建筑暖通空调节能优化设计策略探讨王晓波

建筑暖通空调节能优化设计策略探讨王晓波

王晓波

关键词：建筑；暖通空调；节能优化；设计策略

1、前言

筑暖通空调系统已经成为了当前我国很多建筑工程项目中必不可少的一个组成部分，其有效运用能够较好提升建筑物的应用舒适度，进而也就能够满足于人们对于建筑物应用的相应需求，但是随着越来越多建筑暖通空调系统的运行，其产生的能源消耗问题也越来越严重，采取恰当的设计措施进行节能优化也就显得极为必要。

2、建筑中的暖通空调应用

暖通空调是进行室内空调调节、通风机温度调节的系统装置。现代暖通空调设计中将以上这些功能进行技术上的融合，形成一个统一的暖通空调系统。对于建筑物的暖通空调安装来说，需根据建筑物规模来合理选取，然后再经过设计人员和建筑结构工程师的深入规划来进行确定。最后通过安装的暖通空调来实现室内冷暖风的空调调节及湿度调控目的，从而为人民提升舒适的环境温度。初期的暖通空调大部分是借助定流量水力系统来进行温度调节，随着技术发展，开始以变流量水力及变风量系统来进行功能的实现。当前社会全球环境保护意识的增强，作为能耗大户的建筑行业，如想要有长远的可持续发展前景，就必须进行节能环保设计的思路发展。暖通空调因其高度的社会利用率，在其设计中必须更强调节能设计思路。

3、暖通空调节能设计遵循的基本原则

在社会科技力量带动下，当前的暖通空调设计在节能优化方面的考虑主要是借助了先进的传感器信息收集技术，构建了整体的环境舒师傅指标评价体系。通过舒适与节能的两项融合，实现了精确和灵活的温湿度调节目的。暖通空调的节能设计优化必须结合不同季节差异性建筑结构形式的针对性节能优化。能源的节约是在统筹考虑环境保护基础上进行的，这就要求对石化能源进行高效利用分析的基础上，尽可能地降低对社会环境的碳排放量。另外，暖通空调的节能设计还应该充分的考虑当前的一些节能环保新能源的合理利用，比如太阳能、风能、潮汐能及地热资源在节能设计中的合理利用。

4、建设设计角度暖通空调系统的节能优化

4.1根据建筑空间合理设计暖通系统

对于建筑暖通空调系统的节能优化设计来说，必须要充分结合相应的建筑空间结构进行合理设计，不同的建筑空间结构采用的暖通空调布置方式也应该存在较为明显的差异性。比如对于建筑物结构的层高来说，需要根据其高度的不同合理设计相应的暖通空调系统，促使其表现出不同的作用效果，这也是达到节能效果的一个重要手段，对于2米以上的建筑结构，不仅仅要提升其供暖效果，还需要重点加强对于热量扩散的控制，降低能量的浪费。

4.2合理设置风口结构

对于建筑设计中节能水平的提升来说，还需要重点针对建筑结构中风口的设计进行有效控制，以往建筑暖通空调系统运行中热量消耗较为严重的一个问题就是相应的风口产生的对流威胁，因此，尽可能在合理的位置设置建筑物风口，降低其对流问题的影响，也就能够最终提升其节能水平，降低该方面热量的外泄。这也是在建筑结构设计中应该引起高度重视的一个要点内容所在。

4.3做好围护结构设计

为了较好降低建筑物热量的散失，提升建筑暖通空调系统的节能效果，从建筑物围护结构入手进行优化设计也是比较重要的一个方面，这种围护结构的设计主要就是为了较好提升其隔热效果，进而也就能够充分降低围护结构方面的能源浪费和消耗。在以往的建筑物围护结构应用中，如果采用玻璃幕墙或者是玻璃顶棚进行处理，很容易造成大量热量的流失，进而也就影响了建筑暖通空调系统的工作效能。因此，为了达到较为理想的节能优化效果，重点加强围护结构的节能保温效果是比较重要的一个方面，比如外墙外保温技术手段的应用就能够较好提升围护结构的保温效果，进而促进建筑暖通空调系统的节能水平提升。

