民用建筑暖通空调系统节能设计措施分析

肖龙洋 宋 晋

浙江工业大学工程设计集团有限公司

1 引言

在建筑行业快速发展过程中，设计人员也开始注重暖通空调系统设计。该系统可以有效改善室内湿度和温度，为居住者提供适宜的居住环境。然而需要注意的是，暖通空调系统也会带来能源消耗问题，该问题已经得到社会各界广泛关注，采取合理有效的节能设计措施，全面提升暖通空调节能性能，已经成为民用建筑设计的重要关键问题。

2 暖通空调系统节能设计的意义

民用建筑暖通空调系统主要采用制热制冷技术，对室内湿度温度进行调节，以此改善室内空气质量。暖通空调系统，在现代化建筑中属于重要设计内容，按照相关资料数据显示建筑能源消耗占据国家总能耗的22%，能源消耗量比较大。暖通空调系统属于建筑能耗的主要内容，因此在行业领域中备受关注。采用合理有效的节能设计方法，能够实现最大化效能，不仅能够发挥出暖通空调系统的作用，降低能源消耗，还可以实现可持续发展战略。

3 暖通空调节能设计要点

3.1 合理选择设计参数

暖通空调系统会受到建筑区域室外设计参数影响，还会受到室内湿度温度影响。对于空调系统来说，室内设计参数应当考虑到湿度和温度因素，通过上述因素对系统节能性能进行衡量。统计计算室内湿度和温度，明确合理区间，确保其满足不同时间段的居住要求。在确定新风量时，应当满足生产要求和节能降耗要求。

3.2 计算冷热负荷

在设计暖通空调系统时，冷热负荷会产生较大影响，主要表现在冷热源能量、水泵配置、冷热输送配管以及末端设备设计当中。为了确保暖通空调设计效果，必须准确计算冷热负荷，为各个环节提供数据支持，以此降低空调系统能源消耗。在方案设计和初步设计过程中，由于缺乏详细的工程设计数据，所以在计算冷热负荷时，必须选择适宜的计算方法。在计算冷热负荷时，还应当联合建筑冷热负荷统计值，并进行回归计算，将计算结果作为空调系统设计的参考数值。

3.3 合理选择冷热源

在选择冷热源时，需要采用集中设置冷水机组，对供热设备和换热设备进行集中设置。在选择机组设备时，还应当考虑以下因素：第一，功能特征，第二，建设规模，第三，建筑所在区域的能源结构价格。第四，环保规定。在确定机组数量时，应当联合建筑实际情况，遵循以下确定原则：其一，如果建筑周边存在热力发电厂，则应用热力厂余热作为供热措施。如果供冷条件良好，则适当利用供冷功能。其二，如果建筑周边区域存在供热情况，则将其作为暖通空调系统的热源。其三，如果建筑周边存在大量天然气，为了提升冷热源稳定性和能源有效利用率，可以采用分布式燃气冷热电三联供系统。其四，如果建筑周边地热资源和水资源丰富，可以通过水源热泵达到供热供冷效果。

热泵机组和冷水的重要指标在于机组数量和单台容量，在确定以上两个指标时，必须考虑到空调年负荷变化量，满足满负荷运行和日常负荷运行要求。如果建筑区域内在冬季和过渡季节仍存在供冷需求，首先应当分析经济性和技术性。确保经济技术合理时，可以采用冷却塔提供空调冷水。如果建筑物全年具有空气调节要求，且室内和周边环境负荷差异比较大，同时存在供热和供冷情况。则应当在满足技术可行性和经济合理性的同时，采用水循环热泵空调系统实现供冷供热。

4 民用建筑暖通空调节能设计措施

4.1 优化设计暖通空调系统

在设计暖通空调系统时，必须遵循以下原则：第一，确保系统可以独立调节室内空间温度和湿度。第二，所有住户平均分摊空调产生费用。第三，在设计空调管路时，必须坚持简单原则，避免浪费材料。

在设计期间还应当联合业主的要求，深入分析影响空调使用寿命的各项因素。按照用户需求开展个性化设计，满足品位和审美要求。在施工过程中，优先选择中央空调，之后向各分支进行修建，确保空调性能满足相关要求，提升温度敏感度。同时，保障中央空调和管路保温效果，合理调节室内温度，提升居住空间的舒适度。

