暖通空調的節能設計及新能源的利用

卜晨杰

（中國新興建設開發有限責任公司，北京 100071）

引言

近年來我國整體發展良好，社會各行業發展中所用技術與理念得到一定完善、優化與創新。在現代建筑工程之中，暖通空調正常運轉需要耗費大量能源，能源逐漸稀缺的趨勢下，節能技術研究更加受到重視。現代城市建筑的暖通空調需要消耗50%左右的能源，這就需要建筑行業在設計暖通空調時靈活運用節能技術，從而在真正意義上促使建筑工程中的暖通空調達成節能環保目標。

一、暖通空調與綠色建筑的概述

暖通空調是具有采暖、通風和空氣調節功能的空調器，在現代建筑設計中，暖通空調是重要的組成部分，能夠起到調節建筑結構熱負荷、冷負荷、濕負荷、新風負荷的作用，現代化建筑設計中，更加趨向于人性化設計，相較于過去無暖通空調設備的建筑結構，在應用暖通空調的建筑物中，夏季能夠起到較好的降溫效果，冬季能夠起到良好的采暖效果，且對于建筑物內通風換氣，調節建筑空氣濕度、溫度也具有良好作用。因此，在現代建設設計中，暖通空調的設計處于重要地位。但與此同時，也應該認識到暖通空調設計與應用下帶來的多種危害，暖通空調是建筑結構中能耗較為嚴重的設備，為了能夠維持建筑結構內溫度、濕度、通風條件，暖通空調的運行持續損耗能源，這不僅造成了建筑能源損耗量的不斷增大，也會造成環境污染、能源結構破壞，對建設環境友好型社會，構建節能、環保的綠色建筑造成不良影響。綠色建筑指的是在全壽命周期內，以節約能源、減少污染、保護環境為目的，為人們提供宜居、健康的居住環境，實現人與自然和諧共生的高質量建筑綠色建筑理念的提出為現代建筑行業的發展提供了一個新的發展方向，建筑業作為能源損耗較大的行業，在綠色建筑理念的指導下，向著節能、環保、綠色發展的方向改進建筑理念，創新建筑設計，能夠較好地減少建筑能耗，實現節能環保。因此在暖通空調的設計中，更需要適應現代建筑新的設計理念，特別是在綠色建筑理念下，更需要轉變暖通空調傳統的設計理念，實現暖通空調設計的節能化、環保化，減少暖通空調能源損耗，促進暖通空調能源應用的高效化。

二、暖通空調的節能設計及新能源的利用

（一）變頻技術

在設計建筑工程暖通空調時有兩種設計方式，分別是變頻與定頻。其中變頻暖通空調自身功能、節能效果與效率會更加優越。變頻暖通空調主要運用變頻節能技術，當建筑中的暖通空調負荷情況出現較為明顯的變動時，可以使風機、水泵及冷水機組等設備的轉速發生變化，促使暖通空調在運行狀態中達到相關的節能標準，通過變頻技術可以促使暖通空調節能效果達到30%以上。而且在運用變頻技術后，暖通空調之中的變頻系統與閥門裝置會構成變風量系統，這種系統能夠增加建筑居民的舒適性，還能減少暖通空調能源消耗量。如果可以在建筑工程暖通空調之中合理運用變頻技術，可以切實達成以下幾方面節能目的：其一，變頻技術能夠在暖通空調開始運轉之后，針對能源消耗情況進行有效調節，控制暖通空調運轉時能源的輸出速度與頻率，即便暖通空調處于較差環境中變頻技術也可以正常對暖通空調進行有效調節，促使暖通空調所耗能源得到徹底控制；其二，在整個建筑所有房間之中都能夠自行對暖通空調展開運行操作或調節操作，所有房間之中的暖通空調不會相互約束或限制，幫助建筑居民得到更加舒適的體驗與感受；其三，通過變頻技術可以將暖通空調對于冷熱能源輸出量保持在平衡狀態，切實保護暖通空調中水泵和降低冷熱能源消耗程度。

（二）使用正確的冷熱源

在暖通空調節能設計過程中，合理地采用冷熱源能夠提升空調節能水平。因此，在冷熱源選擇的過程中，需要按照暖通工程的實際情況合理選擇，一般而言，在冷熱源確定上，可以采用太陽能集熱板以及光電板對太陽能進行收集，同時在設計上需要在建筑合適的位置布置集熱墻，以實現室內溫度的調節；而對于地熱能的設計，需要在滿足建筑地下基礎要求的同時，選擇熱泵系統進行設計，該方式能夠將地熱資源轉換，在實踐中，可以將低溫位的熱能資源轉變成為高溫地熱源，從而達到暖通空調系統制冷或實時制熱的目的。

