暖通空调系统设计中节能技术的运用

□□ 崔 毅 (山西建筑职业技术学院，山西 晋中 030619)

引言

合理地运用暖通系统可有效改善室内环境，可为建筑使用者带来高品质的生活体验。在我国居住建筑的配套设备越来越完善，其中采暖和空调设备的广泛应用在一定程度上对居住质量的改善起着积极作用。然而，这些设备的能耗相对较高，在一定程度上加剧了城镇能源供应和环境污染问题。根据我国现行能源相关政策，应尽可能减少能源消耗，并最大程度地提升能源利用效率。为此，在暖通系统设计环节考虑能源利用效率，通过节能技术与设备的应用，推进暖通系统的节能与建筑能耗的降低。

1 暖通系统节能设计的必要性

无论是居住建筑或是公共建筑，其采暖或空调设备已经成为必需品。而从能源消耗结构来看，此类设备所耗能源比例较高，在建筑总能耗中所占比例高达30%。因此，如何降低暖通设备的能耗不仅是经济发展问题，也是关系到社会进步的能源与环境问题。如果能够将节能技术运用于暖通系统及设备中，将其能耗进一步降低，可大大降低建筑的能耗指标，从而在经济发展和能源利用之间寻求平衡，实现建筑行业的可持续发展。

2 暖通系统节能设计中存在问题

2.1 理念尚未形成

绿色与节能的概念已经提出多年，然而在公众普及程度仍是任重而道远。对于大多数人而言，虽然对其有所认知，但对节能技术及其应用于生活中却未有成熟的认知。在冬季，人们对供暖质量的评价局限于“烧得旺”；在夏季，对空调质量的评估则取决于其制冷速度。显然，节能与绿色的认知仍停留在浅层。

从现代科学角度来看，供暖和制冷不可仅凭“感觉”。如短时间内温度变化过大，人体虽然感觉舒适，却是有害于身体健康的。如突然由炎热的室外进入冰凉的空调房，人很容易感冒，导致人体免疫系统受损，此即所谓的空调致病。因而通过暖通设备，结合室外温度，对室内温度进行适当调控，确保二者不存在过大温差，则不会破坏人体的耐受力。另外，部分暖通系统是相对能耗高的设备，与节能环保的理念存在冲突，这也从侧面反映出节能理念的普及与落实存在较大难度。

2.2 施工管理的疏忽

在暖通系统施工过程中，无论是管理人员还是作业人员都存在忽视现象。在很多企业中，对于节能环保理念未制定相应的落实措施，仅有一些指导方针。同时，由于没有相应的责任体系，作业人员对于节能环保指标控制并不严格，不可避免地存在一些高耗能问题；对于暖通设备的安装，监督检查及验收环节执行不到位，没有起到发现问题、解决问题的效果，不利于建筑暖通系统的能耗降低和能效提高。

2.3 节能设计不合理

暖通系统的设计行业积累了丰富的操作经验和技术标准。在工作应用过程中，仍然存在很多技术层面的问题。在暖通系统设计过程中，节能环保的理念已被宣传多年，然而一些设计人员仍不能做到灵活运用、高效设计。其中，很为突出的问题便是盲目照搬，未结合建筑具体的功能及环境，因此，节能环保的目标难以达到。任何建筑节能技术的运用都离不开其运用环境，暖通系统节能环保技术也不例外。在暖通系统设计过程中，如未考虑到其运用环境，不仅会影响设备的效率和寿命，而且还可能会引发更为突出的环境污染问题，不利于暖通行业的绿色发展。

2.4 新技术得不到推广

在节能环保理念的推动下，一系列新技术不断被应用并发展成熟。比如太阳能技术，如果能够大规模地运用将有助于降低能源消耗。在暖通系统设计中，如果融入新技术，则需要购置新的设备。新技术及其设备工艺较新，造价相对较高，会增加企业的运营成本，企业的采用意愿也会降低。行业管理人员在推广新技术时，应充分考虑其节能效果和环保效益，不能在成本与环保效益之间寻求平衡。

