浅谈暖通空调工程节能设计

刘志鑫 朱启波

【摘要】近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调已成为现代化建筑必不可少的重要设施。本文首先提出了暖通空调系统的能耗及存在问题，进而就暖通空调的节能设计原则及措施进行了阐述。

【关键词】暖通空调；节能设计；存在问题；意义

一、暖通设计的概念及种类

1. 暖通空调概念

暖通空调主要由通风、采暖、空气调节这三方面组成，暖通是建筑设计工种中的一个分类的名称，包括通风系统，制冷供暖系统，排风系统等综合方面的设计，是建筑的一个重要组成部分。暖通空调节能技术是指在采暖方面尽可能用最少能源获得最多热能。暖通空调节能包括热泵、被动式太阳房、热电联、太阳能等等。

2.暖通空调的种类

暖通空调系统种类琳琅满目，但基本原理大致相同，其常类型有：全空气系统、全水系统、空气--水系统、分散式供冷或供暖、热回收系统和蓄冷、热泵系统等。

二、暖通空调系统能耗的构成及影响因素

随着我国国民经济的迅速发展，能源和环境问题日益凸显，城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，使建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，部分发达国家已达到40%。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。

影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点，表现在：第一，系统的设计、选型、运行管理的不合理，将会降低能量使用效率。第二，维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三，暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理，这就可以采用冷热回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

三、暖通空调设计中存在的问题

虽然近些年随着建筑业的飞速发展，我们的暖通工程也得到了很大的发展，但是其在能源和资源的消耗和使用方面还存在着很多的不合理，这些状况都不利于节能减排的实施，所以下面我们对这些问题逐一进行阐述：

1.设计管理方面的不合理。

设计是所有工程的基础，暖通工程也不例外。但是我国的暖通工程的设计并没有达到节能减排的效果，反而在这方面做的非常粗陋，大多数的设计都只注重了建筑供暖设施在使用上的便利性和美观性，并没有真正的将节能和低碳作为一项重要的设计理念，这是我们必须从根本上改进和克服的。

2.实施设计环节方面的不合理。

除了设计理念上的问题，就是在具体的设计环节中出现的问题，这也是设计理念的不正确所导致和引发的，是设计理念偏离后的必然结果。但是，这些病不是具体设计中最严重的问题，个别的暖通设计中存在着违规操作的现象，即为了达到一定的设计目的和效果，无视国家的有关规定，违反国家的关于暖通设计的相关指标，这种情况的后果是非常严重的，不仅威胁住户的安全，也给工程造成了很大的质量上的问题。

3.忽视能源管理要求的不合理。

我国的许多暖通工程的设计师并没有非常专业的能源管理方面的知识和经验，所以，这种能源管理上的专业素养的缺失，必然导致了一些暖通设计中的细节问题的疏忽。

4.空调通风设计不合理。

一是由于设计时考虑各种各样的安全系数，从而使单位空调面积的制冷机装机容量大比手册中冷负荷概算偏大，远大于实际运行中单位空调面积峰值冷量。二是目前在空调系统设计过程中，部分设计人员采用负荷指标估算方法，使得制冷机装机容量普遍偏大，也明显造成初投资的大量浪费，甚至影响部分负荷下的冷机效率。水泵扬程选择不当也是暖通空调中比较常见的一个问题。

四、暖通空调工程的节能设计原则

1.整体性原则

这是设计的最基本的原则，要求设计者要具有全局观念，明确暖通工程的设计在整个建筑设计中的地位和作用，也明确了暖通设计在整个节能减排活动中所能发挥的作用，以一种整体的角度和视野看待问题，平衡利弊，才能做到最优化的设计上的处理，才能设计出一个最符合各方利益的方案，当然这个原则的实现，要依靠设计者对于其他方面知识的掌握，或者是要通过有关人员的专门辅导和培训。

2.动态性原则

暖通工程是一项复杂的工程，它是在不断的设计改良和摸索中不断变化着的，所以，我们要想做好这项工程，必须以一个发展的眼光去看待暖通工程的设计，要注意随时随地结合实际的情况，和具体工程的总的方向的变化，来调整暖通设计的方案和方向。

3.注重技术的发展

对于空调系统的改进和改良是另一种节能减排的有效方案，研发出一种能将资源最大化利用的方案，可以使用最少的资源，提供最高效的供暖，是我们改良系统的最终目的。空调系统产生至今，已经在不断的发展和完善自身的功能上取得了显著的成绩，接下来的发展方向必然是在如何做到低能耗低排放方面的改进，这是符合未来电器的总体发展前景的，也是符合人们对于环保家电的要求的。

五、暖通空调节能设计及意义

1. 注重节能规划设计。规划设计在暖通空调节能设计中十分重要，设计进程中我们应全面考量当地环境的特有自然调节作用，进而通过规划布局的合理、全面充分考虑当地地形、风向、大气环流与辐射等因素，进而做到因地制宜的适应性设计。倘若我们无法整体满足全部状况，则应采用最优化原理，控制能耗成本在最低水平。

2.暖通空调系统的节能设计

1）改善暖通空调系统的设计。空调系统的设计原则：一保证各个房间（楼梯间除外）的室内温度能独立调控是供暖系统的首要；二是便于实现分户或分室（区）热量（费）分摊的功能；三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。

2）改善围护结构性能。对于暖通空调系统而言，通过围护结构造成的热损失在整个空调系统能耗中占有很大比重，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构消耗的能耗所占空调负荷的大小。因此，提高维护结构的保温隔热性能在空调系统节能中是十分必要的。

3）提高系统控制水平。解决传统控制方法存在的弊病，继而实现大幅度的節能，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不失为一种好方法。据研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。

3.暖通空调节能设计的重要意义

暖通空调的设计与节能是为了完善我们的居住环境的同时保护我们人类赖以生存的环境，暖通空调设计主要是为了改变空气温度、湿度、气流及人们周围建筑环境等之间的辐射热交换，完善家用空调保持人体热平衡的感官需求。

有部分数据显示，空调系统启用的同时影响了我们自身的健康，近年来建筑物的密闭性不断提升，加上新型装饰材料的使用，导致室内环境污染升高。使用空调系统的环境内，由于空调运作原理，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。因此，为了解决空调系统带来的环境问题，环保节能型的暖通设计具有非常重要的意义。

结语：总之，暖通空调设计人员必须进行科学设计，综合考虑各种原因，使暖通空调的设计方案发挥最大的功能和经济效益。