关于民用建筑暖通空调系统节能设计策略的分析与思考

刘国成

［华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530011］

0 引言

人们的生活离不开衣食住行，而与衣食住行相关的百货大楼、饮食店、住宅楼和车站等都属于民用建筑。在地球环境日益恶化的今天，民用建筑也需要注重节能设计。暖通空调系统作为室内温度调节的重要系统，是民用建筑设计中非常重要的一部分，且一年四季都要保持运行状态。在民用建筑暖通空调的节能设计中，遵循暖通空调的设计原则及其所使用的能源选择均非常重要。

1 民用建筑暖通空调系统节能设计的意义

民用建筑按照使用功能的差异可以分为居住建筑和公共建筑，其中公共建筑分支众多，常见于人们的日常生活中，人们生活中接触到的绝大多数建筑物都属于民用建筑。现代建筑本身的特点决定了绝大多数民用建筑需要暖通空调系统提供采暖、通风和空气调节的功能。结合人们对环境舒适度的要求，暖通空调系统一般在安装之后就需要不间断地持续运行，并且其运行过程中会消耗大量的能源。《关于可持续发展的联合声明》中指出，可持续发展是既能满足当前需求又不会削弱后代需求的发展。在国家提倡低碳环保生活方式的大环境下，暖通空调行业作为当前耗能较大的行业之一，也需要做到节能环保，基于此，控制民用建筑暖通空调的耗能，加强其节能设计非常重要。

2 民用建筑暖通空调系统节能设计的原则

2.1 遵循节能减排原则

节能减排措施于“十一五”期间提出，目标是降低我国能源损耗和污染物排放。根据国务院发布的《“十四五”节能减排综合工作方案》，节能减排的原则是结合能源开发和能源节约，优先能源节约，促进节能减排与社会发展相结合，实现节能减排与社会发展的双赢。根据国务院发布的《民用建筑节能条例》，在暖通空调系统的设计和使用中必须遵循国家节能减排的原则，使用环保材料，利用清洁能源，降低能源消耗[1]。

2.2 保证用户的舒适健康

暖通空调本身的功能即为用户提供舒适的室内环境温度和适宜的室内空气品质。由于我国南北气候条件的不同，冬季取暖和夏季防暑对人们的工作生活都有很大的影响，使用不符合标准的暖气和冷气供应会导致人们患上感冒或“空调病”。因此，暖通空调系统在其设计中必须保证用户的舒适健康。

2.3 利用可再生自然资源

《关于可持续发展的联合声明》中提到，可持续发展需要维护、合理使用自然资源。自然资源是自然界中人类可以获取用于生产和生活的物质，包括不可再生资源、可更新自然资源和可再生资源。其中可再生资源可以反复利用，如太阳能、风力、地热、水力等。在暖通空调的设计中，合理利用可再生能源的再生性，结合其再生周期短且环保的特点，降低暖通空调系统的能源消耗[2]。

3 民用建筑暖通空调系统耗能分析

3.1 暖通空调设计标准不统一

在暖通空调行业发展的过程中，由于科学技术的不断进步，暖通空调的性能指标相较于以往也有所提升，因而设计和制造暖通空调的企业也越来越多。与此同时，不同的企业所设计出的暖通空调由于设计方案不同，也存在诸多差异。这种现象产生的主要原因是当前暖通空调的设计标准不统一。对于民用建筑暖通空调系统，统一的设计标准能保证不同企业制造的暖通空调都能够符合民用建筑暖通空调的节能要求和性能要求。

3.2 暖通空调节能设计不完善

暖通空调在我国的使用和发展较晚，在性能和参数方面的设计和把控上仍有很大的进步空间。设计人员更多地把精力投入提升暖通空调用户使用感上，并且很多设计人员缺乏节能意识，这也会导致其忽略暖通空调的节能设计。综上，目前企业在设计暖通空调系统时，考虑更多的是对暖通空调工作性能方面的设计和优化，而缺少对暖通空调节能方面的设计[3]。

3.3 暖通空调用户使用情况

暖通空调的主要功能是调节室温使其适应人们的生活需求，目前民用建筑中使用到的暖通空调大多可以根据室内的温度和湿度情况，自动调节至合适的温度。空调房最适宜人体的舒适温度是26 ℃，但是在人们的使用过程中，不同的人对于相同温度的体感也不同。当使用者对当前的室内温度感到不适时，通常会对当前室温进行调节。图1 为某地区夏季和冬季室内空调温度区间调查数据，可以看出大多数人在使用暖通空调时会过度调节空调的温度，从而产生较高的能源消耗。

图1 某地区夏季和冬季室内空调温度区间调查数据

4 民用建筑暖通空调系统节能设计措施

4.1 优化暖通空调系统设计

在产品的设计中，如果缺少统一的设计标准和设计原则，那么就会导致产品的实际质量不符合其使用标准。因此，为了更好地实现暖通空调的节能效果，需要对民用建筑暖通空调的系统设计方案进行进一步完善和优化。一方面保证暖通空调系统的实用性和使用舒适度；另一方面确保民用建筑暖通空调的设计符合节能减排的原则。民用建筑暖通空调的节能设计具体可以通过制定节能设计规范和设计标准等相关条例或制度来实现[4]。

