建筑暖通節能措施探討

楊凱

0 引言

在科技作用下，新興理念與先進技術不斷更新換代，為暖通空調設計發展提供了內在動力。暖通空調在改善人民生活質量的同時，耗能也很大，原因繁多：如空調技術設備層面的原因、空調使用過程中的不合理以及建筑設計有缺陷，因此，建筑行業必須加強對暖通空調系統的節能與優化處理，明確建筑暖通空調能耗高的主要原因，有針對性地采用節能技術和節能措施，從而有效降低建筑暖通空調系統的能耗，促進建筑的綠色長遠發展。通過合理的方案優化與調整，確保建筑暖通節能平穩高效地運轉。通過當前設計不足等方面，提出更多優化策略，為建筑暖通節能設計提供些許參考。

1 建筑暖通的節能降耗設計原則

相關調查顯示，暖通空調系統的能耗在整個建筑總能耗中的占比約為30%～50%，這影響了建筑綠色健康性能的發揮。最核心最關鍵的就是節能降耗設計，在設計過程中，設計師必須立足設計實際情況，選擇最有效的設計方案，關注能量損耗，采取有效措施，降低和避免不必要的損耗，提升熱源利用率。另外設計中還要關注溫度控制設計，盡可能選擇先進的、智能化的調節系統。節能減排目標是減少我國能源耗損和污染物排放，實現節能減排與社會發展的雙贏，促進建筑綠色產業發展。因此，將節能作為重點，嚴控線路鋪設長度，減少線路浪費。

1.1 經濟性原則

作為建筑施工中的重點項目，暖通空調設計不僅要保證質量，而且要考慮成本，降低成本建設，要從材料和設備方面著手。在選擇原料時，要對市場有足夠的認識，選擇有資質的廠家，以確保所選用的原料滿足有關的質量標準，在價格上具有一定的優越性，避免以往在選擇材料時的盲目和隨意性。在選擇設備時，確保其可靠性，以達到良好的性能，保證建筑暖通空調在設計時節約能源，遵循經濟原則。

1.2 循環與綠色原則

與傳統空調技術相比，暖通空調的能量消耗相對較低，憑借自身的技術優勢，實現能耗有效控制，并且具備較強的空氣凈化能力，借助過濾、冷卻除塵等技術，實現空氣循環。在具體的建筑結構設計時，必須綜合考慮建筑的能耗，并根據現有的建筑結構，進行優化，減少能耗。在建筑暖通空調的設計上，應打破傳統的發展模式，以綠色發展為基本方向與主要內容，保證設計與環保理念相一致，實現節能再循環。

1.3 可調節性原則

暖通空調建設成本高，更換難度也比較大，二次更換會大大增加經濟成本。所以在初次設計中，要遵循可調節設計原則，保證暖通空調能夠對所處地域、季節以及負荷量進行有效調節。

1.4 滿足安全標準

根據相關研究團隊公布的數據可知，電機能耗約占暖通空調總體能耗的35%，與空調管路的管材性質、管網優化程度、管徑大小和自身的保溫能力有密切關系。比如空調管網優化水平較高和保溫能力強的暖通空調相對消耗較低。

建筑暖通空調設備的安全與否，直接關系到其性能的發揮，也關系到用戶的人身安全。暖通空調與一般的空調系統相比，具有一定的復雜性，在特定的操作階段，其維修困難。以北方地區為例，在進行采暖系統的設計時，主要是針對鍋爐的設計，為了防止以后的使用中出現問題，或是存在一些潛在的安全隱患，必須對其進行合理的規劃。同時，在設計送風時，必須劃分出消防通道和排煙通道，以防止系統的壓力損失，防止氣體泄漏，或避免因火災引起的安全隱患。滿足行業規范的暖通空調設備如圖1 所示。

圖1 滿足行業規范的暖通空調設備

2 建筑暖通能耗巨大的原因分析

2.1 技術設備未及時優化

設備問題是造成建筑采暖系統能量消耗的最重要因素。在技術上，若有一套性能優良的采暖設施，將會對節約能源工作起到事半功倍的作用。若采用高能耗、技術落后的設備，將導致能源的大量浪費。第一個方面，暖通空調以改善居民居住環境的舒適度為目標，在夏季進行制冷，冬天進行供暖，具有很強的季節性特征。每一次開機都需要更長的時間，這會加速設備的老化，增加能源消耗。第二，在實際的安裝中，由于操作人員的技術水平有限，如果采用不合理的設計和安裝方法，會導致系統的能源浪費。

