暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)及設(shè)備降噪探究

郭玉莎，夏建秋

（山東建筑大學(xué)設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

在現(xiàn)代建筑中暖通空調(diào)設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，極大地改善了人們的工作以及生活環(huán)境。但是，暖通空調(diào)設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)消耗大量的電力能源，同時(shí)其所產(chǎn)生的冷凝水的排放也會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。在我國(guó)提出節(jié)能減排發(fā)展方針的背景下，暖通空調(diào)的能耗問題受到了全社會(huì)的高度關(guān)注。而且，暖通空調(diào)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲污染也極大地干擾了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作。因此，在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)增強(qiáng)節(jié)能降耗意識(shí)，通過各種節(jié)能技術(shù)以及降噪措施的合理應(yīng)用降低暖通空調(diào)的能耗以及噪聲，提高暖通空調(diào)設(shè)備的節(jié)能降耗效果，使暖通空調(diào)的運(yùn)行更加高效，為暖通空調(diào)產(chǎn)品的升級(jí)奠定良好的基礎(chǔ)。

1 基于節(jié)能設(shè)計(jì)理念的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)概述

隨著我國(guó)綠色環(huán)保指導(dǎo)思想的提出，節(jié)能降耗以及減少污染已經(jīng)成為各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。暖通空調(diào)雖然能夠有效改善建筑室內(nèi)空間環(huán)境，但是其屬于高耗能型設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)消耗大量的能源。且暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的噪聲污染問題也同樣不容忽視。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際安裝條件、空間環(huán)境特點(diǎn)等因素，嚴(yán)格遵守相關(guān)的節(jié)能降耗技術(shù)規(guī)范要求，合理選擇暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，并對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確控制相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，以提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗效果。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分了解暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況以及具體的功能，采取有效的降噪措施，從而解決暖通空調(diào)運(yùn)行的噪聲污染問題。

2 暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法分析

2.1 暖通空調(diào)的材料選擇節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在選擇暖通空調(diào)系統(tǒng)的材料設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理確定其質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，特別是應(yīng)選擇具有較好保溫性能的材料設(shè)備，且保溫層厚度應(yīng)符合節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到降低能耗的目的。

2.2 暖通空調(diào)的冷熱源節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程負(fù)荷變化、機(jī)組容量要求等因素來進(jìn)行機(jī)組設(shè)備的選擇，機(jī)組的COP值應(yīng)相對(duì)較高，且IPLV值應(yīng)符合相關(guān)節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)建筑空間面積較大時(shí)，在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以選擇全空氣系統(tǒng)，以提高暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)天然冷源的利用率，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.3 暖通空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其冷凍水系統(tǒng)是節(jié)能設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。設(shè)計(jì)人員可以通過加大溫差等方式提高暖通空調(diào)的節(jié)能降耗效果。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中可以采用一次泵定流量、一次泵變流量以及二次泵變流量等設(shè)計(jì)方式來提高冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能效果。以二次泵變流量設(shè)計(jì)為例，由于該蓄調(diào)的阻力相對(duì)較大，同時(shí)不同環(huán)路之間的阻力特性以及負(fù)荷特性的差額達(dá)到了50kPa以上，所以在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)將一二級(jí)泵分別設(shè)置于系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)以及冷原則，其中一級(jí)泵可以采用定流量運(yùn)行方式，而在二級(jí)泵的設(shè)計(jì)中則可以選擇變頻調(diào)速泵設(shè)備。暖通空調(diào)二次泵變流系統(tǒng)設(shè)計(jì)可參見圖1所示。

圖1 暖通空調(diào)二次泵變流系統(tǒng)示意圖

2.4 暖通空調(diào)的控制系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)貫穿節(jié)能降耗理念，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。在設(shè)計(jì)組合空調(diào)箱的控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)以回風(fēng)溫度來控制水力調(diào)節(jié)閥開度，且應(yīng)在送風(fēng)機(jī)中采用變頻控制技術(shù)，根據(jù)不同的送風(fēng)溫度來調(diào)節(jié)運(yùn)行方式。同時(shí)，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置空氣焓值、CO2濃度以及空氣壓力的監(jiān)測(cè)裝置，以便根據(jù)不同季節(jié)、不同需求來對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量以及排風(fēng)量等進(jìn)行相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)，從而減少對(duì)能源的消耗。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)中，應(yīng)將感溫監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)置在送風(fēng)口位置，以便根據(jù)測(cè)定值與預(yù)設(shè)值的實(shí)際偏差對(duì)系統(tǒng)回水管閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，且回水閥門應(yīng)與風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，以便對(duì)送風(fēng)溫度進(jìn)行相應(yīng)的控制，起到節(jié)能降耗的作用。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以利用配置了三速開關(guān)的恒溫裝置對(duì)回水管閥門進(jìn)行控制，以確保室內(nèi)溫度始終能夠處于設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，以減少對(duì)能源的消耗。

