建筑暖通空调节能优化设计方法探微

柴秀宇

摘 要：社会经济的快速发展及人民生活水平的不断提升，使得空调成为人们日常生活中不可或缺的电器设备。目前来说，建筑暖通空调的应用十分广泛，在建筑物能源消耗中空调及采暖占有相当大的比例，会占到整个建筑物能源消耗总量的60%左右。在我国，建筑暖通空调在能源消耗及浪费方面远远高于发达国家，因此有必要对建筑暖通空调如何节能减耗进行研究。基于此，该文首先对有关暖通空调的目的及其影响进行分析，对暖通空调系统设计原则进行总结，对暖通空调系统设计中存在的问题进行研究，对暖通空调系统节能优化设计中应注意的问题进行探讨，并提出暖通空调系统节能设计措施。

关键词：建筑暖通空调 节能优化设计 消耗 新能源

中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0087-02

现阶段，暖通空调系统在建筑工程得到广泛的应用，在一定程度上改善了人们的建筑生活环境，提高人们的生活质量，并且在室内温度、气流速度以及空气湿度方面发挥巨大作用。然而，暖通空调系统在实际应用过程中存在高能低效等问题，这表明在空调的节能设计方面依然存在诸多不合理之处，比如冷机、风机以及水泵等不在高效点轨道运行，因此无法实现能源高效利用。基于此，该文结合暖通空调系统在建筑工程中存在的问题，对建筑暖通空调节能优化设计方案进行研究和探讨，不足之处，敬请指正。

1 暖通空调的目的及其影响

暖通空调（Heating， Ventilation and Air Conditioning，简称HVAC）是指室内负责暖气、通风以及空气调节的系统或者相关装置。在现代建筑工程，以上功能及设计、安装等会整合在一个暖通空调系统中。如果建筑规模较小，则按照需求对暖通空调系统进行选择，如果建筑规模较大，则需要设计人员和结构工程师等共同进行研究、分析，对暖通空调系统进行设计和安装。暖通空调的功能具体包括采暖、通风和空气调节，对建筑内的温度及湿度进行控制，对环境温度进行调控，以此来达到人们对于环境舒适度的需求。常规暖通空调系统大多利用定流量水力系统对环境温度进行调节。随着人们生活水平的提升及对环境保护意识的提高，暖通空调系统开始选择变流量水力系统及变风量系统来实现其功能。一般来说，暖通空调的目的在于空气处理，创造舒适的室内环境。具体而言，对空气进行处理时，对其进行冷却处理、过滤处理、加湿处理，以此营造出一个让人倍感舒适的环境。

现阶段，全球资源逐渐枯竭，建筑能源消耗所占的比例相当高。建筑能源消耗时，空调系统能耗会占到建筑总能耗的60%～80%，因此暖通空调节能设计越来越受到人们的重视。人们的生活水平因为暖通空调的存在而得以提升，环境舒适度也逐渐提高，人们越来越重视自己的生活环境和工作环境，使得空調的应用越来越广泛，因而会有更大的能源消耗，特别是我国城市化进程不断加快，房地产行业得到快速发展，我国的建筑面积快速增加。针对这个问题，如何保证人们的生活质量提高的同时，使得空调能耗下降，目前已成为暖通空调设计的一大难题。

2 暖通空调系统设计原则

2.1 节能化

暖通空调系统设计的首要原则是节能化，当然也要对人的居住感受进行考虑。一般而言，人们的舒适度会受到以下三个方面的影响，包括室内温度、气流速度以及空气湿度。暖通空调系统节能设计要对这几个因素进行设置，因此节能效果要与舒适性结合在一起。除此之外，需要对建筑外部气候条件进行应对及调整，形成建筑物室内微气候系统，从而实现暖通空调的节能设计。

2.2 人性化

暖通空调系统系统设计要遵循人性化设计原则，均匀加热系统的设计，尽可能地降低能源消耗，然而空调设计应注意人性化的设计原则，并不是降低能源消耗而不顾人们在主观方面的感受。设计过程中要保证室内温度能够实现自我调节，考虑到每一个人对于温度适应性存在的差别，在设计方面要给予充分尊重，保证共享热功能能够顺利实现，热入口调节设备位于温度控制阀的分支上，符合建筑物节能需求。

