建筑暖通空调节能优化设计策略分析

李鹏

（阳泉市建筑设计院有限公司，山西阳泉 045000）

0 引言

在绿色低碳环保理念背景下，建筑行业的高能耗问题受到了重点关注。而通过建筑暖通空调工程的节能设计，不但可以降低能源消耗，也有利于暖通空调系统各项性能的提升。因此，本文重点研究了建筑暖通空调节能优化设计策略，以期能够为相关设计人员提供指导。

1 建筑暖通空调节能设计的重要性

首先，建筑暖通空调在能源消耗方面存在着较大问题。结合有关调研报告可知，建筑行业产生的能源消耗占据社会总体能源消耗的47.7%，而暖通空调能源占据建筑能耗的接近60%，因此为了能够减少建筑能耗，就必须高度重视建筑暖通空调系统的节能设计。其次，采用建筑暖通空调系统的核心目标是对建筑室内环境进行改善，但是暖通空调系统的设计工作尤为复杂，涉及力学、热力学等多个领域，所以设计工作人员必须具备良好的专业能力，同时对多学科知识有一定的了解，从而才能够保证暖通空调设计的合理性、科学性与可行性[1]。在传统建筑暖通空调设计过程中，设计工作人员侧重于美观性，忽略了实用性，造成暖通空调功能得不到有效发挥。而通过在建筑暖通空调设计中贯彻节能减排理念，既能保证设计的美观性，也能够满足内在功能性需求，实现暖通空调系统功能的优化与升级。最后，在生态文明建设背景下，加速推进了建筑行业的转型升级，所以在建筑暖通空调设计工作中引入节能减排理念，有利于降低暖通空调工程的能源损耗，缓解建筑行业的高能耗问题，从而保证建筑行业的稳定、持续发展。

2 建筑暖通空调节能设计的基本原则

2.1 因地制宜

在建筑暖通空调设计工作中受到的影响因素比较多，其中地域因素直接关系到建筑暖通空调的整体设计效果。对于不同地域而言，在自然气候、地质条件等方面存在着一定区别，这就增加了建筑暖通空调的设计难度[2]。基于此，在建筑暖通空调设计工作中必须严格落实因地制宜的基本原则，综合分析地域因素对建筑暖通空调功能的实际需求以及影响，同时高度重视暖通空调与建筑物、环境之间的适用性，从而提高建筑暖通空调设计的可行性、合理性以及节能性，实现建筑暖通空调的节能减排。

2.2 节能环保

基于绿色低碳环保理念背景下，节能环保是新时期建筑暖通空调设计的一项重要原则，也是实现绿色建筑设计的有效路径。纵观建筑暖通空调实际运行情况，其中制冷、送排风以及除湿等不同环节，都涉及自然能源的利用。在建筑暖通空调设计工作初期，需要一个节能环保为切入点，针对建筑暖通空调系统所有单元结构进行系统化设计，同时完成空调设备运行的科学调控，显著改善设备的运行性能，在保证设备安全运行的前提下，控制能源消耗、减少废物排放[3]。但必须注意的一点是，建筑暖通空调节能设计过程中，需要确保建筑室内环境的温度、湿度与通风等指标符合有关规定基本要求。

2.3 能源利用的最大化

以建筑暖通空调设计为例，在具体设计工作中必须全面落实能源利用最大化的基本原则。首先，设计工作人员需要对暖通空调设计方式进行优化与创新，结合实际情况合理采用电气工程技术，在进一步提高空调系统运行效率的同时，实现能源消耗的有效控制。其次，在建筑暖通空调设计过程中，需要切实贯彻资源循环利用的基本原则，也就是设计工作人员高度重视空调可循环与可再利用系统设计。比如，结合空调系统科学设计热回收系统，从而完成热量回收处理；根据空调机组情况设计地源热泵系统，促进能源的重复利用。

3 建筑暖通空调设计现状

3.1 冷热源与末端系统设备选型

纵观建筑暖通空调节能设计实际情况，其中普遍存在的一项重要问题为冷热源及末端系统的选型不当。针对建筑空调系统设计而言，空调的冷热源是最为关键的一部分，其产生的能源损耗占比偏大，所以通过采用类型适宜、合理的空调冷热源，有利于减少能源损耗，控制建筑暖通空调工程的成本投入。但是建筑暖通空调设计过程中，忽略了对各项影响因素进行分析研究，比如集中热源选择过程中未能优先考虑城市热源，忽略了工业余热与废热的使用，也未能根据实际优先考虑使用太阳能、地热能等相关可再生能源[4]。此外，空调箱有关末端设备的选型也存在着问题，比如空调箱的选用，需要结合空调系统负荷计算得出的结果，然后确定风量、风压以及冷热量等，最后选用类型适宜、性能优越的末端设备。

3.2 参数设计

设计参数直接关系到建筑暖通空调系统的节能性，然而在暖通空调系统设计过程中容易发生设计参数不合理问题。通过分析有关资料可知，基于加热工作状况下，建筑室内温度降低1℃，就可以使能源损耗减小5%～10%；基于制冷工作状况下，建筑室内温度升高1℃，就可以使能源损耗减小8%～10%。根据建筑暖通空调设计实际情况，在设计过程中未能重视建筑室内温度计算，也忽略了当地自然气候与建筑外围结构等条件，导致暖通空调设计参数不合理[5]。而在建筑暖通空调系统安装运行之后，容易发生冷热不均匀与热负荷过大问题，严重影响了暖通空调性能的发挥，也造成了较大的能源损耗。