4.2 使用暖通空调系统节能技术

4.2.1 热回收技术

热回收是指通过回收建筑物内外多余或废弃的冷热资源，将其作为供热或供冷的能源。在暖通空调系统的工作过程中，机器运行也会产生热量，热回收技术能够将暖通空调工作时产生的热量进行回收利用，防止资源的流失和浪费。热回收技术的优点是操作简单、无污染，并且可以有效地减少能源的使用，解决能源的大量消耗问题。

4.2.2 冷热电三联供技术

冷热电三联供技术（combined cooling,heating and power, CCHP）是一种使用天然气作为主要燃料带动燃气发电设备运行，通过余热回收利用设备回收系统发电产生的余热，并以此向用户供热、供冷的技术。冷热电三联供技术不仅可以完成用户的电力供应需求，也可以通过暖通空调进行供冷、供热，整个技术流程极大地提高了能源的利用率，同时降低了暖通空调的耗能。

4.2.3 蓄能空调技术

蓄能空调技术是一种间接实现暖通空调系统节能的技术，其在使用过程中能够有效地减少能源的使用量，工作原理是通过提高一次性能源的使用效率，从而实现节能。在暖通空调系统中应用蓄能空调技术，一方面能在一定程度上优化民用建筑用户用电问题；另一方面也能优先实现暖通空调系统的节能效果。

4.2.4 合理选用变频设备

在民用建筑暖通空调系统中，系统所使用的电机等设备所产生的能耗占暖通空调系统产生总能耗的20%左右。由此可见，降低暖通系统相关设备的能耗可以在一定程度上降低能耗，达到节能的目的。暖通空调设计人员可以通过选择具有变频功能的暖通空调设备，结合民用建筑和暖通空调的实际运行情况，对暖通空调设备的运行频率等进行适当的调整，以此达到暖通空调节能的目的。

4.2.5 合理布局暖通系统

暖通空调的功能除了提供适宜的室内温度以外，还包括通风和空气调节等功能。暖通空调的通风系统一般是将送风管道安置在空调的外部，将回风管道设置在空调的内部，将排风管道和排烟管道设置在空调系统的窗口区。但在实际的使用过程中，有可能发生排风管道和排烟管道被堵塞的情况，尤其在火灾等特殊条件下，这样的设置不利于排烟和通风。因此，暖通空调系统应当根据民用建筑本身的建筑情况，合理布局暖通系统。

4.3 推广清洁能源空调

4.3.1 应用热泵技术

热泵技术是一种利用低品位热能的高效节能装置，在暖通空调中有着大量的应用案例，其工作原理是通过逆循环将热量从低温物体流向高温物体。热泵技术主要使用自然界中的水、地热等作为能源，这类能源的使用要比使用其他能源耗能更少，并且热泵技术能在一定程度上有效地限制二氧化碳的排放，相对来说可以减少传统空调有害气体排放对自然界造成的污染。使用热泵技术可以有效地实现民用建筑中暖通空调的节能设计目标。

4.3.2 利用新能源技术

太阳能是可再生能源的重要组成，并且广泛应用于工业生产中。太阳能技术作为近年来备受推崇的新能源技术之一，在暖通空调中的应用可以有效地降低能源的消耗。民用建筑可以在建筑楼顶或其他采光充足的位置布置太阳能收集设施，并通过这些太阳能收集器将所收集到的太阳能转换成电能，结合冷热电三联技术对民用建筑提供电力和供热、供冷，或者直接转换成热能进行供热。

4.3.3 利用自然资源

风能是空气流动产生的动能，是太阳能的一种转化形式，通过风力机可以将风能转换成机械能、电能、热能等。将风能转换成动能可以结合冷热电三联供技术，一方面实现电力的供应；另一方面实现暖通空调的供冷、供热。在暖通空调系统中，一般是采取自然通风以及机械通风的方式，通过向建筑物内注入新鲜空气加快室内热量的散发，以此达到制冷的目的。但这种技术的缺点是不稳定，对建筑物周围的风力等条件有一定的要求[5]。

4.4 建筑围护结构保温

在民用建筑中，如果建筑本身的保暖性较好，一般在用户使用暖通空调的过程中就不会过度调节空调温度，导致能源的大量消耗。因此，可以从民用建筑本身入手，提高建筑自身的保温性能，从而间接达到民用建筑暖通空调的节能效果。具体措施是增强民用建筑外墙、外窗和屋面的保温节能功能，如可以在外墙使用聚氨酯泡面等保温材料设置保温层。

5 结语

暖通空调系统是民用建筑中重要的建筑设计之一。为响应我国可持续发展的战略目标，需要加强暖通空调的节能设计和应用。结合当前的科学技术发展状况，暖通空调的节能设计主要可以从3 个方面入手：①优化暖通空调本身的节能设计。②使用先进的节能技术和清洁能源。③通过民用建筑的设计间接做到暖通空调的节能设计。综上所述，暖通空调的节能设计在民用建筑中有着非常重要的地位。在暖通空调的设计、使用和推广中，也要注重与节能环保的融合。