探究建筑暖通空調系統的節能設計

張麗萍

【摘要】暖通空調技術的發展對建筑節能有著至關重要的作用，隨著人們對住宅舒適性及衛生的要求越來越高，而暖通空調系統在建筑能耗中占有重要比重。結合筆者的工作經驗，本文首先闡述了暖通節能空調的設計原則，對合理的選擇暖通空調系統的設計參數、空調冷熱水系統的節能設計、空調風系統的節能設計、空調冷卻水系統的節能設計以及空調冷熱源系統的節能設計這五個方面的內容進行簡要分析，以供參考。

【關鍵字】建筑暖通空調、節能設計、原則、設計參數

一.建筑暖通節能空調的設計原則

1、滿足日常生活環境要求。保持人體舒適的主要因素是舒適環境，但是，日常生活中的光線、聲音和色彩也是影響舒適不可忽略的因素，比如：在人們居住的室內環境中，要以暖色調為主，這樣不僅使室內溫度得到了相對降低，而且起到節能目的。

2、基本原則——節能。節能暖通空調最最基本的原則就是節能，在節能設計過程中，熱舒適指標是實際應用的指導。對于熱舒適指標的影響因素主要是：溫度、空氣濕度、風速、勞動強度以及輻射溫度。對上述因素進行合適比例的探索和組合，對舒適和節能進行現實協調。并且對建筑物的導熱性進行適當的圍護，對室外的氣候變化進行應對，保證室內的舒適性。

3、正確處理整體與局部關系。在現實生活中，我們生活在集體中，通過采取集體供暖的措施，不僅能源消耗得到了降低，而且能源的利用率得到了提高。為了滿足個人的不同需求，需要采取以下兩個措施：（1）在對暖通設計時，要保證獨立的控制每一個房間內的溫度；

（2）對熱量進行分戶、分室的分攤。

4、控制室內空氣品質。通風量大是暖通節能空調的設計趨勢，解決空氣質量是最重要的問題。因此，對室內氣流進行合理的排風、進氣，對室內空氣質量進行提高，不僅保障了室內空氣質量，而且達到了節能目的。

二、合理的選擇建筑暖通空調系統的設計參數

在對建筑室內設計計算溫度取值時，應當考慮到實際的具體情況，依據不同的地域、環境、室內要求等合理地對室內溫度進行取值。室內溫度取值的高低與建造暖通空調系統的能耗密切相關，經調查研究表明夏季制冷條件下，室內溫度每升高1℃，能耗將會降低10%左右； 冬季制熱的情況下，溫度每降低1℃，能耗可減少8%左右。因此，科學合理地進行室內溫度計算取值能夠有效地降低建筑暖通空調系統的能耗。我國《公共建筑節能設計標準》對一般民用建筑室內供暖和制冷設計計算溫度的取值標準進行了科學合理嚴格的規定，公共建筑夏季空調制冷不應低于25℃，居民建筑和辦公室室內冬季采暖溫度不得高于20℃。

三、建筑空調風系統的節能設計

在暖通空調系統的設計過程中，不同的區域可能對溫度、濕度以及工作時間的需求都有差異，那么就應該根據系統的實際運行條件將各個區域進行劃分。即使是在同一個暖通空調系統中，不同區域、不同要求的冷熱負荷也會有較大的差別，不同區域、不同的工作間對于滿負荷的運行時間各有不同，對于建筑的滿負荷運行、部分負荷運行必須綜合考慮。分別對不同的區域進行溫度、濕度的控制。因此建議選擇變風量的空氣調節機組，選用多速送風機、變頻送風機。 變風量的暖通空調系統能夠準確的調節室內的風量的變化情況，也能夠準確的確定系統的總風量，從而起到了降低風機的容量和能耗的作用。

新風量的大小對空調系統來說不僅與能耗、初投資和運行費用密切相關，而且關系到人體的健康，暖通空調設計者要充分考慮新風量的設計，不僅要滿足工作區對溫度、濕度、潔凈度、噪聲的需要，更要滿足空氣新鮮度的要求。因此《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005對其取值進行了規定，設計人員進行設計時，不應隨意增加或減少。另外，在人員密度相對較大并且變動較大的房間，更應該采用新風需求控制，設計變風量的新風空氣處理機組，根據室內CO2濃度檢測值增加或減少新風量，使CO2濃度始終維持在衛生標準規定的限值內。

