浅析暖通空调系统的节能工程设计

高 岩

河南中科建筑规划设计有限公司，河南郑州 450000

社会经济的发展带来一系列能源危机，节能环保问题已经在全世界范围内受到普遍关注。调查研究显示，建筑能耗已经占据总能耗的30%以上。因此，加强建筑节能工程设计具有重要意义。在设计暖通空调系统时，设计师不仅要关注节能问题，还要充分利用新型清洁能源，确保设计方案先进科学。暖通空调系统的节能工程设计是一项复杂的系统性工程，不仅关系到围护结构的热工性能、空调系统的优化运行，而且关系到热回收与可持续能源的合理应用。设计师应当掌握多方面相关知识，积极学习先进的节能工程设计方法，并将其合理应用到暖通空调系统设计中，不断提高设计水平，推动建筑行业可持续发展。文章主要探讨暖通空调系统的节能工程设计[1]。

1 暖通空调系统的设计要求

1.1 节能环保

对于暖通空调系统而言，温度、湿度、风速、平均辐射温度以及劳动强度是影响热舒适指标的五个基本要素。设计师应当合理确定各要素比例，做到巧妙组合，在不影响舒适度的基础上进行节能设计。此外，设计师还可对建筑围护结构的热导性进行利用，抵御室外气候变化，确保房屋内部形成一个舒适微气候环境。设计方案不能太复杂，以免造成管材浪费、增加施工难度与施工成本。

1.2 便于操作和管理

在确定暖通空调容量时，通常以全年最差的气候条件为基础。因此，暖通空调系统应当具备良好的调节能力，对全年负荷变化进行有效适应。此外，在设计暖通空调系统时，还要注重其操作与管理的便利性。随着自动化技术不断发展，暖通系统管理人员数量也随之降低，但是对其操作能力有着更高要求。在实际设计过程中，设计师应当结合实际情况确定是否采用自动化控制技术，对设计方案的经济性、技术性进行论证。就大型暖通空调系统而言，采用自动化控制技术能够大大降低人员工作量及管理费用；如果阀门只需在季节转换时才进行操作，则无需应用自动化控制技术。一些建筑物由于需要租给不同单位，建筑内部各部分的暖通空调系统使用时间不同，在设计时应当做到独立控制、分别计算其运行费用[2]。

1.3 保证系统运行安全

除了节能环保、便于操作外，暖通空调系统设计对安全性也有较高要求，这里说的安全包括环境安全、防火安全、设备安全以及系统运行安全等。针对易燃易爆工程，如煤矿厂房、武器弹药厂房等，在设计暖通空调系统时应对其安全性进行着重考虑，采取先进、科学的防爆技术手段；针对锅炉房，在设计暖通空调系统时，应当对其可燃性液体、气体的泄露问题进行着重考虑，设计时必须严格遵循防火设计规范，保证防火安全。除此之外，设计师还要考虑到暖通空调系统的故障问题可能会对重要物品、设备造成的影响，例如，在档案馆、文物馆设计空调系统时，不能将风机盘管设置在吊顶，以免空调漏水损坏重要物品，带来巨大的经济损失。

2 暖通空调系统的节能工程设计

2.1 加强热能回收设计

2.1.1 热回收装置

余热浪费严重是导致空调系统能耗偏高的重要原因之一。在空调系统中设置热回收装置，利用两种不同状态的流体以及热交换设备实现总热传递，尽可能实现热源或冷源能耗量的降低，在此基础上进行室内热、湿转换，以此实现建筑节能。新风负荷在空调系统负荷中占据较大比重，通常为总负荷的25%～30%。在空调运行过程中，为了确保室内空气质量，部分室内空气需要被排出，这就会导致部分能量被带走，此时空调系统在处理新风时又要消耗一定能量。因此，将能量回收装置设置在空调系统中，可以利用排风的能量对新风进行处理，新风处理时需要的能量就会减少，同时机组负荷也相应降低，从而提升空调运行的经济性。现阶段，热回收装置通常包括两种类型，即以转轮式余热交换器、板翅式换热器、热管换热器、建筑结构蓄冷（热）为主的直接接触式热回收装置；以热回收环、热泵系统为主的间接式热回收装置。相较于单一设备，综合使用直接接触式热回收装置与热泵，能够有效提升空调系统的热回收效率。目前比较常用的联合装置包括热泵和热管热回收、热泵和转轮式热回收等[3]。

