節(jié)能減排理念在建筑暖通空調設計中的應用前景分析

李欣航

(中國市政工程東北設計研究總院有限公司，吉林 長春 130000)

暖通工程是現代建筑的重要組成部分，也是人們獲取建筑住宅舒適性的重要途徑。但在建筑節(jié)能減排的大趨勢下，暖通空調系統(tǒng)的高能耗問題日益突出。因此，要推進建筑工程節(jié)能減排，必須從暖通空調入手。

1 建筑暖通空調節(jié)能設計中的概述和原則

1.1 概述

暖通空調工程建設中，空調系統(tǒng)節(jié)能減排優(yōu)化設計主要包括：運輸、分配、冷熱源、住宅、終端設備多個方面。復合型子系統(tǒng)是暖通空調系統(tǒng)的主要組成部分。冷、熱傳遞及機殼、終端設備是節(jié)能降耗的重點。為使暖通空調得到更好的優(yōu)化設計，需要設計者對暖通空調的復雜結構和在暖通空調節(jié)能減排中的應用有一定的了解。當前，我國空調的種類較多，空調的多樣化對暖通空調節(jié)能減排設計的應用具有一定的促進作用。選用一種空調形式作為研究對象，需要全面分析暖通空調內部結構，充分考慮到影響其節(jié)能減排的因素，充分發(fā)揮其節(jié)能減排的作用。節(jié)能降耗，確保暖通設計科學合理，保障人民生活質量和生態(tài)環(huán)境。

1.2 原則

1.2.1 節(jié)約性

對節(jié)能來說，既要實現節(jié)約能源，又要達到節(jié)約成本的目的。暖通空調系統(tǒng)在建筑空調節(jié)能設計中的應用，結合綠色施工理念的實施，不僅能降低能耗，減少環(huán)境污染，而且能降低施工成本，合理控制施工成本，從而達到多層次共贏。

1.2.2 經濟性

高層建筑暖通空調系統(tǒng)的設計決定了系統(tǒng)在施工中的造價，也關系到工程竣工后的運行維護費用。因此，經濟成為投資者、經營者等各方關注的焦點。在節(jié)能環(huán)保設計中，一方面要長期考慮能耗和使用后的運行維護費用；另一方面，應考慮暖通設備、輔助設施和材料、施工、安裝、調試。

1.2.3 技術性

建筑工程本身對技術含量的要求比較高，暖通空調作為建筑工程的一部分，同樣也不能忽視其技術含量。暖通空調的優(yōu)化設計，根本目的在于實現節(jié)能減排。但是，在優(yōu)化設計過程中，不應以破壞建筑物的舒適程度、建筑質量甚至安全為代價。只有這樣，優(yōu)化設計才具有實際意義。為此，暖通空調優(yōu)化設計必須堅持技術原則，通過綜合分析整個系統(tǒng)的能耗情況，先找到耗能最大的部位，然后再根據科學原理進行優(yōu)化。

2 建筑暖通空調設計

2.1 太陽能的加熱與冷卻

如今，相對方便的太陽能供暖和通風方式是被動式的。本設計的特點是利用建筑物內部或部分封閉結構表面吸收的陽光來提高室內溫度。陽光通過玻璃表面輻射到厚墻的黑熱表面，從而提高墻的溫度并儲存熱量。對于冬季的室內供暖，玻璃和墻壁之間的熱量通過自然對流進入室內，內部空調通過墻下的空氣層排出，熱量產生自然冷流，日落后，用厚墻儲存的熱量加熱房間。針對被動式太陽房的不足，開發(fā)了一種輔助熱源和蓄熱系統(tǒng)，即主動式太陽能采暖系統(tǒng)。在陽光照射下，該系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)：一種是利用太陽能集熱器集熱再生，無需室內供暖；另一種是房間需要供暖，但蓄熱不足，必須啟動輔助熱源供暖。

2.2 空調系統(tǒng)設計

可用于體育館空調系統(tǒng)的設計。回風空調系統(tǒng)不僅進氣面積大，而且能提供足夠的新鮮空氣。因此，在冬夏極端天氣條件下，可將新風量控制在最小。由于春秋兩季體育活動較多，可根據體育場實際運行情況增加新風量。同時，也要注意控制新風的最大比例，一般在70%左右。在空調系統(tǒng)設計上，辦公樓內的體育館也可以采用多聯機分體空調系統(tǒng)+新型熱回收空調系統(tǒng)共同運行，既能保證通風要求，又能節(jié)約能源。

2.3 地熱能源

地熱能是一種儲存在地下的稀有能源。據調查，地表以下5km范圍內，巖石和地下水的總熱量超過15℃,1.05×1 025J，熱能相當于950×1 012t煤。100×108t煤作為世界年消費基準，保證了人類9.5萬年的能源需求。地熱井可提供熱水、純堿、混合、充分干燥、蒸汽和過熱蒸汽等加熱介質，預處理后可立即使用。