2.2 使用過程中的不合理

另外，建筑暖通空調能耗高的另一個重要原因是人們的空調習慣。首先，在使用空調時，由于沒有充分利用暖通空調，造成了系統的損傷，從而縮短了空調的使用壽命。設備維修期是設備運行管理中的一個關鍵環節，如果維修方法不正確，將會對設備的壽命和運行費用產生很大的影響。在使用期間，更應嚴禁設備帶病操作，否則不僅會造成能源的浪費，還會帶來嚴重的安全隱患。如果能夠實現理想節能優化，必然可以較好地提升發展效果。

2.3 建筑設計有缺陷

首先建筑設計規劃不合理是造成暖通設備能耗問題的重要因素，需要引起相關人員高度重視。建筑設計規劃不合理分為建筑結構設計缺陷、設備位置設計缺陷以及材料選擇缺陷等方面，應予以積極關注。在暖通系統整體規劃設計中，因為缺乏節能保溫方面的考慮，也會在很多部位出現能耗損失問題。

第一，結構設計上的瑕疵。建筑的平立面設計存在著不合理的設計和過度的轉折，從而增強了建筑的熱橋作用。建筑外墻的熱量是建筑節能的重要手段。當室內外溫度相差太大時，會導致室內熱以熱輻射或熱傳導形式迅速逸出。

第二，隨著人類審美觀念的不斷提升，建筑越來越趨于藝術化，因此，在某種意義上忽視了住宅的適用性。當前，許多暖通空調安裝和維修都存在一些問題，比如安裝位置不合理、安裝空間不夠、維修困難等，這些都會造成傳統的采暖方式安裝后難以達到應有的供暖供冷效果。

第三，建筑外墻隔熱材料選用不當、隔熱層厚度不夠、施工不規范等原因導致外墻保溫層因耐久性差而脫落等現象普遍存在，由于保溫材料本身存在的問題，致使建筑節能過度，供暖設備超負荷運轉。已經報廢的暖通設備如圖2 所示。

圖2 已經報廢的暖通設備

2.4 運行管理缺乏專業技術人員

由于結構具有樓層高、結構復雜等特點，所以在進行室內暖通空調的設計時，需要有專門的技術人員對其進行數字化、系統化的設計。但實際為了節約設計和管理費用，開發商一般都不會對技術人員進行嚴格的管理和甄別，而沒有經過系統、專業化的員工來維護，造成能源的浪費。所以，加強技術人才的專業素質是確保暖通空調系統正常工作的重要手段。在訓練中，不僅要重視專業技能的訓練，還要重視實踐技能的訓練和考試。通過嚴格的培訓和評估，確保員工的知識和技能不會落后，真正切實地保障暖通空調系統的正常運轉。

3 建筑暖通節能降耗措施

3.1 優化技術設備

（1）要科學合理地選用設備，比如暖通空調要考慮到樓層高度、日照等因素。低層因日照時間短，應盡量使用大功率的冷氣機，建筑日照充足時可選用小功率機組，結合樓層日照情況進行設備選擇，不僅可以滿足建筑的采暖降溫問題，也能節約空調機組的運行能耗。

（2）要找到一種新型的能源，除了電能之外，還可以采用太陽能、風能等多種能源。比如，在10～25℃的恒溫下，可以作為暖通系統的熱源，也可以作為空調的冷源。

（3）要定期檢修，防止因老化而導致的能源消耗。定期邀請建筑能源檢測機構對建筑物的實際運行情況進行分析，并將其拆除和替換。

3.2 優化設計方案

從設計方案入手也是重要手段，確保設計方案能夠具備理想的節能效果，避免因為設計環節不合理問題，影響后續暖通設備運行效果。在設計方案中，確保所有設計人員具備較高的節能意識，充分認識設計階段的必要性，避免僅僅關注暖通系統的運行功能，要求將節能放在同等重要的位置，因此可以更好地開展后續設計工作。另外要結合建筑工程項目使用功能以及各個空間分布情況，明確不同暖通設備運行要求，避免在后續建筑工程項目運用中出現冬天熱夏天冷的問題。還可以借助一些虛擬的仿真軟件，對于任何區域存在的能耗損失問題要及時規避，確保設計方案更標準。

