浅议建筑暖通空调技术的节能

【摘要】本文围绕建筑暖通节能技术的必要性、存在问题以及节能措施进行了探讨，希望能够对建筑暖通节能技术提供一些借鉴和参考。

【关键词】建筑；暖通；节能；问题；措施

中图分类号：TE08 文献标识码： A

一、前言

当前，低碳环保理念逐渐普及，成为全人类的共识。空调的使用在给人们生活带来便利的同时，也造成了巨大的能耗。加强空调系统的节能措施对于可持续发展具有积极的促进作用。

二、暖通空调系统组成和主要特点

近年来的社会发展中，伴随着我国国民经济的飞速发展，能源问题和环境问题之间的矛盾日益尖锐，成为影响城市化发展和人们生活水平的主要因素。截至目前，在城市化发展之中，由于建筑能耗造成的能源耗费现象越来越严重，已成为整个社会发展中能源浪费的核心结构。领因此，在目前的建筑工程项目中，节能减排为主的新型空调系统逐渐受到人们的重视，也成为建筑工程中备受关注的环节。

1、暖通空调系统组成

暖通空调主要指的是集采暖、通风、空气调节装置和相关系统为一体的综合性空调设备。这种设备在应用的过程中其涉及范围非常广泛，其包含有物理学、流体力学、机械学、热力学等多个不同的工作领域，因此来说对其进行设计是一项相当复杂的工作，也是多个不同的工作体系和环节。

2、特点

在暖通空调系统的应用中，其最大的特点在于能够创造出一个舒适、宜人、优雅的室内环境，而一般的空调系统在应用的过程中最多只是解决室内环境的冷暖问题，而很少进行空气处理。

三、暖通空调技术节能的必要性

1、能源危机的缓解

当前，世界上的绝大多数的能源以煤和石油，天然气为主。几百年来，人们依靠赖以生存的能源创造了一个又一个的辉煌。但是这其中的问题却逐渐的突显出来。尤其是在1979年的能源危机之后，人们才意识到原来能源的价值是这么的重要，以前对于廉价的能源进行浪费是多么的可惜。加上我国是一个缺油，贫气的国家，能源结构上主要以煤炭为主，但是这种不可再生的资源正在以高速的速度日益枯竭。而建筑暖通中的能源需求绝大部分来源于此，统计显示，我国在暖通方面的能耗一度曾经占据了全国总能耗的9.6%以上。如果不对于能源消耗采取节能措施，这势必最终影响到我国暖通工程的建设进度。

2、环境治理的需要

在高速消耗地球上不可再生能源的时，随之带来的就是环境污染的问题。高速的消耗不仅使得可利用能源的再生总量锐减，也使得环境等问题越发的突出起来。能源消耗的过程中不可避免的会产生一些污染，尤其是对于我们这种多煤少气的国家。煤炭能源的消耗将会产生一系列的环境问题，比如空气污染等。而在节能减排的趋势下，能量在得以保存的同时，也能够减少对于环境的排放。且在实施节能减排技术中，会推动相应的科技进步，这也会在另一个层面上增加能源的利用率，使得废弃能源流向对人们的生产有利的地方。

四、暖通空节能方面存在的问题

1、暖通空调系统的设计及施工管理

暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而，在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，加之工程设计周期普遍较短，设计收费与设计产生的经济效益不挂钩，以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，一些设计单位只求数量，忽视质量，使得设计施工完的系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。

2、暖通空调系统的节能设计方案

暖通空调设计的特点是“条条大道通罗马”，近年来，随着对节能和环保要求的不断提高，新的技术方案不断涌现，每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方面的评价结果也往往不相同，甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法。

3、暖通空调系统运行管理

除设计施工外，运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识，不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。

五、加强建筑围护的结构

为了有效地降低能耗，在实际的结构围护中选用传热系数较小的材料，以及高效的绝热措施是不可或缺的。这种做法在保持室内冬暖夏凉中体现的尤为重要。用料的传热系数小了，便能够成功的阻断建筑内部与外部大气环境的热量交换。当夏天来临时，这种做法将会产生一种类似于“制冷”的效果，对于冬天来说，保温效果是再明显不过的。这样用户就不会在夏天或冬天中为了调节室内的气温而打开空调系统进行有能耗消耗的调节。在降低传热系数方面，我们可以采取以下措施：利用气混凝土，粉煤体等传热系数较小的材料来堆砌墙面，这对于那些外墙面积大的建筑将很大程度上减轻能源的消耗。另外，外部添加保温层也是可以将空调系统中的能耗降到最低。在窗户的设计上，采取双重玻璃中间抽真空的方式，有效的断绝了室内与室外的热量往来。达到保温的效果，这样的设计既满足了采光的要求，也将能耗控制在一个可接受的范围之内。在对于屋顶的处理上，我们要慎之又慎。屋顶由于与外界的接触面较大，会产生冬冷夏热的问题。改善屋顶的热工性能主要是加强屋顶的保温，屋面的保温应结合防水等要求来综合考虑，平顶屋面和尖顶屋面的保温情况会有所不同。

