建筑环境与暖通空调节能

易超

【摘要】暖通空调节能关系到千家万户的冷暖与广大群众的健康，还关系到国家能源安全策略与环境保护工作，是影响到国计民生与国家可持续发展的产业。本文探讨了建筑暖通空调节能的意义以及暖通空调能耗构成及特点，提出了建筑暖通空调的节能措施。

【關键词】暖通空调；建筑；节能

引言

空调是一种常用的家用电气设备，并且随着社会的发展，人们的生活平提高，在现代人们的日常生活生产中，空调更是成为一种不可或缺家用电气设备，随着空调在现代人们生活中的推广应用，极大的提高了人们的生活质量。然而，在空调的使用过程中却伴随了大量的能源消耗和环保节能问题。然而在全球性能源危机的背景下，能源问题已经成为了一个世界性的话题。因此在当前社会的各个领域和行业的生产中，不得不以节能环保为生产理念。而由于空调是一种高耗能的电气设备，因此为了社会的可持续发展，在现代的空调系统中采用节能环保技术进行空调的节能不尽迫在眉睫，而且意义重大。随着可持续发展这一科学发展观的贯彻落实，在暖通空调系统中采用节能环保节能技术已经不再是一个新兴的问题了。在暖通空调系统中应用环保节能技术，不仅能够为用户节约大量的电费，更重要的是能够有效的实现空调的环保节能，从而为促进人类社会的可持续发展做出巨大贡献。因此对暖通空调系统中环保节能技术的应用发展进行研究有着极其重要的意义，本文从暖通空调存在的意义和影响出发，对暖通空调系统和环保节能技术进行了深入研究，并对其在当代社会的一个用发展进行了详细的阐述，希望能够起到抛砖引玉的效果使同行相互探讨共同提高，进而为我国暖通空调系统中环保节能技术的应用发展起到一定的促进作用。

一、暖通空调存在的意义和影响

制造暖通空调，是为了向人们提供舒适高品质的生活以及室内生活产热环境。主要包括对空气温度、湿度、气流速度以及人体本身与周围建筑环境如墙面等之问的辐射热交换的改善一般家用空调能够保持人体热平衡以满足人体感官舒适需求，而大型企业用空调系统则提供生产作业所需的恒温恒湿环境，满足生产工艺要求。

同数据调查显示，空调系统的启用对身体健康也产生了威胁。由于近年来建筑物的密闭性大大增加，各种新的装饰物投入使用，这一切都导致室内污染物的增加。使用空调系统的环境内，由于空调的运作原理，对室内空气进行循环利用，新风量严重不足，导致使用空调系统的室内环境污染物远超过国家安全标准。

随着我国经济社会的快速发展，空调已比较普遍地应用于公共建筑和居民住宅，在改善人们生产生活条件的同时，也消耗了大量电能，能源和环境问题日益尖锐。我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。因此，为了有效地解决空调系统带来的健康和环境问题，研究环保技术在暖通空调系统中的应用是十分有意义的。

二、节能设计措施要到位

空调在建筑节能中占有的比重比较大，因为空调用能是比较多的，用能也是为提高舒适度和工作效率，空调的用能很大，但是节能的潜力也很大。在改造中有很多的障碍，不是纯技术上的，比如改造的过程中，会不会对原有的系统的装修有影响，对绿化有没有影响，节能改造的过程不仅仅是暖通专业的改造，更是节能体系的改造。暖通系统的改造过程中，又要考虑到原有使用功能体系不被破坏，改造更要体现经济性的特点和要求。在科学技术日新月异的今天，暖通空调领域不断涌现出新技术，我们还可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

1、从设计入手，合理选择和设计暖通空调系统，使其在高效、经济的状况下运行。设计是工程的龙头，系统设计的优劣直接影响其使用性能。建筑负荷计算是设计的重要内容之一，当前普遍存在的现象是设计工期短，许多设计人员为了节省时间，错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算负荷用的单位建筑面积的冷热负荷指标，直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据，往往使得总负荷偏大，从而导致空调采暖设备偏大，初投资增大，运行费用增加，能量消耗上升。

2、采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式。影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但对于不同热湿参数组合的环境，其空调系统的能耗却大不相同。

