高层暖通节能设计策略分析

摘要：随着我国经济的快速发展以及城市化进程的推进，越来越多的地区出现了城市群，在这些城市群中高层建筑成为城市建筑的主流。目前，由于建设绿色城市的理念的提出，高层建筑的巨大能源消耗问题备受公众的关注，本文将就高层建筑暖通空调的能源消耗问题进行研究，并且对高层暖通空调的节能设计进行分析。

关键词：高层建筑；暖通空调；节能设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

这些高层建筑也是城市化的标志之一，经济的迅速发展使得人们的生活水平得到了显著的提高，人们不再满足于基本生活条件的改善，另外伴随着人们环保意识的提升，政府也提出了建设绿色城市的理念，所以人们也对其生存环境提出了更高的要求，高层建筑虽然给人们的日常生活带来了极大的便利，但是高层建筑却有着巨大的能源消耗。

一、对高层建筑进行合理的设计

在改革开放的初期，由于人们没有意识到节能环保问题以及当时的建筑设计经验不足等问题，那个时期的高层建筑在建筑时并没有考虑过多问题，于是就出现了墙窗比例不协调、窗户玻璃随意选择以及对没有考虑外墙的保温设计等问题，这就造成了那一时期高层建筑普遍出现夏热冬冷等居住问题，并且造成了能源资源巨大消耗以及不能满足人们的居住需求。现在经过大量的数据考证，人们知道了高层建筑的设计不合理是造成暖通空调能源消耗巨大的一个重要原因[1]。

研究表明，影响房间的空调冷热性能的一个重要因素是高层建筑本身围护结构的性能表现，在研究大量相关资料后可以发现房间的空调计算负荷与房间的围护结构有着十分密切的关系，围护结构有不同的传热系数，这个系数增大空调的计算负荷就会增大，所以高层建筑的围护结构的设计是否合理将会影响到房间空调的能源消耗，因此在高层建筑的设计阶段就应该对围护结构的保温性能进行严格的分析和充分的测量，另外，为了减少高层暖通空调的能源消耗问题，我国也对高层建筑的外墙围护结构传热系数的最大值进行了规定，下面是对高层建筑的围护结构设计和施工方面应该注意的问题。

1、严格控制墙窗比例

不能像改革开放初期忽视墙窗的比例而造成能源的巨大浪费。在设计和施工时应该注意要对外墙的窗户的面积进行合理的缩小。比如在北方，东西走向的高层建筑窗户与墙面比例控制在0.35以内，而那些南北走向的高层建筑比例控制在0.45以内，除了北方高层建筑的特殊要求，其他地区的高层建筑设计比例也要控制在0.45之内。只有在高层建筑设计与施工时严格按照规定的窗墙比才能将高层暖通空调的能源消耗降低到最小。

比如现在的建筑大多采用玻璃幕墙，玻璃幕墙是一种立面，一般由金属、玻璃及石材或者人造材料构成，玻璃幕墙不仅美观，还能够防风防雨，但是玻璃幕墙是一种高耗能建筑材料，在使用过程中还会产生光污染。应针对玻璃幕墙的特点采取节能技术措施，或避免应用玻璃幕墙。

2、窗户玻璃的选择

在早期高层建筑设计师并不重视窗户玻璃的选择，于是使得窗户玻璃也成为影响高层暖通空调能源消耗的一个问题，在高层建筑进行装修时应该优先选用那些保温性能较好的吸热玻璃以及双层玻璃，严禁使用单层白玻璃，这样就能有效的降低暖通空调的能源消耗[2]。

3、要对窗户增加遮阳设计

采用外遮阳卷帘可以省电20%，窗户上有装订好的灰色“窗帘”，此窗帘具备隔热效果，冬天可以将窗帘卷上去，使得阳光进入室内，到了夏季将窗帘卷下来阻挡阳光，同时调节铝合金帘片间隙控制室内光线，安装外遮阳卷帘每平方米成本是50元，但是会节省大部分空调用电，综合起来空调用电要比不装之前减少20%。

4、要加强外墙的保温性能

现代的建筑都注重加强外墙的保温性能，以便适应冬寒夏热的天气特性，对于外墙的保温性能，可以采用市场上性能优良的保温隔热材料。另一方面可以在屋顶设置遮阴棚等避光措施，这样能在一定程度上减少暖通空调能源的消耗。