4.2 风系统和冷热水节能设计

在风系统和冷热水系统设计期间，必须合理调节进出口冷热水温差，避免由于温差降低能源消耗。在空调系统设计期间也可以应用封闭式循环模式，确保能源在系统内循环，以此减少能源消耗。通过此种节能设计方法，能够有效维护和保养暖风空调，减少空调损坏率。对于运行方式来说，采用一台水泵就可以完成整个运送，设计方案的节能效果明显。将温控装置设计在室外，以此保护室内空气环境，自动调节室内温度。

4.3 合理利用热回收系统

暖通空调系统运行期间会释放大量热门，若热能散播到空气中，将会加大热能损失。因此通过热收及交换装置，可以收集系统散发的热量，将热量通过流体传导提供给系统，促进空调自身能量转化，减少能源消耗。在民用建筑中，通过空调系统可以有效调节室内外温度，此种调节过程也被称为通风换气过程，会产生一定量的能耗损失。收集排风系统的能量，待至能量积攒到一定程度，就可以交换新空气。通过此种方式能够减少空调设备能量负荷，还能够降低系统能耗，经济环保性能优势，满足低碳生活理念。

4.4 推广应用清洁能源空调

现阶段，能源消耗问题比较严重，在设计暖通空调系统时，应当合理利用可再生资源。第一，地源热泵。在建筑领域中开始广泛应用地源热泵，人们认识到地源热泵的价值。地缘热泵主要是利用地下浅层地热资源，通过电能等高位能源转移低温位能源。在转移过程中可以供热制冷，节能效果显著。一般情况下，地能在任何时间段的温度都比较稳定。在夏季高温季节，暖通空调系统可以通过地缘热泵，将地能作为冷源，使建筑室内热量向下方传递。在冬季寒冷季节，暖通空调可以利用地缘热泵，将地能作为热源，传递到低温地区。暖通空调系统还可以将地热源泵作为蓄热器，全面提升系统能源利用率。第二，太阳能。太阳能资源在暖通空调系统中也属于重要的可再生能源。从太阳能使用的基本形式来看，其主要分为主动式和被动式。对于主动式太阳能系统来说，设计复杂性比较高，需要借助电力辅助能源设施，相应导致工程造价增加。被动使太阳能系统的结构简单，不需要应用其他辅助能源，可以有效处理建筑方位和系统结构，以此实现自然热交换，提升太阳能资源的有效利用率。值得一提的是，在暖通空调系统中，通过太阳能光电板和集热板，也能够提升太阳能的有效利用率。

4.5 优化设计空调冷冻水系统

在空调冷冻水系统设计过程中，可以采用以下措施，降低能源消耗量：第一，优先应用闭式循环系统，以此降低净水率所需能耗，减少管道和设备腐蚀，提升空调系统的使用期限。第二，建筑部分区域需要全年供应冷水，而部分区域需要交替供应冷热水，此时可以应用分区两管制水系统设计方法。若全年冷热工况交替频繁，或需要同时供冷供热，可以采用四管制水系统设计方法。第三，在满足室内设计温度的前提下，提升冷冻水供水温度，相应增加制冷机的蒸发温度，降低制冷能耗量。第四，加大冷冻水供回水的温度差，以此减少循环水泵运行流量，进一步降低能源消耗。第五，如果工厂规模比较小，且不同环路负荷压力损失比较小，可以采用冷源侧和负压侧均变流量系统。如果系统规模比较大，且水流阻力较高，不同环路负荷特性差异比较大，则可以应用二次泵变流量系统，以此减少能源消耗。在设计过程中，应当将电动调节阀设置在变流量系统的末端设备回水管上。第六，无论是空调冷水系统设计，还是热水系统设计，耗电输冷热比都必须满足节能要求。

5 结束语

综上所述，现代建筑对于暖通空调系统的节能要求比较高。然而在实际设计过程中，由于缺乏统一的节能设计标准，且相关人员不注重暖通空调系统节能设计，从而影响系统节能设计效果。为了有效改善暖通空调系统节能设计问题，在设计过程中，必须严格按照节能设计原则，推广应用先进的节能措施，以此达到良好的节能设计效果。