2.3 科学化

暖通空调系统系统设计要遵循科学化的设计原则，要确保空调的节能效果得到最大程度地发挥实际上是有难度的，这和建筑设计、室内装饰设计等有直接关系，具体设计过程中要进行综合考虑，以此实现能源利用最大化。

3 暖通空调系统设计中存在的问题

上文中提到暖通空调节能效果与其设计存在直接的关系，然而实际设计过程中，一些设计人员对于节能问题不是太重视。现阶段，工程设计方面因为过度追求经济效益而忽略了设计质量，而且施工工期比较紧张，这种情况下设计出来的暖通空调系统存在明显的高能耗、低效率的问题。

现阶段，在我国建筑工程监理行业中，从事暖通空调专业的监理人员比较少，大多是非暖通空调专业的工作人员，因为其缺乏一定的专业知识，对于暖通空调的理论极度匮乏，因为针对设计、施工中存在的问题视而不见，也无法及时进行调整，因此给暖通空调系统设计埋下质量隐患。

除此之外，暖通空调设计人员中也存在工作人员专业知识匮乏的现象，因此在具体设计过程中往往没有节能意识，不在意空调在使用过程中的节能效果，大部分都是照搬过去的空调设计经验。一些设计人员盲目追求新技术、新材料、新产品，但是往往适得其反，无法得到真正的节能效果。

4 暖通空调系统节能优化设计中应注意的问题

4.1 节能意识不强

许多设计人员不思进取，严重欠缺节能意识，暖通设计师会对系统的节能效果产生直接的影响，然而设计师在具体的设计工作中采用常规设计理念，和设计的准确性及可行性标准上对于建筑节能及环境保护的要求相差甚远，缺乏环境保护和节约能源的意识，甚至欠缺责任意识，无法确保暖通空调设计节能效果。

4.2 规划设计不严格

暖通空调系统设计需要严谨科学的规划，这一点成为制约建筑暖通空调节能设计的关键。设计与相关法律规范及节能环境保护的需求相矛盾。空调系统的应用缺乏严格的意图，甚至在无压力的市场竞争环境下，设计人员也欠缺晋升空间，缺乏科学合理的选择设计予以对比，导致设计方案的节能效果不是很理想。

4.3 对于可再生能源的应用比较少

暖通空调系统对于可再生能源的应用不是很多，实际设计中往往忽略了可再生能源的利用，导致可再生能源的利用率较低。相关研究及开发部门对可再生能源不断探索，然而暖通空调设计对于可再生能源的选择有一定局限性，这一点和技术水平的提升不无关系。换言之，可再生能源的应用在一定程度上未得到技术的支持，因此想要做到有效能源回收存在一定的难度，导致能源浪费，对暖通空调设计水平产生一定的影响。

4.4 设计人员素质问题

建筑暖通空调系统设计人员要具有一定的经验，然而一些设计师由于经验不足，设计质量方面甚至无法满足建筑需求，一些设计师只注重理论知识，纸上谈兵，也能够对施工中存在的问题进行处理，然而一旦设计错误，就需要重新设计加工。除此之外，设计人员的节能设计理念差，对于节能的设计理念应用无法做到得心应手，设计人员素质参差不齐，造成节能效果不理想。

5 暖通空调系统节能设计措施

5.1 优化系统设计

具体而言，暖通空调系统设计要遵循以下几条原则：首先，暖通空调系统可以独立对建筑物内各个房间温度进行调节控制；其次，建筑分室或者分户的热量费用进行分摊；最后，尽量简化系统中的管路设计，以此降低管材消耗率，从而节省资金投入。暖通空调系统于建筑工程中的应用实际上比较复杂，尤其是中央空调系统，空调系统的设计质量对于系统的使用寿命及使用性能有直接影响。所以，要按照建筑工程施工设计及业主的需求，对暖通空调系统设计进行优化。除此之外，实践证明，暖通空调系统穿过围护结构会产生较大的负荷及冷热损失，所以要尽可能设计一个既隔热又保温的围护结构。还有就是在开发暖通空调系统时，必须以节能性和舒适度当作空调系统的调控参数和评价指标，从而降低能量损耗。