民用建筑中相對高大空間，人員通常都在底層活動，因此舒適性范圍大約為地面以上2—3m。這時送風形式選擇特別重要。采用上送風時送風風速控制在一定的范圍，特別取暖季節尤為重要；或者采用分層空調，其目的是將這部分范圍的空氣參數控制在使用要求之內，3m以上的空間則處于“不保證”的范疇。這里提到的分層空調只是一個概念和原則，實際工程中有多種做法，比較典型的是送風氣流只負擔人員活動區，同時在高空設置機械換氣。另外考慮新風換氣機，冬季、夏季對能源的節約非常可觀。但需要對房間的氣流組織進行適當的計算。

四、空調冷熱水系統的節能設計

蒸氣壓縮循環冷水（熱泵）機組單位制冷量的能耗量是與制冷機的蒸發溫度以及冷凍水的供水溫度成反比的。選用滿液式蒸發器；提高冷凍水的供水溫度，這樣提高了蒸發溫度，提高了機組COP。或者選用溫濕度獨立控制空調系統，即空調主機產生高溫冷水用于承擔室內顯熱負荷，潛熱負荷用物理吸附的辦法處理；大大提高機組的COP，減少建筑的耗能。但同時帶來的設備復雜化及技術成熟度還有欠缺，同時溫濕度獨立控制前期投資較大，需綜合考慮。

五、空調冷卻水系統的節能設計

很多暖通空調系統安裝的區域自然水源十分匱乏，所以設計時建議采用冷卻塔循環使用的模式，其主要目的就是有效節約水源。設置冷卻塔的過程中必須具備良好的通風條件，工作環境要求干凈整潔，控制采用三通調節閥從而提高其冷卻的效率。另外，利用變頻調速的方式控制風機的啟停，也可以利用出水溫度控制，但都要注意節約電能。

六、空調冷熱源的節能選擇

空調主機熱源側按冷卻形式分為空冷、水冷、蒸發冷。水冷與其他兩種冷卻方式對比，制冷性能系數COP較高，同時幾乎不受大氣環境溫度的影響，但受水源的限制。使用循環水時，必須配有冷卻塔或冷水池，保證水不斷得到冷卻；水源熱泵機組受水源的限制；地源熱泵打井面積的限制；因此水地源熱泵機組亦有一定的局限性。而蒸發式冷凝器是很受歡迎的一種冷卻方式，它利用水蒸發時吸收熱量使管內制冷劑蒸氣凝結。近年來有些地區的蒸發式冷風機也很受歡迎，耗電量是傳統中央空調耗電1/8。

空調主機冷媒的選擇也很重要。R32是一種不錯的制冷劑。R32雖然具有一定的可燃性（可燃性溫和，燃燒下限（LFL）僅為0.306 kg/m3），但由于具有與R410A非常相近的熱力參數，且其充注量僅為R22的0.6倍，泄漏時的相對CO2排放量為405，與R22相比，CO2減排可達77.6%，經研究測試R32的冷凝溫度比R410A低，R32的蒸發溫度比R410A高，傳熱性能好，使用R32性能比R410A可以提高10%以上。此外，R32國內有大量生產，價格便宜，易于購買，因此被廣泛關注可以作為替代R410A和R22的環保、節能制冷劑。

結束語

暖通空調系統的節能設計工作是一項復雜的系統工作，當前暖通空調系統的節能問題已經成為了一個受到廣泛關注的社會性問題，因此在設計的過程中必須高度重視，積極的制定和采用相應的節能措施，從而滿足業主的實際需求，也為我國的環境保護和降低能耗工作做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]王東升.建筑工程專業基礎知識.徐州：中國礦業大學出版社，2010

[2]趙榮義，范存養，薛殿華.空氣調節.北京：中國建筑工業出版社，2009