暖通空调技术发展与建筑节能的探索

张 翔

广东省建筑设计研究院有限公司 广东 广州 510000

节能环保是近些年我国十分流行的一种发展理念，也是暖通空调设计的重要设计来源，而节能环保理念主要应用在暖通空调运转过程中，能够在判断环境是否舒适的前提下实施自动调节。但是这一判断标准具有较强的复杂性，不能仅凭环境和空气温度进行调节，而是要将天气和紫外线照射强度等因素考虑其中，将各方面因素协调在一起，从而确保暖通空调设计能够深度落实节能环保理念。

1 节能环保理念在暖通空调设计中的重要性

伴随着现代化社会的持续发展，建筑行业也获得了十分明显的进步。但是如此快速的发展也带来了严重的能耗问题。在空调系统大量使用的同时，空调制冷剂也会对臭氧层造成破坏，全球变暖也成为了人们重点关注的环保问题。根据相关调查资料显示，建筑能耗在整个社会总能源消耗中占据着50%以上。近些年，建筑能耗中的暖通空调能耗占据着大部分比例，在城市不断发展背景下，暖通空调应用数量也在逐渐递增，因此能源消耗问题也引起了人们的高度重视。而如果能源消耗问题处理不当，那么就会随着时间的推移形成更多的能源供应矛盾。另外，因为暖通空调系统中的不可再生能源消耗很大，所以对环境发展也产生了较大影响[1]。而采取科学合理的节能方法可以有效减少暖通空调系统的能源消耗，大约在30%-50%左右。因此，在暖通空调设计中落实节能环保理念，更能够满足社会发展趋势，从而推动社会整体实现可持续发展。

2 暖通空调的发展趋势

通常情况下，暖通设备中空调能耗最大，为了降低能耗必须在技术上进行创新。暖通空调行业的迅速发展，其产品布局也随之发生变化。目前，节能降耗技术是暖通空调重要的产品要求，也是最重要的发展方向，暖通空调行业必须在原有的技术上，进行不断地创新，积极使用或研发新的高精尖技术，在技术层面上创新，也要积极创新，开发新能源利用方法，以降低新空调设备的能源消耗，注重新能源的研发与研究。节能环保是未来暖通空调及相关行业发展的一个重要趋势，并将随着国家相关政策的出台不断深化。例如，在压缩机方面，无论是普通的单级压缩还是相对比较复杂的多级压缩，其间保持的进风温度和排风温度，都对空压机运转效果和效率有着极大的影响。空压机的冷却器，能提高压缩制冷效率，同时也能提高内部冷却效率，从而进一步提高空压机运转的实际效率，从而实现降低能耗、提高质量的效果[1]。通常来说，排风所处的温度每降低1℃，相应的耗电量也减少3%。利用水蓄冷技术实现的中央空调集成节能系统，利用日常生活中电网波峰、波谷的电价差，在夜里的波谷阶段运转冷水机组，实现水池内预制蓄冷，在白天的电力高峰期，将前夜所存储的冷量，释放到空调制冷系统中，实现错峰用电。该技术充分发挥和利用不同的时段中电价的差异，每年都能为用户节省海量的中央空调运行电费。还有一些企业利用新风全热回收技术，实现节能效果，将排出的室内空气所具备的预热或预冷能力好好利用起来，从而节约空调能耗，例如：夏天回收排出的室内冷空气，室外新风与排风热交换回收排风冷量，再将预冷后的室外新风经过新风空调机组处理后送到室内；同理，冬季则回收排出的空气热能，室外新风与排风热交换回收排风热量，减少新风处理能耗。

3 现代暖通空调技术存在的问题与解决策略

暖通空调是企业、商场、公寓等建筑必备的配套设备，随着暖通空调应用范围不断扩大，相关的安装技术也在不断成熟，但从总结安装经验到改善安装问题存在一定的滞后性，所以暖通设备安装单位要敢于创新，与委托方积极沟通，将更先进、更环保、更节能的安装技术应用到暖通系统中，提升企业竞争力，降低委托方的后期运营支出，达到双赢的目的。

3.1 暖通空调噪声超标

暖通空调的正常运行时难免会产生一些噪声，如果安装过程中出现一些不合理的问题，很有可能使噪声增加，增加问题的严重性，可能会使人们感到不适，以风机盘管的安装为例，在目前阶段，我国在相关方面具体技术已然成熟，许多空调生产厂家都有能力生产出无论是质量还是性能都十分优异的部件，然而在实际操作完成安装和现场测试后，人们发现许多设备运行时产生的噪声仍然比预期水平要高[2]。由此可见，暖通空调的布局设计对降低运行噪音的影响也是十分重要的，施工单位必须考察实际安装环境，根据环境特点，科学地制定空调布局以及隔音方案，在合理的范畴内采取有效的隔音措施。工程人员在设计空调安装方案时，要明确标注施工中各分项的噪音限值，以便对后续开展进一步的降噪工作。为了有效地改善噪音问题，工作人员在安装工作开展之前，要对暖通空调设备进行实际运行模拟，在现场开展通电测试，有利于发现空调运转中出现噪声超标问题的原因，从而在第一时间对该问题进行解决，或联系设备厂商技术人员到场给予调试或更换。