3 綠色理念在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計中的運用

3.1 可再生能源的合理利用，節(jié)能設計和環(huán)境協(xié)調

隨著中國科技的不斷進步，通過試驗能很好地開發(fā)利用能源，更方便收集和使用清潔能源。對其進行深入分析，應當是對空調系統(tǒng)的特性、環(huán)境、結構和能源利用率有一個全面的認識，對清潔能源結構進行實時的優(yōu)化，對其他資源進行充分的整合和對建筑生態(tài)化設計理念與環(huán)保理念的有效結合。按照這一設計原則，對系統(tǒng)的暖通功能進行了合理的規(guī)劃，在設計中既要保證暖通系統(tǒng)滿足相關要求，又要降低能耗，避免造成環(huán)境污染。

3.2 合理選擇和利用熱源理解暖通空調系統(tǒng)的能量供應方式

供暖和空調系統(tǒng)的供暖方式多種多樣，是保證暖通空調系統(tǒng)正常運行的前提。本文根據目前建筑物空調系統(tǒng)的發(fā)展狀況，介紹了火電廠、熱泵機組、鍋爐房等常用熱源的產生方式。綜合選擇和優(yōu)化空調熱源，在滿足能源需求的前提下，為人們提供舒適宜人的居住環(huán)境。其中，鍋爐房供暖效果較好，但大量排煙，給環(huán)境造成嚴重破壞。各種熱源中，熱能利用率最高的是熱能消耗，它將導致能源浪費。應用地、水、氣源熱泵整流效果較好。本設計具有明顯的節(jié)能效果，可以有效地控制環(huán)境污染，降低粉塵排放量和硫磺排放量。根據建筑物的實際情況，在設計過程中，根據節(jié)能、環(huán)保的要求，選用一種或多種熱源組合形式，以達到有效控制室內溫度。

3.3 合理規(guī)劃暖通空調系統(tǒng)

暖通空調系統(tǒng)的規(guī)劃設計是后續(xù)安裝和施工的重要基礎，關系到系統(tǒng)性能和環(huán)保節(jié)能效果。在考慮節(jié)能環(huán)保的前提下，充分遵循暖通空調設計的原則與標準，同時兼顧建筑布局與空間布局。所以，在進入規(guī)劃階段之前，要了解建筑的基本情況，空調系統(tǒng)的基本要求，空調系統(tǒng)管道的建設設備，空調耗能及運行方式，業(yè)主需要，從而合理整合綠色、節(jié)能、環(huán)保的設計理念。

3.4 推廣和利用先進技術得到加強

常規(guī)空調開關依靠手動操作，長期使用空調系統(tǒng)將導致能耗增加，影響室內空間的舒適度。本設計以智能技術為基礎，可降低能耗，有效控制電源輸出及輸送過程。此外，采用現代信息手段對軟硬件設施進行了優(yōu)化，實現了暖通空調微機自動控制，根據建筑物空間環(huán)境自動控制空調的起動時間和功率，合理地調節(jié)用電要求，能有效地減少運行期的能耗，并避免能源浪費。利用計算機分析軟件，可以對相關的能耗進行有效的監(jiān)測，從而優(yōu)化溫度控制設計和模式轉換功能。

4 建筑暖通空調節(jié)能減排設計應遵循的基本原則

4.1 整體性

在建筑暖通空調設計中，整體性原則是非常重要的，想要實現這一點，就需要設計人員能夠在看待問題時從整體利益層面上來出發(fā)，這樣才能夠在暖通空調設計中將節(jié)能減排的效果更好的發(fā)揮出來，整體性設計使得建筑暖通空調設計方案更加的完善，成功向著以環(huán)保理念為主的工程設計進行轉變。在建筑暖通空調設計中，作為設計者，應該在考慮建筑的同時，也要考慮到周圍的環(huán)境因素，將兩者結合在一起，并在這個過程中遵循因地制宜的基本原則，讓建筑能夠與環(huán)境更好的適應。另外，在建筑暖通空調設計中，應該堅持將資源節(jié)約和環(huán)境保護作為設計理念，通過借鑒先進的設計方案來彌補自身的缺陷。

4.2 動態(tài)性

所謂動態(tài)性，具體是指在進行建筑暖通空調設計中，為了確保設計足夠合理，需要結合實際情況來對設計進行分析，并對其中存在的問題進行處理。在實際的操作過程中必然會存在多種問題，需要設計人員結合設計方案和計劃來制定出問題的有效解決方案。在設計之前應該做好環(huán)境的調查，對工程中可能出現的問題進行預測，從而做好相關的應急方案，這能夠進一步提升施工效率，避免事故的發(fā)生。

4.3 技術發(fā)展

建筑暖通空調的節(jié)能減排設計中，系統(tǒng)改良是一種非常有效的方式，通過系統(tǒng)改良來實現資源的最大化利用，避免出現資源浪費的情況，從而進一步提升供暖效率。建筑暖通空調經過長時間的發(fā)展，已經得到了一定程度的完善，并且獲得了不錯的成效，未來必然會向著低碳環(huán)保的方向發(fā)展，這與電器發(fā)展的趨勢相符，同時也滿足了人們的生態(tài)環(huán)保需求。

