对建筑暖通空调节能设计的探讨

对建筑暖通空调节能设计的探讨
作者：朱方良
来源：《建筑建材装饰》2013年第06期
摘要：随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，暖通空调系统得以广泛应用。

用于暖通空调系统的能耗也将进一步增大，这势必造成能源供求矛盾的进一步激化。

根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的。

由于暖通空调系统能耗的影响因素多，作用过程复杂，能源综合效率相对较低，因此，通过有针对性的分析后，进行合理的节能优化设计是有效降低能源消耗的重要手段之一
关键词：暖通空调；系统设计；节能；绿色
前言
由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，因此暖通空调系统的节能成为关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。

因此，有必要对暖通空调系统在节能方面存在的问题给予重视，使暖通空调系统具有并发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用，使其对国民经济的发展和人民生活的提高带来正面效应。

暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是节能、环保、可持续发展、保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。

1 空调系统的节能技术
在科学技术日新月异的今天，暖通空调领域不断涌现出新技术，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

1.1围护结构的热工性能
合理的建筑方案是节能的前提，不同建筑物的外围结构对空调负荷和建筑能耗有着不同的影响，向建筑专业提出合理的建筑热工要求，如玻璃幕墙的传热系数和气密性等，并尽量考虑有效的自然通风，便于春秋过渡季节充分利用室外条件。

外围结构性对空调负荷及能耗的影响：a、增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季“节能”是很有利的。

b、减少窗、墙面积比，对减少夏季冷负荷有较好的效果，对南方有利，但对北方建筑则对减少冬季能耗有可能不利。

c、增加外遮阳对夏季冷负荷或供冷量减少十分有利但在冬季，由于阳光射量减少，有可能导致冬季采曩能耗有较大的增加，这对于冬、夏季“节能”互为矛盾的措施，设计中应特别予以研究和考虑。

d、采用热反射玻璃，可极大地减少夏季的供冷量，但对北方寒冷地区的供热很不利，要特别注意地区陆因地制宜，灵活应用。

1.2空调水系统
a、单级泵系统与双级泵系统
单级泵系统简单，节省设备，适用于中、小型空调系统。

选水泵时，扬程要克服冷源侧及设备的阻力，而且要以阻力最大的环路作为选泵的依据，这就难免造成管线短的环路上阻力不平衡，这种环路往往需靠阀门来调节，无形之中也增加了能量的损耗。

双级泵系统多了几台循环泵，但由于冷源侧和设备侧分别用不同的水泵，使冷机的水流恒定，工况稳定，而且二级泵可根据不同的供水环路压降来做出不同的配置，可适用各空调分区环路阻力相差悬殊的场合。

此外，双级泵系统的单泵扬程要比单级泵小。

在超高层建筑中，这对减轻设备承压是有利的。

b、同程系统和异程系统
同程系统只要管径配备得当，一般来说各个支路的水流量都会自动平衡。

但是，同程系统多耗管材，特别是在高层建筑，多一根主立管会多占去不少的管井面积，使得空调与其他专业争挤管井的矛盾更为突出。

如果我们适当加大主立管或主干管的管径，使得在主立管或主干管上的压降远小于各支路上的压降，则采用异程系统同样也不会有什么问题。

1.3空调风系统
现在的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，取而代之的是变风量空调方式。

这一系统具有一个很明显的特征，即系统的层次清楚。

概括起来讲，可以归纳为3个层次：楼、层、区。

其具体的含义是：①第1层起，全楼设一套中央新风处理机组，这是一个定风量式（CAV）系统，专门用于向各层送固定数量的新风。

②第2层次，每层设1套或2套空气处理机组和相应的一次送风系统。

这是一个变风量式（VAV）系统，其送风量可根据送风干管内的静压传感器进行自动调节。

另外，其送风温度可由1只温度传感器进行预先设定的定值控制。

⑨第3层次，每1个分区设1台风机混合箱或其他类型的终端，后者也像风机盘管一样，暗装在吊顶内。

风机混合箱根据所在分区的温度状况，由温度传感器控制一次风的风量，然后通过软管分别送到各个送风口。

另外，在一次风的接口风管上装有风量调节阀，后者可根据各相应分区的温度控制器的指令动作，调节一次风的风量。

对每一个分区或每个风机混合箱而言，尽管其一次风量根据温度控制的要求，随时都在变化，但其总的送风量却不会变化。

这种系统的优点主要表现在如下几个方面：
a.用全空气方式取代了水一空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能性。

b.它不同于一般的全空气方式的空调系统，前者利用吊顶空调做回风室，基本上可省去回风管，而且一次风可采用低温送风，温度可以较低，因而一次风量可减少，从而可缩小送风干管的截面尺寸。

c.与一般全空气方式的多区系统不同，可实现各分区的独立的温度控制，从而改善室内温度分布状态，并且可节能。

d.可适应办公室隔间的变化，因为风机混合箱的安装部位及回风口的位置均与其下面的隔墙无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。

当然，这种系统也有其不足之处。

首先，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。

其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。

1.4空调系统的自控
提高空调系统的自控水平，加强高科技运行管理是“节能的关键途径，提高空调系统的自动化控制水平，是“节能”的关键。

但目前除了恒温恒湿工程、人工气候环境室和高精度工艺生产房及超挣化洁净室等工程设置了一般自动化控制系统外，近年来只有首都少数高层宾馆采用了自动系统管理，面对大量的空调和供热工程很少装置自控系统，这是与“节能”要求很不相适应的，在当前高层宾馆大量建造的时代，对风机盘管冷、热水系统、制冷装置及输风系统等的自动控制，是当前设计人员与建设单位应该着重考虑的重要内容。

1.5提高终端用户用能效率
提高总的能源利用效率。

节能建筑与绿色建筑是密不可分的，绿色建筑的含义为在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。

绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。

以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。

绿色建筑设计理念包括以下几个方面：一是节能能源。

二是节约资源。

三是回归自然。

绿色建筑的建造特点包括：对建筑的地理条件有明确的要求，土壤中不存在有毒、有害物质，地温适宜，地下水纯净，地磁适中。

绿色建筑应尽量采用天然材料，建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等，要经过检验处理，确保对人体无害。

绿色建筑还要根据地理条件，设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置，以充分利用环境提供的天然可再生能源。

2 结语
只有对暖通空调系统目前存在的问题给予重视，暖通空调才能给千家万户带来便利，才能充分发挥它的经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用。

节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，需要得到政府部门的重视和支持。

同时，我们暖通专业工作者，都有义务在暖通空调的节能领域里积极地贡献自己的力量。

综上所述，建筑节能尤其是暖通空调方面的节能，潜力还是很大的，可以通过多种途径对系统进行节能，如降低围护结构的传热系数、提高系统的效率、等等。

建筑节能在当前世界能源紧张和中国经济高速发展的背景下，尤其具有重要的意义。