在施工开展前工作人员要先实施科学的管道布局，能够更有效的改善噪音扩散问题。首先，工作人员要对建筑做间隙封堵工作，空调安装时，电线和管道会穿过墙体，要做好穿孔密封工作。其次，要确保风系统经过管道时的水力平衡，将主管道中整体风量按需分配到每个分管道，能够避免区域中的噪音集中现象。最后，工作者还要保证建筑设计、空调管道路由设计与降噪工作设计的统一性和协调性，开展全面、彻底地降噪工作。期间可在关键难点使用消音设备，通过精确计算后，运用阻性高效消声器，可有效降低噪音，同时减少消声设备投入。还可以使用减振或隔振的措施，在暖通空调运行中一些部件之间可能产生振动，一些振动达到相同频率后会汇集增大，传送给后续的管件，使用减振或隔振措施后，可将振动声波分散到其他噪音要求不高的房间中去，这样能够有效消除噪音[4]。空调设备机房围护结构做吸音消声处理，尽量用双重门进行噪音隔离，将设备房远离噪音要求较高的区域等措施，可避免噪音协同扩大，有效阻断噪音的进一步传播扩散。

3.2 没有充分考虑环保功能

虽然目前发展出许多暖通空调节能技术，但一些施工单位认识不到环保节能对环境改善和耗电量的影响，同时，施工人员也认识不到环境改善的重要性，或者不具备环保安装技术，都影响了环保技术的推广。

暖通工程单位要将环保工作放在工作开展的首要位置，将环保理念融入到企业文化中，开展环保理念和环保技术的学习活动，将太阳能、新能源等技术应用到暖通工程中，从源头上降低暖通设备的资源消耗量。

4 节能环保理念应用于暖通空调设计中的基本原则

4.1 可循环原则

基于节能环保理念下的暖通空调设计必须要满足可持续循环要求。从绿色节能理念角度来看，高效利用能源不仅可以在暖通空调系统设计过程中减少环境污染问题，还可以有效降低投资方成本，从而获得更加理想的经济效益。

4.2 协调设计原则

将节能环保理念应用在暖通空调设计过程中，还需要严格遵循协调设计原则。因为暖通空调设计系统十分复杂，涵盖了多个子系统，所以在实际设计过程中必须要对这些子系统进行分析，制定出科学合理的节能设计方案，在优化子系统的基础上，提升整个系统的运行水平，利用协调设计方式加强暖通空调的性能[2]。

4.3 低碳设计原则

在当前社会可持续发展战略背景下，低碳也面临着更高的要求。因此，在暖通空调系统设计过程中，必须要充分考虑低碳性，通过低碳设计来节省资源，从而对环境起到更好的保护作用，推动生态和经济实现全方位发展。

5 加强暖通空调节能设计效果的有效策略

5.1 合理选择空调水泵

暖通空调在设计过程中经常会出现各种各样的问题，而其中最主要的问题之一就是空调循环水泵选择不合适。因为水泵容量与实际差异较大，所以暖通空调系统在运行过程中的能耗和费用也会明显增加，不满足节能环保的设计要求。同时，由于暖通空调系统中的静水压力存在问题，水力平衡计算结果不精确，所以设计人员一定要按照规范要求计算系统阻力与冷负荷，确保计算结果能够更加精准，从而能够为空调循环水泵选择提供可靠参考条件。

5.2 设置供暖入户装置

在暖通空调系统设计过程中，在采暖入口应该设置入户装置，在采暖方面也要安装温度表和过滤设备，确保热媒能够得到有效控制，了解参数的具体情况[3]。同时，在现代化暖通空调设计过程中，设计人员还需要充分考虑入口装置的设计，避免出现设计失误的状况。另外，在入口数量设计过程中，设计人员还要结合建筑工程的实际情况和运行管理方式展开设计，确保室内供暖系统设计能够更加科学，与室外管线能够完美衔接在一起。在选择管材时，也需要严格按照相关规定进行选择，这样可以有效增强设计整体效果。

5.3 精确计算空调装机容量

在暖通空调系统设计过程中，很容易出现装机容量过大的问题。出现这一问题的主要原因就是在具体设计环节中设计余量较大，导致其超过了实际运行时的空调峰值负荷。也有可能是设计人员使用复合指标估算的方法开展了容量计算，导致装机容量变大，能耗急剧增加。所以，在负荷计算过程中，设计人员要综合多方面因素进行分析，经过详细计算来保证结果精确性，确保暖通空调系统能耗可以得到有效控制。