5 基于節(jié)能減排背景下建筑暖通空調設計優(yōu)化措施

5.1 強化圍護結構保溫性能

建筑圍護結構是建筑內部結構的重要組成部分，在建筑內部結構中起著重要的作用。建筑圍護結構的主要功能是保溫，影響空調系統(tǒng)的負荷。因此，保證空調系統(tǒng)的保溫效果顯得尤為重要。建筑圍護結構具有保溫性能，能有效實現建筑暖通節(jié)能，有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 減少能源和環(huán)境污染

建筑暖通空調在節(jié)能減排理念下的應用，必須選擇科學有效的節(jié)能技術，才能保證節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染。一般而言，暖通空調系統(tǒng)的設計應有效降低管道的能耗，提高管道的利用率，保證空調系統(tǒng)的節(jié)能效果，提高管道的使用率，選用具有良好絕緣性能的材料，合理地應用于暖通空調系統(tǒng)中；合理地使用局部負荷小、管網阻力小的條件，以減少能源消耗，提高空調系統(tǒng)的節(jié)能效果。

6 建筑暖通空調設計中對節(jié)能減排理念的應用前景分析

6.1 在空調系統(tǒng)設計中的應用

從建筑暖通空調設計的角度上來看，在設計當中對于節(jié)能減排這一理念的應用，系統(tǒng)有關的設計是其中的關鍵部分，同時也是達到節(jié)能減排效果的重點所在。通常情況下，能夠從冷熱源、風系統(tǒng)以及水系統(tǒng)等方面來對整個系統(tǒng)進行節(jié)能減排，在實際的設計過程中，應該將自然風這一因素的影響考慮到其中。例如，在寒冷的冬季可通過自然風來協(xié)助制冷，如果處于過渡的階段，那么可以利用自然風來直接進行送風，自然風有著更好的空氣質量，能夠讓室內環(huán)境變得更加舒適，降低空調主機的運行時間。在空調系統(tǒng)運行的過程中，其中水泵能耗占據其中的20%，因此有必要對變流量系統(tǒng)進行應用，將變頻技術應用到水系統(tǒng)當中，來實現對動態(tài)流量的有效調節(jié)，從而減少水泵對于能源的效果，這樣更加有利于節(jié)能減排目標的完成。

6.2 在圍護結構中的應用

在建筑暖通空調設計過程中，建筑圍護結構是其中的重要組成部分，建筑圍護在這個過程中所起到的保溫效果，對空調系統(tǒng)的負荷會造成直接的影響，同時也會對空調供風量帶來一定的影響。一般情況下，建筑中的圍護結構應該在寒冷的冬季進行儲能，主要用來保溫，而在夏季則是散熱的狀態(tài)，能夠降低系統(tǒng)負荷，在確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下來達到節(jié)能減排的標準。所以在對圍護結構進行設計的過程時，必須保證具備足夠的合理性和科學性，使用具有更高性價比的材料，讓保溫功能發(fā)揮充分的作用。

6.3 變頻系統(tǒng)中的應用

一些區(qū)域有著峰谷電價的情況，在這些區(qū)域中就有必要使用冰儲冷技術，當建筑對該技術進行應用時，在用電低谷和高峰這兩個階段具有不同的作用，在用電高峰階段，冰儲冷技術將水變?yōu)楸?，實現儲冷。如果在用電低谷時期，將冰變?yōu)樗?，從而有效的緩解供電壓力，降低對能源的消耗，同時也減少一定的費用。另外，空調系統(tǒng)也會受到環(huán)境的影響，所以通過對變頻系統(tǒng)的應用，能夠有效的控制空調額定功率，避免發(fā)生全負荷的問題。

6.4 新能源的應用

新能源是我國節(jié)能減排理念目前主要的發(fā)展趨勢，在建筑項目中對于可再生資源的應用已經十分普遍，包括風能和太陽能，那么在建筑暖通空調設計中，也需要在方案設計時重視對新能源的應用。暖通系統(tǒng)對于電能供熱有著很強的依賴性，根據這一特點，設計者可以在地泵系統(tǒng)構建的過程中采用可再生能源，降低對電能的依賴度，從而有效的改善整個系統(tǒng)的運行環(huán)境。另外，因為太陽能的地熱流密度特性，與吸附式制冷相互匹配，所以有著非常好的應用前景?？傊诮ㄖ照{設計中，應該重視新能源和新技術的應用。

7 結 語

總而言之，暖通空調系統(tǒng)是建筑工程設計的核心，隨著建筑的不斷發(fā)展，其設計也變得越來越復雜。在設計中充分考慮了通風、采暖、空調等外部環(huán)境的變化，并充分利用了業(yè)主的各種需求和節(jié)能設計標準，以綠色理念為指導，積極響應國家環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展要求，將綠色理念融入到暖通空調節(jié)能設計中，是設計師們的必然選擇。通過科學、完整、合理的設計，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，確保了空氣及溫度的有效調節(jié)，將運行能耗降至最低，降低了建筑資源消耗，提高了節(jié)能效果，促進了建筑業(yè)的綠色發(fā)展。