3 暖通系统设计中节能技术的应用策略

3.1 提升自然通风效果

在暖通系统设计时，不能忽视自然通风。通过自然通风可以将空调能耗降低10%～40%。另外，需要充分优化设计通风口、建筑地板面积的比例。在通常情况下，系统设计应结合建筑所在气候区条件及标准相关要求，如果建筑所在地为夏热冬暖地区，该比例应控制在10%以上；如果建筑所在地为夏热冬冷地区，该比例应控制在8%以上；对于其他气候环境下的建筑，该比例应控制在5%左右。对于公共建筑，春季和秋季为过渡季节，可以实现的自然换风频率应为2次/h。

3.2 注重可再生资源的利用

3.2.1 太阳能

为了保证室内空气温暖或凉爽需要耗用大量的能源，如果能够有效地利用太阳能，将极大地降低暖通设备能耗。由于太阳能具有可再生性，几乎不存在枯竭的可能。在暖通系统设计领域，可充分地将太阳能、暖通设备结合起来。比如利用太阳能对建筑表面层温度进行调节，对于室内空气温度以及空气质量则可以通过暖通系统进行调节。当然，如果建筑所在地的太阳能源丰富，还可以将太阳能应用于照明、空调、供暖及供热等领域，在降低建筑能耗的同时，也能满足人们高质量生活的需要。

3.2.2 空气热能

空气能如果能够得到有效的运用和普及，不仅可以为住户提供便捷的热能或热水，而且具有清洁环保的特点。我国大部分地区处于温带地区，夏热冬冷的气候特征十分显著。尤其是在长江地区，年平均气温在18 ℃左右，该地区人口大约为3亿，如果能够普及功率为2 kW的热泵热水器，每天只运行1 h，每月煤炭消耗可以减少800万t。空气热能不仅可以再生，而且具有环保效能，在大规模应用的情况下，可以降低对化石类能源的消耗。将空气热能系统融入建筑设计，尤其是在暖通系统设计中，在控制建筑能耗的同时，还能够有效减少对所在城市的环境污染。从应用效果来看，空气热能不仅可以对室内温度进行调节，还可以对空气质量进行改善，符合建筑节能和绿色环保的理念，也符合人们对居家环境改善的需求。

4 暖通设备的自动控制

对于大型建筑的暖通设备设计应与自动控制技术相结合，一方面可对设备的运行起到监控作用；另一方面便于降低建筑运行和管理成本。如果能够引入自动控制系统，暖通系统能耗可以降低30%，建筑管理成本则可以降低20%。可见，自动控制在实现低成本管理、能源节约以及劳动强度降低等多方面的积极效应。

4.1 冷热源系统的控制

在暖通系统中，冷热源是能耗的主要部分之一，对其进行自动控制，不仅可以实现动态监控，避免不必要的能源消耗，而且可以对冷热源系统进行保护，避免过度运行造成设备损坏。从建筑管理角度来看，自动控制能够减少暖通设备存在的安全隐患，从而提升建筑设备的安全性。对于压缩式制冷设备，制冷过程需要消耗大量的氟利昂等，为了降低对制冷剂和电能的耗用，自动控制系统能够对启动或者暂停空调进行智能控制，全面地记录、监控其运行参数。比如对冷冻水的动态监控，当温度过低或者相关部件运行过载时，在报警的同时还可以自行关闭、降低运行等级或者暂停运行等操作。

4.2 空调送风技术的控制

在空调系统中，送风耗能所占比例较大，对该技术进行自动控制，一方面可以将低温风送入室内，从而满足使用者的温度需求，另一方面可以对送风温度范围进行监控，将其控制在10～18 ℃范围内。如果自动控制系统失效，送风温度通常在5～10 ℃之间，会造成能源浪费。自动化送风系统能够显著控制风温和风量，且该类设备体积较小，不会占据过多的建筑空间。可见，自动送风系统在节能环保、成本降低以及建筑使用率控制提升等方面的效果较为理想，在建筑工程中的推广应用具有重要意义。

5 结语

在充分理解建筑节能意义和绿色环保需求的前提下，对暖通系统设计的必要性及在绿色环保理念、施工管理、节能设计、节能技术应用等方面存在的问题进行了全面分析，并结合建筑所在区的气候特点，提出暖通系统中自然通风效果、可再生能源推广应用的策略，阐述了自动控制在暖通、空调设备或系统运行过程中的节能、安全、管理等方面的积极意义。