3.3 采用水源熱泵與地源熱泵節能技術

在用電高峰期，電力供給不足是很普遍的現象，這會對暖通空調系統的正常運轉產生一定的影響。為此，國內開展了水源熱泵技術和地源熱泵技術。水源熱泵系統是利用廢水和地下廢水等能源，在某些晝夜溫差大的地區，可以將其作為供熱的能量來源。其中，地表水的氣溫相對穩定，全年氣溫波動不大，通常在10～25℃之間，是一種很好的冷源和熱泵能源。從實際應用情況來看，熱泵機組的工作效率一般都很高，最高可達60%，最低可達20%，相對于常規中央空調，其運行費用相對于常規中央空調而言，具有明顯的節能效果。同時，從本質上講，它是一種以大地為載體的能源儲能器，對環境的影響非常顯著。如圖3 所示為建筑物冷熱源技術原理。

圖3 建筑物冷熱源技術原理

3.4 對變頻調速節能技術進行合理的升級改造

暖通空調設計人員通過選擇具有變頻功能的暖通空調設備，結合暖通空調實際運行情況，對暖通空調設備運行頻率適當調整。變頻調速控制系統在全方位升級創新中，對于變頻器的使用壽命大為降低，相關工程技術人員對變頻器在使用中常見故障準確判斷、及時維修并升級改造，保證變頻器在出現故障時能夠及時解決問題。通過對變頻調速系統的分析，得出該系統不但具有很好的穩定性，而且具有明顯的數字化、系統化的特征。因此，它在調節上的作用更大。提高系統的自動化和智能化水平，是當前國內的重點課題，也是解決建筑采暖系統節能的重要途徑。

3.5 采用復合能源站新技術

混合能源有很多種，比如太陽能、電能等，根據資源的不同，采用相應的方法，可以將其轉化為暖通空調。該技術的優點是，可以根據系統的實際工作狀況，采取相應的對策，以減輕能耗的問題。

國內有關部門開展了一系列的科研工作，為新型復合能量站技術做了一些探索。新型的復合能量站技術，主要是針對整個系統的負載狀況，采取各種不同的能量方式，以達到合理的目的。為確保建筑的采暖、通風、太陽能等節能、安全，必須采取多種形式的綜合能源結構。根據建筑全年的負荷量、負荷類型、不同時段的冷、熱負荷等因素，對不同的機組進行了合理的分配，包括：單冷冷水機組、熱源水泵機組、冰蓄能空調機組、多功能熱回收機組等。在整個建筑中，采用不同的能源運作方式進行優化的節能控制。同時，充分利用該系統的運行數據，針對不同時段的冷熱、室內外負荷的變化，合理地選擇了供能方式，保證了各個時段的采暖空調系統都處于最佳的運行狀態，降低能耗，減少排放量。

3.6 提高水冷系統與使用方案的合理性

在一些地熱能源豐富區域可以將地熱能作為重要應用能源，不同類型的建筑，結合建筑工程暖通系統運行要求，合理設置地源熱泵，當然在冷熱源選用中，其入口和出口的水溫差異較大，匹配相宜的設施。應從兩個方面考慮：一是對建筑的要求；二是季節變化。因此，有關技術人員必須具有相應的專業知識，如果有備用的水冷裝置，一旦出現問題，工作人員就可以及時進行替換，減少資源的浪費。

3.7 加強系統運行的節能管理人員的培訓和考核

設備的管理與人的管理一樣重要，在現場施工管理人員，要精細化把關。建筑節能管理人員的質量是影響建筑節能的關鍵因素，因此，加強建筑節能管理人員的培訓與評估顯得尤為重要。要想使空調系統正常運轉，必須有專門的人才，不僅要有相應的技術，還要有相應的技術技能，同時還要進行培訓和考核。在確保員工的知識、技能和專業素質的前提下，改進后的空調系統才能更有效地運轉。對暖通設備運行存在的明顯噪音以及振動等問題進行及時修復，可以更好地提升暖通設備后續運行的節能效果。

4 結語

總之，建筑暖通空調設計中，暖通空調節能設計是項目建設的重要部分，為切實提高建筑暖通空調設計的整體效果，應當實現各個專業之間的協調配合，要求相關人員具備更高節能意識，遵循基本規范和設計要求，運用現代科學技術，合理選用合適的熱源，強化能量輸送設計，優化圍護結構設計，創新應用變頻系統以及先進的節能技術，避免出現常見的設計問題，遵循設計的節能性、規范性、經濟性、安全性等原則，保證暖通空調設計在滿足建筑要求和使用者需求的基礎上，做到高性價比、節能、環保、綠色，促進暖通空調節能設計質量，提升行業設計水平，實現全面提升建筑暖通空調節能設計效果。