3、结合实际情况，合理选择空调冷热源，力求实现冷热源的多元化。暖通空调系统的广泛应用，对不可再生能源消耗大幅度上升的同时，对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理选择冷热源，已经引起各方的广泛关注。同时，系统还应加强冷热回收利用的研究运用工作，实现能源利用的最大化。提高暖通空调系统的能源利用率也是实现空调节能的途径之一。热回收主要是通过系统中安装的能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，可以减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，达到节能的目的。在选择热回收装置时，应当结合当地气候条件、经济状况、工程实际和排风中有害气体等多种因素综合考虑，确定选用合适的热回收装置，从而达到花较少的投资回收较多热（冷）量的目的。

三、提高暖通空调节能效率

很多暖通设计师对新规范中新风量的规定表示赞同。现行《采暖通风与空气调节设计规范》对最小新风量作出明确规定，要求建筑满足国家现行有关卫生标准。设计师认为，在目前中央空调清洗不够规范的背景下，加大新风量很必要。不过，对于室内设计温度的要求，设计师却持保留态度。在建筑领域，建设方的意见非常重要。此外，要想增加新风量或者增强风机盘管处理室内回风的能力，风机盘管加新风的新风口应单独或布置在盘管出风口的旁边，而不应该布置在盘管回风吸入口。

研究表明，加大新风量能够在一定程度上解决室内空气质量问题，但增加了系统能耗。新风定值必须按照规范来确定，因为新风量对于能耗和人体健康有着非常重要的作用。如果人员密度较大时，新风的供应按人员密度来确定非常不经济。我国建筑采用新风需求控制（检测室内二氧化碳浓度），值得注意的是：新风量变化，排风量随之发生变化，否则造成负压将适得其反。

据了解，对于多个空气调节区合用一个空气调节风系统，各区负荷变化较大，低负荷运行时间较长，且需要分别调节室内温度，在经济条件允许时，宜采用全空气变风量空气调节系统。设计时应注意三点：第一，要采用风机调速改变系统风量，而不能采用定速风机而改变系统阻力调节；第二，应采取保证最小新风量的措施，避免因送风量减少造成新风量不满足卫生要求的结果；第三，在调节末端送风口风量时，推荐采用串联式风机驱动型末端装置以保证室内的气流分布。类似于屋顶传热量较大、吊顶内发热量较大、吊顶空间较大（吊顶至楼板底的高度超过1米时）等情况，如果采用吊顶内回风，就会导致空调区域增大、空调耗能上升等问题，对节能非常不利。所以，当建筑顶层或者吊顶上部有较大热量、吊顶空间较高时，直接从吊顶回风并不合理。

对于房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温度控制的区域，其空气调节系统宜采用全空气空调系统，而不宜采用风机盘管系统，以利于集中处理、调节，发挥有利因素，弥补之前产生的问题。

当建筑空间高度大于或等于10米且体积大于1万立方米时，宜采用分层空调系统。与全室性空调方式相比，分层空调系统夏季可以节能30%左右，但冬季节能效果并不明显。通常设计时，夏季的气流组织为喷口侧送，下回风，高大空间上部排风；冬季一般在底层设置地板辐射或地板送风供暖系统，也可将上部过热的空气通过风道送至房间下部。

四、暖通空调系统节能技术

1、采用新型节能舒适健康的空调方式

影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果改变传统的空调方式，增加辐射热，此时所需要的空气温度降显著下降，显然后者比前者具有显著的节能效果。

2、排风余热回收技术

夏季，空调建筑的排风温度低于室外新风温度，室内含湿量也低于室外新风含湿量。利用热回收装置对排风和新风进行热交换，可以降低新风温度和湿度。冬季，排风温度高于室外新风温度，排风含湿量高于室外新风含湿量，热回收装置可以预热和加湿新风。具体做法为：在排风出口安装热交换器，排风和新风分别通过各自的通道进行间接接触换热，利用排风余热来预热新风（或者利用余冷来预冷新风），从而达到回收排风余热的目的。

