試論高層建筑暖通空調節(jié)能設計

萬建平 廣東宏達建設工程有限公司，廣東 東莞 523100

1 暖通空調系統(tǒng)簡介及能源消耗分析

目前，我國城市中的暖通空調系統(tǒng)的能源消耗量占總能源消耗量的近一半，且隨著城市居民對生活品質的要求越來越高，暖通空調的能源消耗量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。暖通空調系統(tǒng)的能源消耗主要是指建筑通風、采暖和制冷、照明、供應熱水等方面的能源需求。高層建筑暖通空調的能源消耗主要來自三個方面:新風負荷、冷暖負荷及輸送負荷引起的能耗。

暖通空調系統(tǒng)的能源消耗與其他建筑能耗相比有很多顯著的特點。首先，能耗的使用率受空調系統(tǒng)設計、元件選型、運行管理等多方面的影響，如果空調系統(tǒng)設計時存在一些不合理的因素或在運行管理中出現(xiàn)問題，都會降低暖通空調能源的使用率;其次，由于暖通空調是通過冷熱彼此交替來進行工作的，因而室內空氣冷熱質量、室外環(huán)境溫度等都會對暖通空調的能耗產生一定的影響。我們應盡可能多地利用風能、太陽能等天然資源，提高能源使用率，盡量降低暖通空調的能耗。

2 高層建筑暖通空調節(jié)能設計原則及存在的問題

2.1 高層建筑暖通設計原則

在高層建筑暖通系統(tǒng)的設計中，必須遵守以下三個原則:第一，節(jié)能性原則。實現(xiàn)節(jié)能的效果是暖通空調設計的第一原則，且在節(jié)能的同時必須考慮到室內人們的感受，營造舒適的溫度、濕度和氣流，因此在進行節(jié)能設計時必須設置合適的比例，盡量做到節(jié)能同時帶給人舒適的感受。另一方面在進行節(jié)能設計時應考慮室外的溫濕度情況并相應調整，實現(xiàn)節(jié)能的目的;第二，人性化原則。我們知道，空調系統(tǒng)如果能實現(xiàn)室內均勻加熱，能量的利用率在很大程度上會提高，但是在空調進行室內溫濕度調節(jié)時，應充分考慮到室內人員的主觀感受。如果只為了達到減少能源消耗的目的而降低了室內舒適度，就失去了暖通空調系統(tǒng)設計的意義。因此，在設計中，應充分考慮到每個人適應性，實現(xiàn)室內溫度的自我調節(jié)，充分實現(xiàn)暖通空調設計的人性化。第三，科學化原則。暖通空調能實現(xiàn)節(jié)能成效并不是輕而易舉的，在進行暖通空調設計時應注意與建筑的結構設計、裝修設計等相互結合，以設計出綜合的性價比最科學的暖通空調系統(tǒng)。

2.2 高層建筑暖通空調設計中存在的問題

雖然高層暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能性已受到廣泛的關注，但設計者在設計和規(guī)劃的過程中仍存在一些問題。首先，設計者缺乏節(jié)能意識，一些暖通空調設計者在工作上缺乏創(chuàng)新性，很多暖通設計師僅在概念設計上講節(jié)能效果，而在實際的設計工作中保守的依然沿用傳統(tǒng)的設計理念，僅追求設計的準確可行性，缺乏節(jié)約能源的意識和責任，導致系統(tǒng)投入使用后很難實現(xiàn)節(jié)能效果。其次，在暖通系統(tǒng)設計初期，沒有進行嚴格的規(guī)劃，缺乏科學的計劃是暖通空調系統(tǒng)在節(jié)能設計中最大的弱點。沒有嚴格的規(guī)劃，空調系統(tǒng)在選擇時沒有強制的節(jié)能意圖，相關設計人員缺乏靜置壓力，缺乏進步和創(chuàng)新的動力。然后，暖通空調在設計時，對可再生資源的利用程度較低。造成這個問題的原因有兩個方面:一是在實際設計工作中，可再生資源的利用率很低，很多設計者在設計時沒有這方面的意識，二是可再生資源利用方面研究比較欠缺，且技術的提高和發(fā)展很緩慢，因而，在可再生資源的利用方面，缺乏充分的技術支持。另外，設計人員的專業(yè)素質有限，經驗不足。一些設計師在實際工作中，設計質量很難達到要求，設計出現(xiàn)問題或錯誤時，往往需要重新加工，這無疑造成了資源的浪費。在設計中缺乏節(jié)能意識，對節(jié)能技術的應用不夠熟練，結果往往無法達到節(jié)能效果。