5、暖通空调系统的节能设计优化策略

5.1实现能耗传输中的设计

暖通空调的日常运作中，需要消耗较大比例的动力，这就要求在能耗的传输设计上能够考虑其节能性。相关的设计优化可考虑几个要点：①对暖通空调的系统运行流速进行合理的控制。对于暖通空调的风机及水泵运行来说，流速的科学控制能有效的降低其运行中的电能消耗，同时也有利于其他能耗的合理控制；②加强对暖通空调内部的水温温差控制，设计中应考虑水量的合理控制，从而实现资源的节约目的；③考虑能源运输中的有效载能介质设计。设计目的在于优化暖通空调的输送效率，从而能够实现运输能耗的降低作用。通常可考虑水输送方式，来实现节能降耗目的。

5.2优化变频空调设计

作为暖通空调节能设计中的重要考虑方式之一的变频调速设计，其主要是借助变频调速技术来实现对暖通空调实际运行的科学控制，提供给用户更加贴合的实际感受效果。调查显示，建筑中风、电机及水泵设备的能源消耗占到总体能源消耗的近2成。这就必须通过变频调速技术并结合实际的建筑物暖通空调运行的需求，来合理控制暖通空调的运行能耗。

5.3建筑热工性能的优化

建筑物的热工性能涉及到建筑物的密封性、保温效果及遮阳涉及等多个方面。实践表明，建筑物内部的热能释放主要是通过建筑物周围维护结构来进行传递，建筑物的热量传递与建筑物外表面热散发面积（建筑物体形系数）关系较大。因此必须加强建筑物的门窗密封性设计，同时选用保温性能好的围护结构材料。通过合理降低室内外空气的渗透来实现能源节约的目的。

5.4优化地源热泵系统设计

从近几年的建筑行业发展来看，地热在暖通空调设计中的应用得到了广泛的认可，并且其也显示了制冷制热方面的自身优越性。同时地源热泵的合理利用不会影响周边环境而具有较高的环境保护价值。炎热的夏季，地源热泵能够吸收土壤热量并以辅助冷却塔进行制冷，确保了暖通空调中地源热泵的高效运行状态。寒冷的冬季，暖通空调的供暖可以直达热泵通，将热量传输到建筑物中，从而降低了能源的消耗。

5.5采用复合供暖系统

研究发现，在具体的建筑暖通空调系统的运行过程中，采用复合供暖系统相对于单一的供暖系统而言，其节能效果更为理想，并且相应的建筑物舒适度也能够得到较好优化。因此，在具体的建筑暖通空调系统的构建设计中，就应该合理配置复合供暖系统，以散热器为主，辅助以空调设备，进而也就能较好提升其节能表现效果，在达到同等环境舒适度的前提下，这种复合供暖系统的优势更为明显。当然，对于这种复合供暖系统中散热器以及空调设备的安装应用也需要引起高度重视，选择恰当合理的位置进行安装，结合建筑物空间结构的分布进行优化，如此也就能够较好提升其供暖效果，降低不必要能源的消耗。

5.6变频技术的应用

为了较好节约建筑暖通空调系统运行中产生的一些不必要能源消耗，还可以借助于变频技术进行有效调整，这种变频技术的应用能够较好促使相应的建筑暖通空调系统在运行中具备理想的适应性效果，如此也就能够针对外界环境的温度状况以及人们的需求进行恰当调节，最终也就能够较好提升整个系统运行的节能效果。随着变频技术手段的创新优化，相应的作用价值也越来越明显，尤其是结合自动化技术的应用，其作用更是得到了较好发挥。

5.7系统余热回收技术的应用

对于建筑暖通空调系统的节能优化还需要从以往暖通系统运行中存在的大量余热入手进行回收利用，在暖通系统设备的运行中，其往往在排风中存在着大量的热能，这些热能直接排放必然也就造成了能源的浪费，而针对这些余热进行有效回收再利用的话，必然也就能够较好提升其节能效果表现，这种余热回收装置的设置应该在排风系统中进行合理安装，促使其能够达到最为理想的余热回收效果，切实提升系统节能水平。