3、建筑热电冷三联供技术

当天然气为城市中主要的一次能源时，与简单的直接燃烧相比，先由燃气发电，再用发电后的余热供热和制冷，可获得更高的能量利用率。这种方式通过大型建筑自行发电，解决用电负荷，提高了用电的可靠性，减少了长途输电损失。同时以余热的方式解决了供热和空调的能源问题。对于全年存在稳定的电负荷和稳定的热负荷或冷负荷的建筑，这种方式具有较高的节能效果和经济性。

五、各种环保节能技术的应用和发展

1、开发利用新能源和新技术

（1）采用天然气作为空调制冷设备的能源，天然气是继煤炭和石油之后的第三大常规能源，能够有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量，减少环境污染，对人体健康危害降低。使用天然气为能源的制冷空调市场前景广阔。

（2）利用各种可再生资源，如地源热、地下水、太阳能、自然风、海洋能等自然资源。地源热泵空调，是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量，向建筑提热能，夏天向天然资源释放热量，给建筑物供冷的一种高效节能的空调系统。主要用于居民住宅、别墅、学校以及商业建筑。太阳能空调利用太阳光的辐射为能源进行制冷工作。它的使用，弥补了供电不足的缺口，缓解了供电压力，也非常环保，不会带来传统电空调使用过程中所带来的城市热岛效应，并且由于太阳能空调的使用原理中并不包括氟利昂，就不会产生相关的有害物质致使大气环境遭受破坏。是名副其实的绿色节能空调。

（3）蓄冷空调，一般主要利用冰和水两种介质。由于许多大城市白天供电紧张，为了限制用电，白天和晚上的电收费水准不同。一般晚上定点以后，电价低廉，就可以采用冰冷空调。此种空调正是在夜间电价低廉时，开启一部分制冷机组进行制冰，并储存总能量。在白天电价较贵的用电高峰期，再进行融冰用以提供低温水，释放出所储存的能量，用以应对大量的用电需求，这样的方式能够有效降低用电成本。除了冰和水，也有利用变温相变材料做蓄冷介质的，如共晶盐等。但由于技术的不完善和高额的制作成本，此项新技术仍然在研究阶段。

（4）热回收技术，是将空调机组排放出的热量进行回收，避免排风系统直接将空调房内的空气排出室外，造成能量的浪费。此种技术可以有效减少热污染，对热量的回收再利用，也获得了变废为宝的效果。

（5）低温地板辐射采暖技术，是在地板中直接埋设热水管用以加热地板，由地面辐射产生的热来加热室内空气。使用这种方式，常用热水做介质，辐射体表面温度不大于45摄氏度。低温地板辐射采暖过冲中，热量均以对流的方式向上方传递，致使室内温度下高于上，让人们感受到脚暖的同时保持头顶的凉爽，感觉舒适。低温地板辐射采暖，地板供热不仅舒适性和私密性好l而且能减少扬程，有效节省空间，方便计量改造，从各方面节省了维修费用

2、替代制冷剂的发展

众所周知，过去常用的制冷剂氟利昂对臭氧层的破坏影响很大。为了保护大气臭氧层，制冷空调业对CFCs和HCFCs两种替代工质进行了研究。目前已取得相应进展。人工合成制冷剂有HFCs，天然制冷剂有NH3，C02，碳氢化合物等。HFCs的ODP值为0，用于制冷空调系统将不会对臭氧层造成破坏，从而可避免过多的紫外线照射地球对人类造成的伤害。

结束语

总的来说，节能对于我国的现代化建设具有十分重要的意义，而暖通空调系统节能是建筑节能的重要组成部分。所以，暖通空调系统节能关系到千家万户的冷暖与广大群众的健康，还关系到国家能源安全策略與环境保护工作，是影响到国计民生与国家可持续发展的产业。因此，我们必须要积极采取措施应对暖通空调系统的节能问题，共同构建和谐社会。

参考文献：

[1]任廖坤.暖通空调技术发展与建筑节能[J].黑龙江科技信息，2011，（09）

[2]刘东，陈沛霖，张云坤.建筑环境与暖通空调节能[J].节能技术，2001，（02）

[3]王鹤，刘世欢.暖通空调系统节能设计问题探析[J].中国城市经济，2011，（18）

[4]谭刚.暖通空调系统节能设计探讨[J].科技资讯，2010，（33）