二、高层建筑暖通空调节能设计的具体措施

1、适当降低屋内温度湿度标准

在对高层建筑进行节能环保设计时，要注意建筑物内的水汽成分，尽量将室内湿度控制在很低的比例，因为室内湿度太大对空调系统耗损有着密切关系，在现实中对室内空调系统的能耗大小的影响因素有许多方面，除了建筑物的围护结构的性能，还有建筑外大气的气象条件等诸多因素，但是建筑物内的湿度和温度也是影响高层暖通空调能耗的因素之一，对空调工作状态有所了解的人都知道，特别是在夏季，室内温度良好控制能够在很大程度上影响暖通空调的工作负荷状态，所以在不影响室内人居住的前提下可以对屋内的温度和湿度进行适当的降低，这样就可以大大的降低室内暖通空调的能量消耗，这也是降低暖通空调能耗的一个有效措施。

2、合理的对室外的新风量进行利用

要想实现空调系统的节能设计，可以对室外的新风量进行合理有效的利用，对于那些冬冷夏热的建筑物，新风量需求过大就会导致空调系统能耗增加，为了减少空调系统能耗就要合理控制新风量，根据实际建筑要求进行新风量调整。如果要取用室外的新风量则需要根据空调的正压值来确定，对于那些不同用途的房间，对于新风量的取用也会有所差别。因为新风量取用的越多会造成空调系统能耗的增大，如果要达到新风量取用的最少，首先要减少室内的吸烟活动，烟尘过多就需要有新鲜空气来回调换和更新，因此在一些大型公共场所禁止吸烟就是处于这个原因，最终目的就是减少空调系统的能耗。另外对于那些室内发热量较大的高层建筑，比如像大商场、会场等这些场所在夏季的时候会对室内的冷风具有很多的需求，这就需要适当的引进室外的新风已达到降低暖通空调系统的负荷的效果，所以根据具体情况对室外的新风进行适当的采用，可以降低暖通空调的能耗，进而达到节能环保的效果。 控制新风量就是要控制室内二氧化碳浓度不要超过规定值，可以引用控制算法来控制二氧化碳浓度，调节新风阀门，从而改变室内新风量，同时采用模糊控制算法对新风量进行自动控制。

3、减少空调系统输送过程中的能耗

在影响暖通空调能耗的诸多因素中，输送过程中的动力能耗也占有很大的比例。在暖通空调系统中由于要输送大量的冷热风，需要风机和水泵不停的工作，而风机和水泵工作时对电能的消耗称为动力能耗，在这方面，可以通过减少暖通空调系统的阻力和减少空调输送的流量来实现降低能耗，通常采取以下措施：

(1)使用温差大的供回水

由于采用温差大的供回水，可以有效的降低暖通空调系统的能耗，所以在进行节能暖通空调设计时，在保证不违背空调设计工艺要求以及保证人体舒适度的前提下，加大供回水的温差，但是要求供回水的最大温差不能超过8摄氏度。

(2)控制流速为低速运行

空调系统中管路输送系统中的流速的平方与空调系统的动力能耗成正比，所以适当把输送系统中的流速调为低速可以有效地减少水泵和风机运行时产生的能耗，从而达到节能环保的目的[3]。

(3)使空调采取变风量的运行方式

变风量的运行方式能够随着建筑物内的需求而改变输送风量，这样能够有效的减少暖通空调的能耗，这种变风量的运行方式比较适合那些内部结构开间较多的公共场所比如大型商场和高层建筑物顶层的影剧院等，这种送风方式具有诸多优点，它不仅能够满足室内的负荷需求，还可以有效地减少因热损失而产生的送风量。根据许多试验数据表明，当实际送风量为满载送风量的一半时，可以使得空调的能耗减少大约26%，这也就是现在的变频调速技术，这种技术能够产生很好的节能环保效果。

结束语：

从目前的发展趋势看来，节能环保已经成为所有家用电器以及高层建筑设计发展的主题，并且成为当今社会关注的热点方向。而对于高层建筑的节能设计问题，暖通空调的节能设计具有重要的意义，所以重视对节能环保技术的研究，使得更加有效的节能环保技术为我国的节能环保事业助力。

参考文献：

[1] 黄翔. 空调工程[M]. 北京：机械工业出版社.2013,11(10):88-89

[2] 徐方成. 蒸发冷却与机械制冷复合空调系统分析[J].西安工程大学学报.2011,24(05):78-80

[3] 韩春梅.设计工作中应重视建筑节能设计[M].山西建筑.2011,20(12):56-58