5.8热电冷三联供技术的应用

对于建筑暖通空调系统节能优化设计工作来看，合理运用热电冷三联供技术同样能够表现出较为理想的积极作用效果，这种热电冷三联供技术的应用能够较好运用发电过程中产生的大量余热，这些余热在以往常常被浪费掉了，如此也就必然会带来较为明显的能源消耗，而如果能够将这些余热较好运用于相应的暖通空调系统结构，进而也就能够有效提升其作用效果，并且必然也会降低暖通空调系统的能源消耗数量，较好提升其节能效果表现，这种协调设计手段的应用能够表现出较强的可持续性发展效果。

6、实例分析

一个集餐厅、会议中心、交易中心及办公楼等为一体的大型公共建筑，总建筑面积19.4万m2，暖通空调房面积为14.4万m2，夏季空调冷负荷为1.35万kW，夏季空调单位面积冷指标94W/m2，冬季空调热负荷1.227万kW，冬季空调单位面积热指标85W/m2。

6.1暖通空调系统方案

结合该建筑的使用功能及暖通空调运行特点，设计人员制定出两种暖通空调系统节能方案：方案一为水冷冷水机组；方案二是水源热泵机组。空调系统末端一般会采用2中形式：①全空气系统，这种空调设备多布置在机房中，具有维修方便、空气流通性强、运行噪声低等特点；②风机盘管空调系统，这种空调布置方式具有室温可独立调节、节能效果显著、管道成本低等特点。

6.2节能方案的分析

（1）夏季冷源主要采用水冷式冷水机组，通常将其布置在地下层的冷冻机房内；3台换热器分别承受总热负荷的40%，本工程所在地区主要由市政热网统一供应，因此，可利用这种方式向空调内部进行热水供应；冬季可采用冷却塔进行供冷，日供冷量为1300kW。

（2）这是一种新型的空调冷热源方式，可采用水源热泵机进行热冷供应；该方案要求建筑周边打深约100m的井，为了扩大建筑空调冷热源的供应面积，本工程需要打36口井，其中12口井用于抽水，24口井用于回灌，利用井水作为主要冷热源。

6.3节能方案的比较

6.3.1技术比较

方案（1）优点：制冷机房相对集中，地上建筑使用面积小。空气舒适性良好，运行效率高。主机的使用寿命较长。缺点：无法实现部分负荷的运转，需启动整个机组。末端设备的使用年限较短，需不定期进行更换，增加工程成本。系统所涉及的设备较多，若出现运行故障的话，难以处理。

方案（2）优点：无需设置通风管道、冷冻系统等，安装和投资费用成本低。热泵机组运行的稳定性良好；灵活性较强，可在过渡季节同时供冷供热。系统机组部件较少，维护费用低，使用寿命较长。缺点：会严重污染到地下水，需频繁清洗过滤器，冬季采暖效果不理想等。

6.3.2成本比较

2种方案的投资费用见表1和表2。

表2方案（2）成本费用分析

6.3.3节能效果比较

空调系统设备类型的选择不仅要考虑建筑实际使用需求，同时还要根据满负荷运行工况进行选择。一般在空调系统运行过程中国，工况大部分处于负荷状态，这种情况不适用于方案（1）的大型制冷机组，其会对整个机组的运行效率等造成影响，整体节能效果不理想；而方案（2）可根据满负荷工况的运行情况对空调热泵数量进行调整，确保整个机组的高效率运行，节能效果较为理想。

7、结语

总体来说，我国的暖通空调系统的节能设计还有很多需要优化的地方，若暖通空调系统的设计没有考虑节能的话，不仅不利于节能减排，也会进一步影响建筑空间的舒适度和健康程度。这就对设计人员提出了更高的要求，需要在实际工作中重视现有的问题，并采取积极有效的措施解决这些问题，不断地积累经验，经常和优秀的工作人士和团队进行交流，从而推动暖通空调系统的节能减排事业的良性发展。

参考文献

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