2.5 暖通空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

風(fēng)系統(tǒng)是暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，也是暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)之一。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)定來進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的取值。如暖通空調(diào)系統(tǒng)采用的是新風(fēng)與風(fēng)機(jī)判斷機(jī)組的設(shè)計(jì)方式時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)口，也可以采取將新風(fēng)口設(shè)置與風(fēng)機(jī)盤管的出風(fēng)口附近的方式。為保證暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)具有較好的回風(fēng)能力，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意不能將風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組回風(fēng)口與新風(fēng)口相連接。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)被布設(shè)在空間面積較大的室內(nèi)環(huán)境時(shí)，一般應(yīng)選擇全空氣系統(tǒng)作為暖通空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)。與風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)相比，這種全空氣系統(tǒng)能夠?qū)π嘛L(fēng)以及回風(fēng)比例進(jìn)行更加精確的控制，且能夠在全新風(fēng)條件下運(yùn)行，系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲也相對(duì)較低，比較便于管理維護(hù)，因此較為適合在大量人員聚集以及將較大空間面積的建筑室內(nèi)環(huán)境中應(yīng)用。當(dāng)建筑室內(nèi)空間高度達(dá)到10m以上時(shí)，在暖通空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)采用分層空調(diào)的設(shè)計(jì)方式來組織室內(nèi)氣流，從而合理控制空氣參數(shù)。在采用分層送風(fēng)的設(shè)計(jì)方式時(shí)，由于其在冬季運(yùn)行過程中會(huì)受到熱空氣上浮等因素的干擾而導(dǎo)致節(jié)能效果下降，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用在高大空間底層設(shè)置地板供熱送風(fēng)系統(tǒng)、鋪設(shè)地板輻射材料以及通過機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用等方式來解決這一問題，從而全面提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。由于各空調(diào)區(qū)在同一風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)也存在較為明顯的冷熱變化以及負(fù)荷差異，且會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，因此在需要全年送冷風(fēng)的建筑內(nèi)部空間設(shè)置暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，一般可以選擇VAV空調(diào)設(shè)備，也就是變風(fēng)量設(shè)備。與CAV系統(tǒng)相比，該風(fēng)系統(tǒng)能夠?qū)λ腿腼L(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以更好的適應(yīng)不同負(fù)荷狀態(tài)，其能夠節(jié)約30%～70%的能耗。

設(shè)計(jì)人員在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，既要準(zhǔn)確計(jì)算總風(fēng)量，還要合理控制同時(shí)使用系數(shù)等指標(biāo)參數(shù)，以達(dá)到降低風(fēng)機(jī)能耗的目的。在暖通空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握不同風(fēng)機(jī)系統(tǒng)形式的單位風(fēng)量功耗（圖2），以便合理控制風(fēng)系統(tǒng)的有效作用半徑，從而確保風(fēng)機(jī)的最低功率要求以及全壓值等設(shè)計(jì)參數(shù)符合相關(guān)技術(shù)要求。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，如暖通空調(diào)系統(tǒng)是設(shè)置在嚴(yán)寒區(qū)域的建筑工程中時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)增加預(yù)熱盤管，且應(yīng)在上表的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加單位風(fēng)量功耗。

圖2 單位風(fēng)量風(fēng)機(jī)耗功率

3 降噪設(shè)計(jì)方法在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 采用消音設(shè)計(jì)方法提高降噪效果

