浅谈现代建筑暖通空调系统设计中的节能问题

浅谈现代建筑暖通空调系统设计中的节能问题

摘 要：在我国经济持续高速发展和能源出现全球性危机的时代背景下，占社会能耗比例巨大的建筑暖通空调系统的节能问题，对整个人类的持续发展都具有重要的影响意义。本文从建筑暖通空调系统进行节能设计的必要性与可行性出发，分析了暖通空调系统中影响节能效果的各项参数，并对清洁再生能源的合理利用、冷热量回收以及变频技术等在暖通空调系统节能设计中的应用特点与方法，给予了较为详细的说明，以期有效指导现代建筑的暖通空调系统建设，使之取得良好的环境效益和社会效益，推动我国节能减排事业的不断发展。

关键词：暖通空调系统现代建筑节能设计

1 现代建筑暖通空调系统进行节能设计的必要性与可行性

1.1 我国建筑暖通空调系统的能耗现状分析

建筑暖通空调系统能耗主要包括：建筑冷热负荷引起的能源消耗、新风系统的能源消耗以及相关输送设备的能耗，而目前暖通空调系统的耗能特点主要表现在：首先，未能充分发挥设备的使用效率，系统规划、设备选型、安装方案以及运行管理水平均有待提高；其次，维持建筑内部环境温度所需的冷热能品位较低并具有季节性，但目前系统运行中使用的多为电能等高品位的不可再生能源；再次，暖通空调系统涉及的冷热量常以交换形式进行处理，但冷热量回收系统尚不完善。

1.2 进行节能设计的必要性与可行性

随着建筑能耗在社会总能耗中所占比例逐年增加，在环境资源与社会发展之间矛盾日益尖锐的今天，建筑采暖、空调、通风、热水等的耗能问题越来越受到各界的关注。数据显示，暖通空调系统年耗能量占建筑总能耗的30%~50%，且这一比例仍在不断上升。作为炎夏中电力高峰负荷的主要原因，大量的空调同时运行已经给很多城市造成了严重的电力紧张，而随着人均建筑面积不断增大，为维持室内适宜的温湿度环境，势必会进一步激化能源需求与供给之间的矛盾。在这一背景下，必须采取有效策略确保建筑暖通空调系统设计中设备选用科学，系统规划合理，相信在先进的设计理念与节能技术的配合下，建筑暖通空调系统节能必将大大降低电力建设投资中不必要的浪费，有效减少地区酸雨、飘尘等问题的形成，对资源匮乏、环境污染等问题的治理发挥巨大作用。

2 暖通空调系统各项节能参数的确定

2.1 室温的确定

研究显示，冬季室温上升1℃或夏季室温下降1℃，暖通空调系统能耗将提高8%，建设投资增加6%，因此可将夏季室温控制在低于环境温度5℃~8℃之间，冬季则控制在15℃~20℃为宜，不应超过22℃。

2.2 建筑围护结构对的空调冷热负荷影响

应提高围护结构的保温隔热性能,并防止能量在输送过程中损失过大。（1）窗墙比。一般规定各朝向的窗墙比：北向≤25％；东、西向≤30％；南向≤35％。（2）门窗气密性。房间换气次数由0.9次／h降到0.6次／h时，建筑物的能耗可降低8％左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗，并以粘贴、挤紧或钉结等形式加装密封条。

2.3其他设计问题

空调能耗主要包括空调冷热源、空调机组末端设备、水或空气输送系统等三部分，其中冷热源能耗约占总量的50％左右，是空调节能的关键环节。从单位能耗角度考虑，夏季制冷机组中离心式、螺杆式冷水机组的效率值最高，吸收式冷水机组效率值最低；冬季供热机组中，螺杆式、活塞式热泵冷热水机组的效率值最高，而电热水机组效率值最低。此外，空调水系统设计中，应按设计值查找水泵样本铭牌而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号；应对每个水环路进行水力平衡计算，并对压差相差悬殊的回路采取有效措施确保各环路水利平衡。而在空调风机的选型方面，应使风机风量与风压相匹配，选用漏风量少、空气输送系数大的机组。

3 暖通空调系统设计中的其他节能技术

3.1 清洁再生能源的合理利用技术

3.1.1 太阳能的利用

可通过主动与被动两种方式利用太阳能。被动式太阳能房通常是通过合理布置建筑方位，用恰当的建筑构件以自然热交换的方式获取太阳能并加以利用的，该技术结构简单、造价低廉、不需要其他辅助能源，因此在建筑节能中得到了较广泛的应用。但由于被动式太阳能房的稳定性不高，因此近年来，人们更倾向使用造价稍高但性能稳定的太阳能集热板、集热墙、光电板发电等主动式太阳能利用技术，以获得更好的节能效果。

3.1.2 水源热泵的利用

水源热泵节能技术是指以温度变化相对较小的地球表面水和浅层水作为介质作为介质，使能量在高温位与低温位间转移，以实现夏季供冷、冬季供暖的双

向高效节能措施。夏季中系统将从室内取出的热量存在水体中带走，并在冬季里将其取回，该系统可在调节室温的同时为建筑提供日常用热水，在无燃烧和排放的前提下，利用可再生能源维持系统的运行效果。

3.1.3 地源热泵的利用

地源热泵的利用原理与水源热泵相似，选择相对稳定的地下浅层土壤作为介质，将从室内取出的热能释放至类似太阳能蓄能器的大地中，并在冬季吸收暖于环境的地能应用于室内采暖。地源热泵具有稳定性高、建筑空间小、性价比高的优点，具有非常高的节能效率。

3.2 冷热量回收技术的应用

暖通空调系统的冷热量回收主要包括冷凝热和排风预热等两种回收技术。冷凝热回收技术常与热水系统结合使用，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，即能提供可以将热水加热到洗澡用温度的能量，并可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。该技术可吸收包括高温显热、液化潜热和过冷热量的全部冷凝热量，热回收效果明显。而为了保证室内的风量平衡，在新风进入室内的同时，还要设计排风系统。用户分布集中的建筑所需新风量较大，因此排风负荷也随之增大，因此应充分回收排风的能量，对新风进行预冷或预热。排风余热回收可分为显热回收和全热回收，热回收设备则主要包括转轮全热交换器、板式显热交换器和热管式换热器等。

3.3 变频技术的应用

空调冷冻水泵及冷却水泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小，而这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。因此，空调机组、末端设备和水泵等设备通过变频技术控制风量、流量，可大幅节约电能，并避免设备的频繁启停，有利于延长设备寿命。

4 结语

综上所述，在我国经济持续高速发展和能源出现全球性危机的时代背景下，占社会能耗比例巨大的建筑暖通空调系统的节能问题，对整个人类的持续发展都具有重要的影响意义。设计者应在重视建筑围护结构热工性能，合理选择设备的功效参数的同时，对变频、蓄能等先进技术加以利用，并使用太阳、地热等可再生的新型清洁能源代替电能，实现大幅的建筑节能，以取得良好的环境效益和社会效益，推动我国节能减排事业的不断发展。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。