六、暖通空调的节能设计

1、实现可再生能源与低品位能源在空调系统中的推广应用

随着空调系统在人们生产生活中的广泛应用，不可再生的能源在空调中消耗大幅度的增加，严重破坏了生态环境。如果利用可再生的能源或是低品位的能源作为动力，可以有效节省能源，促进环境保护的进行。在空调系统中实现可再生能源与低品位能源的应用已经成为暖通节能空调设计的重要的课题。在这种状况下，地源热泵的空调系统逐渐发展起来。地源热泵的空调系统是利用地下恒温层的土壤的热量使空调系统COP值提高，降低同等制热量的系统的能源消耗。此外，对于太阳能供热或者是制冷的技术也在研究和开发中。

2、科学合理的选择空调方式

暖通节能空调设计的重要的方面是合理选择空调方式。近年来，由于具有节约能源与提供舒适环境的优点，变频空调得到飞速发展和广泛应用。据统计，在日本变频空调占据日本房间空调的市场销售的80%以上。依据日本的JRA404标准，在冷负荷相当的状况下，变频空调消耗功率只有定频空调的66%，也就是说可以省电34%。所以，变频空调是空调发展的必然趋势。在中央空调的系统中，变频技术的应用有两种形式：一是利用变速风机与变速泵替代调节阀，降低系统内部的损耗，提升整体的效率；二是采用变流量技术，依据空调的负荷对风流量或是水流量进行改变，实现节能的目的。

3、提高建筑围护结构保温性能，降低冷热损失

对于相同形状建筑物，南北朝向冷负荷要比东西朝向的要小，所以，合理选择建筑物朝向是实现节能的重要措施。相同体积建筑物体的形系数越大，其围护结构传热就越多，空调得冷负荷也就越大。因此，建筑设计时要控制建筑体形系数，如果体形系数较大，应该增加建筑围护结构热阻，实现节能目的。此外，还要减少外窗的面积，采取遮阳措施，例如，可以选用双层玻璃、特种玻璃以及遮阳板等。对于暖通空调的整个系统来说，通过建筑围护结构的空调负荷占有了很大的比例，围护结构保温的性能是围护结构传热系数的决定因素，也就是说，围护结构的保温性能决定了通过围护结构空调负荷的大小。所以，提高建筑围护结构保温性能是降低空调能源损耗的重要的措施。

首先，要合理控制窗墙的比例。建筑物窗墙的面积比例是围护结构节能的主要影响因素。确定合理的窗墙比例要综合考虑包括地区差异、日照时间、日照状况、太阳总的辐射强度、室外温度、季风、阳光入射角，采光的设计以及开窗的面积等因素。通常要在保证自然采光的基础上合理控制窗墙的面积比例，一般东西侧小于等于30%；南侧小于等于35%，北侧小于等于25%。其次，要选用新型的墙体材料和复合墙体的围护结构。还可以采用保温材料对墙体进行保温处理。此外，为了降低太阳的辐射，可以利用通风屋顶，种植屋顶架空屋顶、蓄水屋顶等措施。

4、空调系统运行管理中的节能控制

运行管理对于暖通节能空调具有非常重要的作用。系统运行节能控制可以弥补能源设计或是管理模式存在的缺陷，通过对设备的运行进行控制，可以促进能源精确合理地消耗。最理想的状态是通过楼宇自控系统实现节能控制。楼宇自控系统主要的功能是监控、管理和测量建筑物内部各种的设备，以保证设备的可靠安全运行，节省人力和能源。利用楼宇自控系统可以促进建筑运行的节能管理。因此，实现建筑智能化，加强空调的自控系统研究和开发是实现节能的重要措施。