（三）太陽能加熱和冷卻

現在，相對便捷的太陽能采暖通風方式就是被動式太陽能房。該方法的特征是運用太陽光照射建筑物的內部或被部分封閉結構的表面吸收，之后加大室內空氣的溫度。太陽光線通過玻璃表面傳輸到厚壁的變黑的吸熱面，從而提高了壁表面的溫度，而且存儲了熱量。冬季需要室內供暖時，玻璃和墻壁間的熱空氣通過自然對流進入房間。室內的冷空氣通過墻下的通風孔進到空氣層，并被加熱以達成自然循環。太陽下山后，儲存在厚壁中的熱量將用于繼續為房間供暖。為了解決被動式太陽能房屋的缺陷，開發了具有輔助熱源和蓄熱器的主動式系統，又叫作主動式太陽能加熱系統，用于對空氣進行加熱。當有陽光時，系統可以有兩種運行條件：一種是不需要加熱房間，而利用太陽能收集器收取的熱量來加熱蓄熱器；二是供熱室需要供暖，蓄熱器還沒有儲存充足的熱量，所以要激活輔助熱源進行供暖。當沒有日照時，也可以有兩種運行條件：一種是通過蓄熱器給房間供熱；一種是在蓄熱器的熱量不夠時從輔助熱源提供熱量。

（四）BIM 技術

BIM 技術在建筑行業中能夠促使整個工作過程變得清晰可見，也正因如此，在現代建筑領域之中BIM 技術十分常見，而暖通空調也屬于建筑工程之中的一部分，如果可以將BIM 技術合理運用到暖通空調設計、生產及安裝之中，對于暖通空調會起到較大的節能效果。主要是因BIM技術可以在建筑工程暖通空調設計、生產及安裝環節之中起到集成數據的作用，這種作用可以將原本不受控制的多種因素變為可控因素，當通過BIM 技術集成數據時，會在相關軟件程序之中安裝計算機內核，這樣便可利用計算機的計算與分析功能，針對暖通空調能源消耗數據展開全面收集與分析，在整理并確定數據結果后，便可根據最后結果提前確定暖通空調在完成安裝后的能源實際消耗量。而且在現代建筑領域之中，暖通空調節能設計、節能生產及節能安裝等環節都會產生大量數據，如果在暖通空調設計環節就可以及時了解整個建筑相關數據，這對于設計工作而言會起到較大的幫助。例如：在對建筑工程空間與暖通空調運轉參數等方面展開設計時，為了確保整個建筑內所有暖通空調徹底統一，需要在數據上做到實時共享，而通過BIM 技術就能提前建立共享平臺，這樣在設計、生產及安裝暖通空調時，就不會因數據共享出現問題，從而有效避免暖通空調設計環節出現差異情況，并以此切實達成綠色、節能、環保的暖通空調設計。

（五）優化設計熱回收裝置

暖通空調系統運行的過程中，會產生一系列的余熱，為了將多余的余熱綜合利用，在進行余熱回收設計的過程中，需要采取有效的方案進行設計。一般來說，在設計過程中，通過熱回收裝置的有效應用，能夠將流體的轉換問題改善，可以將室內的載熱差異流體轉換效率提高。就目前現狀來說，暖通空調系統的新風負荷占據整體通風系統的30%～35%，因此，在熱回收裝置節能設計上，需要對熱回收的方式進行優化，通過增加熱回收率提升新風的傳遞能力，從而達到節能優化的效果。此外，在空調暖通節能設計的過程中，針對熱回收裝置的優化設計，還需要考慮空調通風系數，并且考慮新風比。

結語

綠色建筑是現代化社會背景下建筑行業發展的一個新理念，是實現建筑節能，減少建筑能源損耗的重要理念在綠色建筑理念下，做好建筑設計中各個環節的節能減排需要形成統一的理念。暖通空調作為建筑能源損耗的關鍵設備，在綠色建筑理念下需轉變設計理念，遵循綠色建筑設計原則，把握節約材料、回收再利用、能源高效利用原則，從蓄冷技術、地源熱泵技術、太陽能技術、自然通風技術、空調新風設計、熱回收技術等多種節能技術的應用中，實現暖通空調綠色建筑設計的不斷優化，減少暖通空調的能源損耗，有效節約能源，保護環境，減少污染，為綠色建筑可持續發展提供良好推動力。