民用建筑暖通空調系統節能設計措施分析

肖龍洋 宋 晉

浙江工業大學工程設計集團有限公司

1 引言

在建筑行業快速發展過程中，設計人員也開始注重暖通空調系統設計。該系統可以有效改善室內濕度和溫度，為居住者提供適宜的居住環境。然而需要注意的是，暖通空調系統也會帶來能源消耗問題，該問題已經得到社會各界廣泛關注，采取合理有效的節能設計措施，全面提升暖通空調節能性能，已經成為民用建筑設計的重要關鍵問題。

2 暖通空調系統節能設計的意義

民用建筑暖通空調系統主要采用制熱制冷技術，對室內濕度溫度進行調節，以此改善室內空氣質量。暖通空調系統，在現代化建筑中屬于重要設計內容，按照相關資料數據顯示建筑能源消耗占據國家總能耗的22%，能源消耗量比較大。暖通空調系統屬于建筑能耗的主要內容，因此在行業領域中備受關注。采用合理有效的節能設計方法，能夠實現最大化效能，不僅能夠發揮出暖通空調系統的作用，降低能源消耗，還可以實現可持續發展戰略。

3 暖通空調節能設計要點

3.1 合理選擇設計參數

暖通空調系統會受到建筑區域室外設計參數影響，還會受到室內濕度溫度影響。對于空調系統來說，室內設計參數應當考慮到濕度和溫度因素，通過上述因素對系統節能性能進行衡量。統計計算室內濕度和溫度，明確合理區間，確保其滿足不同時間段的居住要求。在確定新風量時，應當滿足生產要求和節能降耗要求。

3.2 計算冷熱負荷

在設計暖通空調系統時，冷熱負荷會產生較大影響，主要表現在冷熱源能量、水泵配置、冷熱輸送配管以及末端設備設計當中。為了確保暖通空調設計效果，必須準確計算冷熱負荷，為各個環節提供數據支持，以此降低空調系統能源消耗。在方案設計和初步設計過程中，由于缺乏詳細的工程設計數據，所以在計算冷熱負荷時，必須選擇適宜的計算方法。在計算冷熱負荷時，還應當聯合建筑冷熱負荷統計值，并進行回歸計算，將計算結果作為空調系統設計的參考數值。

3.3 合理選擇冷熱源

在選擇冷熱源時，需要采用集中設置冷水機組，對供熱設備和換熱設備進行集中設置。在選擇機組設備時，還應當考慮以下因素：第一，功能特征，第二，建設規模，第三，建筑所在區域的能源結構價格。第四，環保規定。在確定機組數量時，應當聯合建筑實際情況，遵循以下確定原則：其一，如果建筑周邊存在熱力發電廠，則應用熱力廠余熱作為供熱措施。如果供冷條件良好，則適當利用供冷功能。其二，如果建筑周邊區域存在供熱情況，則將其作為暖通空調系統的熱源。其三，如果建筑周邊存在大量天然氣，為了提升冷熱源穩定性和能源有效利用率，可以采用分布式燃氣冷熱電三聯供系統。其四，如果建筑周邊地熱資源和水資源豐富，可以通過水源熱泵達到供熱供冷效果。

熱泵機組和冷水的重要指標在于機組數量和單臺容量，在確定以上兩個指標時，必須考慮到空調年負荷變化量，滿足滿負荷運行和日常負荷運行要求。如果建筑區域內在冬季和過渡季節仍存在供冷需求，首先應當分析經濟性和技術性。確保經濟技術合理時，可以采用冷卻塔提供空調冷水。如果建筑物全年具有空氣調節要求，且室內和周邊環境負荷差異比較大，同時存在供熱和供冷情況。則應當在滿足技術可行性和經濟合理性的同時，采用水循環熱泵空調系統實現供冷供熱。

4 民用建筑暖通空調節能設計措施

4.1 優化設計暖通空調系統

在設計暖通空調系統時，必須遵循以下原則：第一，確保系統可以獨立調節室內空間溫度和濕度。第二，所有住戶平均分攤空調產生費用。第三，在設計空調管路時，必須堅持簡單原則，避免浪費材料。

在設計期間還應當聯合業主的要求，深入分析影響空調使用壽命的各項因素。按照用戶需求開展個性化設計，滿足品位和審美要求。在施工過程中，優先選擇中央空調，之后向各分支進行修建，確保空調性能滿足相關要求，提升溫度敏感度。同時，保障中央空調和管路保溫效果，合理調節室內溫度，提升居住空間的舒適度。