七、暖通空调技术的开发与应用

1、热泵技术的应用

近些年来，节能成为建筑业发展的热点问题，空调技术的环保节能的要求也成为一大热点。在国外，水源热泵空调系统已经普遍使用，但在我国热泵空调系统还未普遍应用。我国热泵空调系统起步较晚，但自使用以来，通过对水源热泵进行理论探索和试验研究，在其产品开发和工程项目的应用上，取得了显著的成就。热泵系统是指从低品位能源中提取热量，供给需能单位的新能源利用系统，其比传统的系统能效大，它利用浅层的地热资源进行供热和制冷。其中除烟气和工业余热外，热泵所利用的热源温度一般在－50℃～250℃之间，可使大量低品位能源得到充分利用，但必须给热泵输入一定量的高位能源作为驱动能。可以通过浅层地下水和地表水输入少量的电能进行调节，可将低温热能转至高温热能。

利用地源热泵通过相应的封闭管道从地表下收集热量，再由环路内的循环水把热量传输到室内的工作原理。使其在冬天的时候，可从地下取热，并且可以将冷量排入地下实现循环使用，发挥地热热源作用为房屋提供暖气；夏季制冷可将热能量排入地下，将热量释放出来，降低室内温度。现在的热泵系统多数是采用电力压缩机，燃气式压缩机虽然可以节能，但是其造价较高，效率明显低于电动式热泵。为了更好的满足人们的需求，吸收式热泵是压缩式热泵的有效改进形式，其特点是不需电能，而是以两种循环介质的相互作用为基础的化学式热泵，其原理是利用1200℃～2000℃温度范围内的热作为输入能，因而可将烟气和一定量的工业余热作为输入能，技术改进后使热泵系统更具节能高效优点。

2、暖通蓄冰空调技术的应用

（1）近些年来，随着我国经济的快速发展，全国大部分省市已经出现了供电短缺、紧张的局面。特别是最近两年来，供电矛盾更加突出，以北京为例，去年夏天的电负荷增加到950万kW，比去年同期增长4万kW。其中大型建筑物的空调峰值达到101万kW，家用空调峰值达到299万kW，空调用电占全市电负荷的40%。从上述材料可以看出，空调节能的重要性。为了解决电力负荷峰谷现象，蓄冰空调技术应运而生。

（2）暖通空调系统提倡合理用电，节约能耗，解决电力资源的峰谷现象。蓄冰空调技术正符合这一条件。蓄冰技术的原理主要是采用蓄冷和制冷装置，在电网低谷时的廉价电费计时区域，进行蓄冰作业；而在空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放的成套技术。蓄冰技术要合理选择蓄冰介质、蓄冰装置与设计系统组合，利用优化的传热手段，通过自动化控制，周期性地实现高密度的介质蓄冰与合理的冷量释放。蓄冰技术成本较高、管理比较复杂，再加上占地面积大、取冰困难等一系列问题，推广起来比较困难。在生产中，需要对设计、设备制造进行改革，更需要给予电力产业支持，尽量使蓄冰年限缩短，让业主在经济上得到实惠，以支持电网削峰填谷。因此，为解决电力紧张，以及夏季电力系统削峰填谷的需要，业主也应该尽量的对蓄冰技术的应用提出建议，使技术人员在改进蓄冰技术上有一定的方向，在有经济准备前提下进行研究，并不断的改善蓄冰技术，使其更好的应用在暖通空调系统中，为节约耗能提供方便。

（3）选择多元化能源供应。选择多元化的能源进行供应，缓解电力及燃气供应紧张状况。在大型的建筑群中通常会采用燃气和电力资源进行供暖、供冷，可以考虑一下将两者合理结合起来，使其在使用上达到双赢。可以根据它们自身的特点进行研究。燃气空调的特点是可以将一部分不稳定的空调电荷转给燃气，可以使电网供电质量和安全性得到提高；在夏季，在帮助削去夏季电力负荷高峰时，同时还可以将燃气负荷的低谷填平，使发电设备和燃气设备的利用率都有所提高；燃气空调和电力设备结合技术，以天然气为燃料，可以减少空气中的污染物，防止温室效应的出现。在设计过程中要不断的对能源及技术进行分析，以确保燃气空调技术和电力空调技术的综合利用。

八、结束语

随着当前人们对节能意识的不断增强，在建筑暖通空调设计的过程中节能设计是一个重要的方面，我们要严格按照相关的标准和要求进行设计。

参考文献

[1]吕梅花.高校建筑节能中暖通空调节能系统现状和技术措施[J].价值工程.2012

[2]陈昀.暖通空调节能设计研究[J].建筑设计管理，2010