高層樓宇建筑暖通空調高能耗成因及節能降耗技術分析

文/馬哲　深圳市投控物業管理有限公司　廣東深圳　518000

高層建筑物暖通空調系統是用于樓宇間采暖、通風、調溫等的綜合性系統，尤其對高層、超高層建筑內環境具有極強的調節功能。隨著城市內可用建筑面積的減少，為滿足日益增大的城市人口需要，高層樓房、超高城樓房成為現代建筑業發展的重要方向。暖通空調系統是高層建筑物中調節內部環境所必須的組成部分，其設計的合理性直接關系到建筑物內人們的感官感受和生活質量，而合理的設計方案往往是現代建筑材料、節能技術與新型設計理念的有機融合。在節能減排大背景下，促進節能技術與原有設計的碰撞和融合，是降低暖通空調系統運行能耗的重要研究方向，也是現代高層建筑物建設的重要內容。

1、高層樓宇建筑暖通空調高能耗成因

1.1　圍護結構的影響

高層建筑物圍護結構分內、外兩部分，外圍護結構包括外墻、窗戶和屋面等，內圍護結構包括內隔墻、頂棚和地面等。圍護結構受材料性質和結構強度影響，造成的熱能損失在建筑整體采暖熱能的55%以上。與北京、哈爾濱等地方城市相比，深圳地區冬季采暖需求不大，但圍護結構依舊是采暖耗能的主要方面。尤其是以混凝土樓板和磚結構為主要建筑材料的高層建筑物，樓梯間、屋面、門窗縫隙等都是熱損嚴重的位置。因此，加強高層建筑物圍護結構性能研究力度是暖通空調節能工作的重要方向。

1.2　方案設計不規范

高層建筑暖通空調系統不僅要與建筑材料、施工條件、樓層功能相協調，而且要與當地氣候相適應。暖通空調系統建設是高層樓宇建筑施工的重點管理項目，與建筑后期運行的耗能情況直接相關。設計方案的不規范將會對暖通空調后期運行的能耗產生很大影響。造成不規范問題的主要原因是相關設計人員綜合能力不足，難以根據具體施工方案對暖通空調系統進行設計；相關負責人對方案設計重視程度不足，往往根據自身經驗對方案進行選擇和調整，隨意性較大。不合理的設計方案不僅可能導致建筑材料和資金的浪費，還可能造成建成后暖通空調系統投運成本的增大。

1.3　材料選用及設備設置的不合理

暖通空調系統采用的保溫材料應符合 GB/T20473-2006的規定，保溫材料的導熱系數應小于或等于 0.2 KW/ (m·)，建筑絕熱材料要符合相關規定。材料的強度、吸水率、燃燒性能等也應作為參考指標列入選擇標準之中。另外，建筑物埋地設置、管道熱補償、系統的水力平衡和承壓能力、散熱器設備性能等也是暖通空調系統材料選擇和方案設計需要參考的重要內容。但目前我國高層樓宇建筑施工材料的選用原則多為經濟原則，用于建筑暖通空調系統的保溫材料一般為本地區內常見的保溫材料，其功能性往往得不到保障。

1.4　缺乏節能觀念

在暖通空調系統設計中節能減排觀念的缺乏是導致系統節能功能差、后期運行耗能高的重要原因。設計人員節能減排觀念不足，沒能將空調系統與建筑樓層整體結構、樓內人員需求等實際情況緊密結合，造成設計方案與實際施工和后期運行不協調。另外，在高層建筑投入使用后暖通空調系統一般由樓層內物業人員或住戶自行調節。操作人員對暖通空調系統了解程度有限，缺乏節能意識，也會導致系統耗能增加。

2、高層樓宇建筑暖通空調節能降耗技術的應用

2.1　數據庫統一調控式

目前我國應用最廣泛的暖通空調設計系統為BIM 系統。這一系統通過對整個工況數據進行整合分析，從整體角度對暖通空調系統進行節能設計。這一設計方式能夠借助數據庫的參數進行統一規劃，最大限度地降低施工過程中不斷校驗造成的能源浪費和廢氣排放。

2.2　根據系統參數優化設計方案

在進行暖通空調系統設計之前，設計人員要對在建樓宇建筑的功能、室內的溫濕度需求、各項新型節能技術的適用條件等進行調查，并結合施工材料的性能、地區環境、住戶的個性化需求對整體設計進行調整。在這個過程中各項參數的調查、記錄、使用和保存對確定最佳設計方案、明確各影響因素與系統負荷關系等起到關鍵作用。首先，圍護結構絕熱、保溫性能較差是造成暖通空調系統高能耗的重要原因，隨著國家相關標準和規定的出臺，我國建筑業在施工過程中逐漸規范了材料選擇的程序，逐漸用密閉性強、節能效果好的材料替換下不達標材料，提高了高層建筑圍護結構的各項性能。其次，在設計方案選擇方面，相關設計人員需要根據建筑物建成后的實際功用對暖通空調系統進行設計。比如，深圳地區暖通空調系統更重視夏季制冷功能，而北京地區則需要均衡冬季制暖和夏季制冷兩個方面。設計人員在進行設計時需要根據地區環境和用戶需求確定合理的方案。

2.3　積極引進新型節能技術

變頻技術是近年來在暖通空調系統中最常使用、發展較為成熟的節能技術，在夏季制冷時能夠有效降低系統運行的能耗，尤其在大型高層建筑內。有統計數據顯示，在同等負荷條件下，30層的辦公樓應用變頻技術能夠降低45%的能耗。除了變頻技術外，水源熱泵技術也是現代暖通空調系統設計研究的重要內容。水源熱泵技術主要指利用熱泵裝置將淺層的低溫地能提升到高層建筑物所需溫度，利用可再生能源，降低能耗，達到節能減排效果。另外，應用熱回收技術是以回收方式將系統內冷凝熱水、排風余熱等尚未散失的熱量收集起來重新利用。引進各類新型節能技術，推進新技術與暖通空調系統融合是未來建筑行業節能發展的重要方向。

結論：

暖通空調系統作為現代高層樓宇建筑必不可少的組成部分，是建筑行業內節能減排工作開展的重要項目。暖通空調系統節能設計是涉及材料研究、建筑設計、計算機技術和節能技術等多學科的復雜課題。隨著現代科技的不斷進步，各類新材料、新技術不斷出現，各種新的設計方案被提出和應用。我國暖通空調系統正在不斷朝著更加經濟、節能、安全的方向發展。

參考文獻：

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