮短空調(diào)運行時間，提高空調(diào)節(jié)能效果。

除此之外，還可以建設地下熱泵系統(tǒng)，有效轉(zhuǎn)化、利用地熱資源。應用相應設備，把高溫地熱資源轉(zhuǎn)化成低溫地熱資源，改善暖通空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果、制熱效果，在有效調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的基礎上，有效降低空調(diào)能耗，進而提升空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和功能效益。

5.5 積極應用智能化技術

隨著現(xiàn)代技術的日趨成熟，智能化技術在諸多領域得到廣泛應用。在建筑暖通空調(diào)設計中應用智能化技術，科學優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)，既可以實時、動態(tài)監(jiān)測空調(diào)運行狀態(tài)，又可以根據(jù)監(jiān)測狀況，合理調(diào)整室內(nèi)溫濕度與通風，進而提升空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。

此外，還可以在空調(diào)設計中應用仿真模擬技術，綜合分析空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗、污染排放等情況，根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運行參數(shù)，從而改善空調(diào)系統(tǒng)運行狀況，有效提升節(jié)能效果。

5.6 優(yōu)化熱回收裝置設計

暖通空調(diào)機組在經(jīng)過長時間的持續(xù)運行后，會產(chǎn)生大量的廢熱，如果不能夠高效利用這些冗余熱量，就會對環(huán)境造成影響。因此，要科學設計熱回收裝置，從而高效回收并利用空調(diào)余熱。目前，在建筑暖通空調(diào)工程設計中已經(jīng)開始應用熱回收裝置，該裝置應用不同載熱、不同狀態(tài)的介質(zhì)，高效傳遞濕熱或總熱。這樣不僅可以滿足室內(nèi)溫濕度調(diào)控需求，還可以有效減少空調(diào)機組冷熱源污染。

目前采用的熱回收裝置，主要是利用熱泵系統(tǒng)、換熱器等來完成熱回收。如果采用冷凝熱回收方式設計熱回收系統(tǒng)，就需有機結(jié)合熱水系統(tǒng)和制冷機組，當收集一定量的余熱后，可以利用這些余熱來加熱生活用水，進而實現(xiàn)冗余熱量的高效利用，達到節(jié)約電能的目的。

6 結(jié)束語

總而言之，因地域不同，人們生活的環(huán)境氣候也不相同，從而導致不同氣候的情況下，暖通工程設計和施工要求標準也不相同。但設計人員不管如何進行規(guī)劃和調(diào)整，暖通工程的設計都必須根據(jù)現(xiàn)階段有關部門所規(guī)定的要求和標準來進行操作和施工，設計出最具有科學性、合理性的節(jié)能方案，保證更好地與當?shù)丨h(huán)境相適宜。