3 加強高層建筑暖通空調節(jié)能設計的措施

3.1 嚴格選擇建筑暖通空調系統(tǒng)的設計方案

嚴格控制高層建筑暖通空調的設計方案是實現(xiàn)暖通空調節(jié)能效果的關鍵，在制定空調設計方案時應與建筑的結構設計、內部裝飾設計和使用功能等相互結合，充分考慮暖通空調系統(tǒng)的初期投資水平和后期運行費用，結合建筑物的使用功能和結構差異，選擇最合適的空調系統(tǒng)設計方案。另外，由于室外氣候變化會改變空調系統(tǒng)的耗能量，因此在制定方案時還要充分考慮到建筑內部溫度過高或過低時，空調系統(tǒng)的工作負荷是否能達到使用要求。因此，要保證空調系統(tǒng)的節(jié)能效果就必須要嚴格控制設計方案。

3.2 適度降低室內溫濕度標準

在暖通空調的方案制定和設計工作中，為了降低空調系統(tǒng)的能量消耗，滿足節(jié)能的需要，可以考慮濕度降低室內溫濕度標準。除建筑的結構特征、外部的溫度條件等是影響空調系統(tǒng)能耗的因素外，室內溫度和濕度的要求也是影響暖通空調系統(tǒng)能耗的重要因素之一。比如夏季時，室溫的控制對空調負荷有很大的影響，如果能夠保證室內人員的健康和舒適度的基礎上，適當降低室內溫度和濕度的標準，無疑會大大減少高層建筑空調的能耗，實現(xiàn)空調系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保要求。

3.3 減少輸送過程中的能耗

在空調系統(tǒng)的能耗組成中，動力輸送過程中的能耗在整個空調系統(tǒng)中占有很重要的地位。輸送過程中的能耗主要是在熱量的輸送過程中風機和水泵的耗能量，因而我們應該努力采取措施減少系統(tǒng)流量的輸送阻力，提高風機和水泵的效率，降低耗能量。具體措施可以從以下三個方面進行:首先，增大供回水的溫差，增大空調系統(tǒng)的供回水或送回風的溫差可以在節(jié)能上起到很好的控制效果，因此，在進行高層建筑暖通空調系統(tǒng)設計時，在保證溫度控制精度和人體主官感覺舒適度的基礎上，可以盡量加大供回水的溫差，有效降低空調系統(tǒng)的能量消耗。但是，應注意溫差在8℃以下為宜。其次，應控制空調系統(tǒng)的流速為低速運行狀態(tài)，如變頻控制，這是由于水泵和風機的耗能量與流速的平方成正比，降低流速可以有效減少泵和風機在熱量輸送過程中對電能的消耗，同時控制流量還能加強空調系統(tǒng)水利工況的穩(wěn)定性。另外，空調系統(tǒng)運行過程中采用變風量的工作方式。對高層建筑中的商場、電影院、美食廣場等地方，人流量大，且內部多為開放式的結構，對空調系統(tǒng)的需求變化大，如果采用變風量的工作方式，就可以根據(jù)室內的需求調節(jié)風量按需供給，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

3.4 有效利用可再生能源

隨著環(huán)境變化和居民生活品質的提升，人們對節(jié)能環(huán)保的要求也越來越高，天然資源的應用范圍也越來越廣，在空調系統(tǒng)中，有效利用可再生資源可以大大減少能源的消耗。首先是有效利用自然風，對一般空調系統(tǒng)來說，暖通空調對電能的消耗量很大，如果在暖通系統(tǒng)中充分考慮自然風的應用，為室內提供所需的能量，就有效降低了能源的消耗，保護了環(huán)境。其次是有效應用太陽能，在暖通空調系統(tǒng)的設計中，太陽能的利用不僅包括采暖，還可以在制冷方面進行考慮。我國太陽能技術在應用方面已十分成熟，技術先進，因此太陽能在高層建筑空調系統(tǒng)的設計中也得到了越來越多的應用。

4 結束語

高層建筑暖通空調節(jié)能設計，對促進我國節(jié)能型社會發(fā)展具有十分重要的作用。為了降低暖通空調的能源消耗，同時為室內提供適宜的環(huán)境條件，設計者應積極學習先進的科學技術，提高自身設計水平，利用先進的技術全面提高高層暖通空調的節(jié)能效果。

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