5.4 精心设计暖通空调系统

为了保证其在节能的前提下正常工作，尤其是集中空调是一个巨大而又十分繁杂的系统，它的设计好坏将会对其工作的效果产生很大的影响。比如，在设计时，一般都是按照最大冷热负荷来进行选型设计，而空调系统在实际运行中，则是以部分负荷为主，当系统的各个部件不能完全满足部分负荷时，则会造成大量的能量消耗。另外，对于建筑室内人员密集的空调区域，可根据室内二氧化碳及其他污染物浓度来调节空调新风量，新风量还可按不同季节作调整，甚至是全新风运行，从而节省空调系统的运行费用。可以说，空调系统的设计及运行策略是整个系统的节能关键点。

5.5 提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数

舒适性空调对人体热舒适感的影响主要表现在空气的温度、湿度和风速上，人们对环境舒适度的感受是由各种因子共同影响的，过去空调系统的控制策略只对室内空气的温湿度进行测控，这明显是不够完善的，必然会产生很多问题，比如：空调系统没有直接作用于室内人员，当室内工况参数发生变化时，空调系统没有及时调控到变化后的参数，无法及时满足人体舒适性要求。通过对热湿性环境的分析研究，为今后采取新的控制策略奠定了理论依据，空调系统参数的调控可参考热舒适性评价指标，设计过程中采用CFD模拟软件对空调区域进行合理的气流组织设计，通过对PMV、PPD等指标的分析，优化设计方案，可以达到显著的节能效果。通过CFD模拟技术对空调系统进行优化设计，既保证了人体的舒适度要求，又可以节省约30%的能源。

6 暖通空调节能设计技术

6.1 水力平衡技术

在暖通空调设计过程中，必须要将空调水系统的水力平衡问题作为设计要解决的关键问题[4]。在具体设计过程中，必须要重点关注以下几点内容：一是要在正式安装之前，提前了解并勘察现场情况，便于对暖通空调的实际情况进行了解，实现水力平衡。二是在水系统设计过程中，管道尽量采用同程式布置，做到自然平衡，采用异程式布置的水系统可合理采用静态平衡阀和动态压差平衡阀，实现空调水系统运行的自动调节，以保证系统的水力平衡。

6.2 热能回收技术

在热能回收技术实际应用过程中，主要回收对象为排风余热和冷凝热。新风系统将室外新鲜空气处理后送至室内空调区域，对室内污染物的浓度进行稀释，从而优化空气质量，将新风送至在室内环境的同时，为满足该区域的新排风平衡及带走室内污染物，需要将室内旧空气排到室外，这时可以利用新风与排风热交换回收排风热量，对室外新风就行预冷或预热，从而减少新风系统的处理能耗，提高空调系统能源利用率。

6.3 变频技术

在绿色节能技术应用过程中，变频技术是十分重要的组成部分，在建筑暖通空调设计过程中发挥着十分关键的作用。在此技术应用过程中，技术人员可以根据室内人员密度和室外太阳光照强度等工况的变化，利用变频技术，对空调水系统或空调风系统进行自动调节，从而实现节能的目标。通常情况下，这种技术可以节省近45%左右的能源消耗，在实际应用期间包括以下几点特点：一是冷冻水泵、热水泵及末端空调设备采用变频控制；二是各空调制冷主机或空调末端独立设置，可以随时控制设备的启闭台数。通过变频技术的应用，可以让暖通空调设计效果变得更加理想，满足了热舒适性要求的同时，能源消耗也会得到明显降低。

7 减少建筑能耗的方法

当前，我国供暖、空调及照明能源的发展速度已大大超过能源产量的增速，所以，要想达到节能减排目标，可以采取如下措施：

7.1 建筑规划与设计

建筑地址的合理选取，建筑的外部环境合理的规划；对现有的微环境进行适当的造型设计；合理的外形造型是最有效地发挥建筑物外部微生态的作用，提高建筑的微观生态，并对其进行了有效的分割，并利用相应的软件对其进行优化设计。

7.2 围护结构

建筑围护结构的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量以及使用者在室内环境中的视觉和热舒适性都有一定的关系。通常增加的围挡工程造价只占工程造价的3%～6%，但节约能源可达20%～40%，在夏天，可以减少建筑的制冷和热消耗。首先，主要是通过改进围护结构的热力学特性来减少空调得热负荷；其次，需要结合当地气候条件，建筑地理方位及方向，选用最优的围挡结构，通过对其技术经济可行性的分析，确定合理的技术可行的围挡。

8 结束语

综上所述，暖通空调系统是建筑中的重要组成内容，在实际设计过程中必须要结合其系统要求和建筑工程设计情况，确保设计能够满足节能环保具体要求。对此，在设计过程中要对暖通空调系统的组成部分进行分析，选择科学规范的设备，对相关数据参数展开计算，从而为后续的节能环保设计提供可靠依据。除此之外，相关工作人员还需要深入考察工程项目的实际情况，结合建筑工程特点选择合适的技术方法，从多方面考虑设计系统的实用性，从而推动建筑工程行业健康发展。