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為降低其在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲污染，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選擇震動(dòng)相對(duì)較小且噪聲較低的設(shè)備型號(hào)。同時(shí)，對(duì)于噪聲較為明顯的系統(tǒng)設(shè)備時(shí)應(yīng)將其設(shè)置在專業(yè)機(jī)房?jī)?nèi)，且應(yīng)采用消音材料鋪貼在機(jī)房?jī)?nèi)部，以減少設(shè)備運(yùn)行噪聲的影響。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管設(shè)計(jì)方案中，可以利用消音靜壓箱或者消音器來達(dá)到降噪的目的。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員在選擇各組件設(shè)備時(shí)應(yīng)在保證其質(zhì)量性能的基礎(chǔ)上充分考慮其噪聲指標(biāo)，盡量選擇性能良好且低噪聲的風(fēng)機(jī)設(shè)備、冷卻機(jī)組以及相關(guān)泵閥等。在暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)房、空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)均應(yīng)鋪設(shè)消音材料，并應(yīng)將消音導(dǎo)向風(fēng)筒設(shè)置與冷卻塔的風(fēng)機(jī)出口位置。設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極應(yīng)用變頻控制技術(shù)加強(qiáng)對(duì)冷卻水泵的控制，從而使冷卻塔風(fēng)機(jī)可以按照冷卻水的實(shí)際出水溫度來運(yùn)行。

3.2 采用隔振設(shè)計(jì)方法提高降噪效果

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還可以采用隔振設(shè)計(jì)方法來降低暖通空調(diào)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲污染。在設(shè)計(jì)方案中，對(duì)于落地安裝的設(shè)備應(yīng)采取彈簧減震或隔振板的方法來達(dá)到隔振降噪的目的，比如冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機(jī)組等。對(duì)于水管與設(shè)備的連接，可選擇柔性接頭鏈接；風(fēng)管與通風(fēng)設(shè)備的連接可采用襯膠帆布軟管等。在風(fēng)管連接排煙風(fēng)機(jī)處則應(yīng)選擇具有較好耐火性能的不燃耐火布等材料，且應(yīng)合理控制其長(zhǎng)度。此外，吊裝管道或設(shè)備的安裝，可采用安裝彈簧減震吊架以達(dá)到降噪的目的。在穿墻管道的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在墻體和管道間設(shè)置隔振墊以及套管等以降低噪聲。在對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的落地風(fēng)機(jī)進(jìn)行隔振降噪設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇隔振臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，且要準(zhǔn)確計(jì)算隔振臺(tái)的承載能力，在隔振臺(tái)上還應(yīng)設(shè)置低頻彈簧隔振裝置等，進(jìn)一步提高隔振效果。對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)中的所有需要吊裝的設(shè)備進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)時(shí)，一般均可以選擇利用吊式彈簧隔振裝置的方式來起到降噪作用。

如果在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了相對(duì)獨(dú)立的防排煙系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過直接連接方式來處理風(fēng)管和風(fēng)機(jī)之間的連接，且應(yīng)采用柔性軟接方式來連接排風(fēng)與排煙設(shè)備的共用風(fēng)管。專用火災(zāi)補(bǔ)風(fēng)機(jī)以及防排煙風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用鋼架結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)，此處無需設(shè)置減震設(shè)備。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)和其排煙系統(tǒng)采用共用管道時(shí)，則應(yīng)設(shè)置彈簧減震裝置，且應(yīng)采用不燃性材料，以確保其能夠在高溫條件下實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。暖通空調(diào)系統(tǒng)的水泵機(jī)組應(yīng)設(shè)置在混凝土結(jié)構(gòu)的隔振臺(tái)上，且應(yīng)設(shè)置橡膠隔振墊以及低頻彈簧隔振裝置等提高降噪效果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算分析隔振臺(tái)的載荷能力，以確保電動(dòng)機(jī)和水泵能夠安全運(yùn)行。暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷水機(jī)組應(yīng)布設(shè)在冷凍機(jī)房中，并采用設(shè)置橡膠隔振墊以及鋼板底座等方式來實(shí)現(xiàn)隔振降噪目的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確困難者隔振墊厚度，以提高其降噪效果。

4 結(jié)語(yǔ)

為降低暖通空調(diào)設(shè)備在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的能耗以及噪聲污染，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極運(yùn)用節(jié)能理念以及節(jié)能設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)暖通空調(diào)冷熱源、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)以及末端控制系統(tǒng)等各部分的全面優(yōu)化減少暖通空調(diào)運(yùn)行對(duì)能源的消耗。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)暖通空調(diào)運(yùn)行特點(diǎn)，合理應(yīng)用消音、隔振等方法降低其所產(chǎn)生的噪聲污染，從而為人們提供一個(gè)更加安靜、舒適的環(huán)境。