2.1.2 热回收措施

首先，回收排风余热。对暖通空调系统的排风能量进行充分回收、利用，用于处理新风，实现新风负荷的有效降低，这是一种主要的节能设计方法。排风余热回收包括两种，显热回收及全热回收。目前热回收设备的种类很多，具体包括热管式换热器、转轮全热交换器、板翘式全热交换器、板式显热交换器以及中间热媒式热交换器等。

其次，回收制冷机组的冷凝热。现阶段，许多设计师逐渐开始关注制冷机组冷凝热的回收措施，其相应的热回收设备可配合使用其他系统。当热回收设备和生活热水设备配合使用时，制冷剂受到压缩后进入到板式热交换器，此时制冷剂温度很高，板式热交换器的另一边设置生活热水，在制冷剂的加热下，生活热水的温度能够有效满足人们的日常生活需求。如果制冷机组的冷凝器无法产生能够充分加热热水的温度，还可以将水源热泵设置在系统中用作辅助设备，这样住户对热水的需求能够得到有效满足。这种节能设计能够消除空调系统在运行过程中出现的热污染，不仅如此，生活热水的能量来源于制冷机组的冷凝器，无需在房屋建筑内部设置锅炉等设备，燃料燃烧产生的污染问题能得到妥善解决。因此，这种节能技术值得在暖通空调系统设计中推广应用[4]。

2.2 推广使用可再生能源

首先，合理应用太阳能。现阶段，建筑对太阳能的利用方式主要有两种，即被动式与主动式。被动式太阳能建筑成本低廉、结构简单，并且无需其他辅助能源。也就是通过合理布置建筑方向、恰当处理建筑构件实现节能目标，对太阳能的利用方式为自然热交换；主动式太阳能建筑成本相对较高，结构也更为复杂。在这种建筑中，太阳能集热器、泵、风机、储热器和散热器等是其采暖系统、降温系统的主要组成部分。相较于主动式太阳能建筑，被动式太阳能建筑的应用市场更加广阔。随着科学技术不断进步，建筑行业出现了许多新型节能技术，包括太阳能光电板发电技术、太阳能集热板集热技术等。

其次，合理利用地能。通过地源热泵能够对地下浅层能源进行利用，将少量电能输入其中，能够将低温位能转转换为高温位能，由此形成一个高效节能的中调系统，具备制冷、供热的双重功能。地能受环境影响较小，具有稳定性特点，因此在冬季可以实现供暖，夏季可以实现制冷。总的来说，大地在地源热泵系统中其蓄能器作用，实现了暖通空调系统能源利用率的大幅度提升。

2.3 采取科学先进的暖通空调系统自控技术

在暖通空调系统设计中采取自动控制技术，既能有效满足室内温湿度要求，又能减少人员工作量，消除多余的能量损失，实现节能目标。随着计算机网络技术不断发展，暖通空调系统的自动控制技术也随之发展。在暖通空调中央监控系统中应用先进科学的软件体系，能够实时监控系统运行状况，并长期对其运行状况进行分析，确保暖通空调系统始终处于节能运行状态下；利用一氧化碳在线监测技术，对最小新风量进行有效控制，不但能满足室内空气质量要求，又能有效减少能源消耗；利用智能化计算机检测系统和控制系统，能够结合室内湿热负荷、室外气候情况制定出科学、合理的温湿度控制方案，同时不影响人们的日常需求；利用新型控制设备能够实现暖通空调运行效率的大幅度提升，比如，可对控制温度进行设定的产品——可编程恒温控制阀，这种产品能够利用程序实现数据存储、设定及调整。用户可以结合自身需求，对暖通空调系统进行预先设定，在确保热舒适的基础上减少能量消耗[5]。

3 结语

综上所述，随着经济的发展和社会进步，人们的生活质量有了显著提升，暖通空调系统在建筑中的应用也越来越普遍，进一步加剧了建筑能源消耗。在这种情况下，设计师应当正确认识建筑节能设计的重要性，尤其是暖通空调系统的节能工程设计。在开展设计工作时，应当深入研究影响暖通空调系统能耗的各类因素，并利用先进的技术手段进行控制，合理设置热回收装置，充分利用新能源，并将自动化控制技术应用到暖通空调系统设计中，不断优化设计方案，强化节能效果。在确保人们热舒适的基础上，尽可能降低暖通空调系统的运行能耗，推动绿色建筑发展。