谈建筑环境与设备工程的应用与设计

[摘 要]暖通空调系统是绿色建筑的主要耗能部位，在设计时要特别注意的就是采取节能设计、以降低能耗，下面主要从节能的角度分析一下绿色建筑的暖通空调设计。

[关键词]建筑环境；设备工程；应用；设计

中图分类号：TU-024 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0251-01

1.引言

长久以来，在我们居住的城市，绝大部分地区都可以享受到良好的水电暖服务。这些设备和条件为日常生活提供了很大方便，使我们能在一个舒适的环境中度过愉快的时光，人们都渴望有温暖舒适的环境供居住和工作。而这方面的工作正是建筑环境与设备工程专业人员所从事的。近年来人们对节能减排、绿色发展的呼声越来越高，建筑与人们的居住生活息息相关，建筑环境的营造好坏、设备工程的运行好坏，都必须达到或满足健康、绿色、节能的标准，建筑环境与设备专业和这三个方面有着密切的关系。在环保意识不断增强的时代，建筑环境与设备工程专业有着重要的研究领域和应用前景。

除原有的传热学、流体力学、热力学外，我们需要越来越多地掌握人与建筑、人与自然等方面的知识，包括生理学、心理学、气象学、生态学、城市规划、建筑设计等学以及声、光等知识，努力营造建筑物内适宜而健康的人工热湿环境，使之满足于需要。1998年高校扩招以来该专业获得了巨大的发展，培养了无数的专业人才，暖通行业也已成为建筑与房地产各界共同关注的焦点之一。

2.建筑环境与设备工程的专业优势分析

在我国，建筑环境与设备工程专业，是建筑物采暖、空调、通风除尘、空气净化和燃气应用等系统与设备以及相关的城市供热、供燃气系统与设备的设计、安装调试与运行等方面工作的专业。一般来讲，建筑环境与设备工程专业主要学习流体力学、工程热力学及传热学的基本理论，学习供热通风空调系统的设计原理与方法和施工安装与运行管理方面的基本知识，以掌握各种系统的设计及相关设备的选择，具有施工安装及运行管理和科学研究的初步能力。可见，建筑环境与设备工程的专业人员有很大的施展空间。

随着时代的社会发展与城市的不断扩大，现代建筑日新月异，已不再是过去的平房或低楼层、格局死板的建筑，出现了大量新型建筑体系，对内部的设备也提出了更多和更高要求。因此，迫切需要能适应现代建筑发展的建筑环境与设备工程的工程专业技术人才。

3.建筑环境与设备工程的具体设计分析

暖通空调系统是绿色建筑的主要耗能部位，在设计时要特别注意的就是采取节能设计、以降低能耗，下面主要从节能的角度分析一下绿色建筑的暖通空调设计。

3.1 利用结构设计，改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失

通常，对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用PMV-PPD指标对空调系统进行调控，可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。

3.2 采取过程设计思路，减少热媒介输送各个环节中的能源消耗

在开展暖通空调系统的节能设计过程中，应在各环节上减少能源的消耗，从具体的设计和运环节出发 ， 建立整体的节能空调体系。热媒介输送系统的节能设计应在材料的选择热能输送系统等方面的设计上实现。热媒介输送系统应选择新型的保温材料，如用热水预制保温的直埋管等措施，从而减少热能在运输过程中的损失。还应利用算机系统对空调供暖系统进行全面测试，并采用平衡阀以及智能管网，实现对管流量的科学分配和有效管理，通过提高传输效率实现节能。空调系统的节能设计应建立有效的动力传输系统，从而能实现对动力系统的优化设计和施工，为建立效的空调系统的施工和节能奠定良好的基础。动力系统可选择效率较高、负荷特好，具有大温差、低流速以及低摩阻的动力供应管道，运用输送效率较高的载能的动力设备，有效提高输送效率，建立节能的空调系统运行模式。

3.3 加强空调系统中热回收利用的再开发、再设计、再建设

多年的研究与实践表明，空调系统中热回收是空调节能的又一种新思路，即利用换热方法将空调系统中废弃的热量重新回收利用起来。具体方法是在风系统中使用新风换气机等热回收装置，使用排除的室内低温（高温）空气对引进的室外新风进行预加热，据目前国内此类厂家的检测，换热效率一般可达70%以上，大大减少了用于处理新风的冷热量损失。空调水的热回收利用是对制冷机的冷凝器稍作改动，就可以同时供应35℃-40℃的热水。不需要或用不完热水时，可以从冷却塔排出；大量供热水时，由于进水由自来水补充，水温较低，还会使制冷量适当增加，不会有负面影响，同时可以有效地减少排放的热量对大气的热污染，可以说是一举数得。对已有的制冷机而言，改造工作量很小，这种设备在国外已有大量的应用。例如：（1）新风系统变频变风量控制，包括主送风机、和楼层新风机。在夏季中央空调运行过程中，主机40%的能耗用于冷却新风，因此，对新风量进行合理的调节，可以使主机消耗功率降低。新风的作用是为楼宇提供清洁、卫生的新鲜空气，保障楼宇环境的健康舒适，但是楼宇外部气温高或湿度大时新风过多会将更多的外部热湿空气带入楼宇，增加主机制冷功率、运行时间和新风设备电能消耗。因此通过计算机对楼宇内外环境温度、湿度、焓值及空气品质的检测，在每年的不同季节、每天的不同时刻利用变频装置对新风机进行转速调节，可以便新风系统明显地节能。（2）空调机变频变风量控制，由于空调设备至少有10%设计余量，因此根据空调机制冷区环境温度，在50%-90%范围内对空调机进行交频调速，可使空调机动态节能25%-75%。另外由于变频调节时风机电流大幅降低，功率因数提高到1，风机发热率可降低70%以上，使用寿命延长3-5倍。并且可以使楼宇内“忽冷、忽热、过冷、过热”现象将不再出现。（3）排风机变频变风量控制（或定时开停控制）。排风机的作用和新风机相反，是将楼宇内的污浊空气排出，其运行条件是对空气品质的测量数据。因此，在楼宇内加装空气品质传感器，根据空气品质决定排风机的变频转速（即排风量）或起、停，至少可使排风机节能25%-75%，并同时减少冷量散失。

4.结语

虽然，从目前对建筑环境与设备工程的应用实际来看，暖通空调系统节能设计上，供暖方面、暖通空调系统的设计及施工管理方面等还存在一些问题和不足，但是，暖通空调系统是绿色建筑的主要耗能部位，在全国上下开展与实施绿色建筑评价标准的大环境下，未来绿色建筑的暖通空调设计，必须坚持走创新之路、实践之路。未来，新技术在暖通空调系统中的应用，会不断为节能提供新的方向、新的领域。例如地源热泵空调系统、太阳能制冷供热系统，不仅可以实现可再生能源的有效利用，并且可以带来显著的经济效益。是值得大力推广的。但是同任何新技术一样，这些新技术在造价上往往偏高，而且使用的地域条件有一定的限制，并且从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。因此，对于新的节能技术，应当因地制宜，总结经验，积极推广。