5.2 冷却水、冷热水、风系统的节能设计

系统的节能设计一是降低空调系统供回水冷冻水的温度差，继而降低系统的能量消耗。选择闭式循环模式，一方面可以延长暖通空调系统的使用寿命；另一方面也降低了空调系统的输送能耗。并且，暖通空调系统尽量选择一泵到顶的设计方法，便于后期对系统进行定期的保养和维护，继而逐渐降低建筑耗电量及施工成本。针对水资源相对来说比较紧张的地区，空调系统可以设计冷却塔循环运行模式，降低循环水泵扬程和空调系统能耗。除此之外，暖通空调系统冷却塔设置的位置要保证可以得到良好的通风，从而达到较好的冷却效果。除此之外，对暖通空调系统进行设计时，要结合空调的实际情况，比如，在日常运行状态下及设定好室内空气湿度和温度等，假如用户针对暖通空调系统无其他要求，那么可以把空调设计成单风管关风，假如是住户家庭数量相对来说比较多的情况，对于暖通空调冷热效果要求比较高，因此，可以将其设计成全空气空调模式。建筑暖通空调系统设计要尽可能选择变风量，一方面能够准确设定空调系统的总风量；另一方面能够准确调整暖通空调系统的风量负荷，有效降低风机能耗和运行容量。

5.3 热回收装置的应用

暖通空调系统在实际应用中会产生大量余热，这些热量白白浪费，实际上余热也具备一定的利用价值，所以针对空调系统对热回收装置进行设计和应用，载热不同、状态有所差异的流体，通过热交换装置对湿热或总热进行传递，降低冷热源的能量消耗，满足系统对于改善室内环境的湿、热变化需求，实现空调系统节能降耗的目的。数据调查显示，新风负荷在建筑空调负荷占30～35%，为保证建筑室内环境干净卫生，空调系统在运行过程中，不可避免地要排出一部分空气，导致部分能耗散失，对于新风，还要重新投入能量，利用对热回收装置的设置，从而回收暖通空调系统的排风能量，再利用这些正能量。减小机组运行负荷，促进其节能性和经济性的提升。现阶段，暖通空调系统的热回收装置可以采用热泵系统、热回收环、热管换热器、转轮式换热器，在对暖通空调系统的冷凝热回收进行设计之后，可以把热水系统和制冷机组进行结合，利用回收热量增加热生活用水的匮乏，为人们的日常用水提供方便，节省热水的电能消耗。

5.4 推广可再生能源空调

近些年来，人们逐渐地意识到地源热泵巨大的使用价值，针对地下浅层的地热资源，可以采用电能等高位能源的方式，使低温位可以转移到高温位能，可制冷也可以供热，具有节能、高效的特点。因为一年四季的温度相对来说比较稳定，夏季时，暖通空调系统可通过地源热泵，把一种重要冷源从室内热量较高的地方传递到温度较低的地方。太阳能方面，暖通空调系统要积极主动地通过太阳能资源，系统可应用太阳能光电板、集热板等新技术，对太阳能集热墙进行科学合理的布置。

5.5 采用现代化自控技术

暖通空调系统选择现代化自控技术，一方面达到建筑室内湿度、温度的控制需求；另一方面降低了暖通空調的热量损耗。现阶段，随着网络技术、信息技术、电子技术的快速发展，暖通空调系统设计无论是在硬件方面，还是软件方面都取得非常大的成就。比如，暖通空调系统中的中央监控软件，即是对空调系统的运行进行实时监控，对暖通空调运行情况进行分析，自动调节温湿度，利用在线监测系统，对暖通空调新风量进行控制。

6 结语

总而言之，随着科学技术的迅速发展，建筑暖通空调的设计水平也在逐渐提升，这对于建筑暖通空调的系统节能问题而言是非常有帮助的，新技术、新材料、新工艺的应用可以快速有效地取得节能效果，在实践中能够利用节能设计、能源利用设计及运行管理设计等手段，对节能方案进行不断优化，以此获得最佳节能效果。

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