4.2 風系統和冷熱水節能設計

在風系統和冷熱水系統設計期間，必須合理調節進出口冷熱水溫差，避免由于溫差降低能源消耗。在空調系統設計期間也可以應用封閉式循環模式，確保能源在系統內循環，以此減少能源消耗。通過此種節能設計方法，能夠有效維護和保養暖風空調，減少空調損壞率。對于運行方式來說，采用一臺水泵就可以完成整個運送，設計方案的節能效果明顯。將溫控裝置設計在室外，以此保護室內空氣環境，自動調節室內溫度。

4.3 合理利用熱回收系統

暖通空調系統運行期間會釋放大量熱門，若熱能散播到空氣中，將會加大熱能損失。因此通過熱收及交換裝置，可以收集系統散發的熱量，將熱量通過流體傳導提供給系統，促進空調自身能量轉化，減少能源消耗。在民用建筑中，通過空調系統可以有效調節室內外溫度，此種調節過程也被稱為通風換氣過程，會產生一定量的能耗損失。收集排風系統的能量，待至能量積攢到一定程度，就可以交換新空氣。通過此種方式能夠減少空調設備能量負荷，還能夠降低系統能耗，經濟環保性能優勢，滿足低碳生活理念。

4.4 推廣應用清潔能源空調

現階段，能源消耗問題比較嚴重，在設計暖通空調系統時，應當合理利用可再生資源。第一，地源熱泵。在建筑領域中開始廣泛應用地源熱泵，人們認識到地源熱泵的價值。地緣熱泵主要是利用地下淺層地熱資源，通過電能等高位能源轉移低溫位能源。在轉移過程中可以供熱制冷，節能效果顯著。一般情況下，地能在任何時間段的溫度都比較穩定。在夏季高溫季節，暖通空調系統可以通過地緣熱泵，將地能作為冷源，使建筑室內熱量向下方傳遞。在冬季寒冷季節，暖通空調可以利用地緣熱泵，將地能作為熱源，傳遞到低溫地區。暖通空調系統還可以將地熱源泵作為蓄熱器，全面提升系統能源利用率。第二，太陽能。太陽能資源在暖通空調系統中也屬于重要的可再生能源。從太陽能使用的基本形式來看，其主要分為主動式和被動式。對于主動式太陽能系統來說，設計復雜性比較高，需要借助電力輔助能源設施，相應導致工程造價增加。被動使太陽能系統的結構簡單，不需要應用其他輔助能源，可以有效處理建筑方位和系統結構，以此實現自然熱交換，提升太陽能資源的有效利用率。值得一提的是，在暖通空調系統中，通過太陽能光電板和集熱板，也能夠提升太陽能的有效利用率。

4.5 優化設計空調冷凍水系統

在空調冷凍水系統設計過程中，可以采用以下措施，降低能源消耗量：第一，優先應用閉式循環系統，以此降低凈水率所需能耗，減少管道和設備腐蝕，提升空調系統的使用期限。第二，建筑部分區域需要全年供應冷水，而部分區域需要交替供應冷熱水，此時可以應用分區兩管制水系統設計方法。若全年冷熱工況交替頻繁，或需要同時供冷供熱，可以采用四管制水系統設計方法。第三，在滿足室內設計溫度的前提下，提升冷凍水供水溫度，相應增加制冷機的蒸發溫度，降低制冷能耗量。第四，加大冷凍水供回水的溫度差，以此減少循環水泵運行流量，進一步降低能源消耗。第五，如果工廠規模比較小，且不同環路負荷壓力損失比較小，可以采用冷源側和負壓側均變流量系統。如果系統規模比較大，且水流阻力較高，不同環路負荷特性差異比較大，則可以應用二次泵變流量系統，以此減少能源消耗。在設計過程中，應當將電動調節閥設置在變流量系統的末端設備回水管上。第六，無論是空調冷水系統設計，還是熱水系統設計，耗電輸冷熱比都必須滿足節能要求。

5 結束語

綜上所述，現代建筑對于暖通空調系統的節能要求比較高。然而在實際設計過程中，由于缺乏統一的節能設計標準，且相關人員不注重暖通空調系統節能設計，從而影響系統節能設計效果。為了有效改善暖通空調系統節能設計問題，在設計過程中，必須嚴格按照節能設計原則，推廣應用先進的節能措施，以此達到良好的節能設計效果。