3.3 空调系统设计与控制

在新时代背景下，随着新型节能技术与可再生资源的推广应用，必须结合实际情况科学调整空调系统，以确保空调系统的高效运行，降低能源损耗。但是在建筑空调系统节能设计过程中，未能重视新节能技术与新能源的研究，造成空调系统设计缺乏合理性，甚至对空调的运行性能造成了负面影响，从而产生较大的能源损耗。

建筑暖通空调系统的灵活控制指的是可以结合具体状况完成温度、湿度等指标的科学控制，从而确保暖通空调系统处于最佳运行状态，降低能源损耗。但是在建筑暖通空调系统节能设计工作过程中，不同环境条件、不同工作状态下，对于暖通空调的控制要求有所区别，若是设计工作人员未能掌握具体控制方法，就会直接影响到空调自动调节功能，难以结合建筑室内温度、湿度等指标及时调整空调系统运行参数，最后导致出现能源损耗。

4 建筑暖通空调节能优化设计的有效策略

4.1 空调运行模式设计的优化策略

从建筑暖通空调系统节能设计方面分析，需要对空调系统的运行模式进行科学设计，以切实保证空调系统的安全、高效运行，同时能够减小空调系统设备产生的能耗。传统建筑暖通空调采用的是非变频运行模式，尽管能够进行建筑室内温度、湿度等的有效调节，但是产生的能耗比较多。在新时代背景下，应在空调系统运行模式设计过程中引入变频技术，从而达到空调系统运行节能目的。针对空调系统变频技术的应用，需要结合实际情况对空调运行参数实施科学设计与合理调整，在参数设计阶段应综合分析气象因素、环境因素，尤其是建筑室内环境控制各项参数、空调机组运行参数等，然后对所有参数实施系统化动态式调整，从而保证空调系统设备的高效运行。

4.2 空调供水设计的优化策略

冷却水与冷热水系统作为建筑暖通空调供水系统设计中的一项关键内容，在节能设计过程中需要注意以下4 点：①在空调系统中机组供水设计阶段，需要高度重视供回水和冷冻水的温度之差，使温差控制在规定允许的最小数值。②在供水系统设计过程中，需要设计采用封闭循环模式，在降低供水输送能耗的前提下，保证空调系统设备的长期使用。③前期设计阶段，应结合实际情况提前分析研究空调系统设备后期运行与保养工作。现阶段，可以选择一泵到顶的设计方法，保证空调供水系统后期保养的有序进行。④在进行供水系统设计时，需要重点分析供水设计方案的合理性与节能性，特别是水资源相对短缺的地区，应在供水设计中选择冷却塔循环模式，其可以适当缩小循环水泵扬程，从而达到节能目的。

4.3 通风系统设计的优化策略

考虑到不同建筑工程项目对通风的要求有所区别，所以在空调通风设计的过程中，必须以建筑项目及用户实际需求为立足点。比如，建筑用户关于暖通系统的要求相对偏低，则在进行通风系统设计时应以满足室内温度、湿度等条件的前提下，采用全空气空调设计方式。与此同时，在空调通风设计过程中应适当增加变风量，严格控制空调系统的总风量，做好风量的精准调节与控制。但是必须注意一点，空调的通风设计需要重视自然通风设计，促进自然通风和空调通风之间的协调。结合建筑工程项目实际情况，实现自然通风的科学化设计，在一定程度上减少电气设备的使用，在不消耗资源的前提下就可以完成建筑室内环境温度、湿度等的调节。通过分析自然通风设计效果可知，自然通风并不会消耗能源，具有良好的节能效益，而且自然通风绿色、健康，能够为建筑用户创造健康的生活环境。

4.4 热回收装置设计的优化策略

在暖通空调系统运行阶段，各项设备的长期运行容易形成较多的热量，而这些热量的流失从某种意义上而言就是能源浪费。为了能够完成暖通空调设备余热的合理回收，应结合实际情况科学设计热回收装置，可以利用各种载体实现热量的有效传递与回收，最后通过转化再利用，就能够在较大程度上降低空调机组冷热源的能源损耗，同时在空调节能控制的前提下，实现了建筑室内温度与湿度等指标的调节控制。现阶段，在建筑暖通空调系统节能设计中，主要是通过热泵系统、蓄冷蓄热系统以及换热器等相关单元模块实现热回收装置设计。若是热回收系统选择的是冷凝热回收设计形式，需要将热水系统与制冷机组进行合理结合使用，从而在回收适量余热之后，就能够将余热进行生活用水加热处理，完成了多余热量的回收利用，降低了热水电能产生的能耗。

4.5 科学使用可再生能源

在绿色低碳环保理念积极倡导背景下，需要高度重视建筑暖通空调节能设计水平与效果的提升，同时加强可再生能源的高效利用。目前，可再生能源在建筑暖通空调节能设计中的应用已是一种必然趋势，尤其是太阳能与地热能等的应用最具代表性。以太阳能为例，设计工作人员应结合实际情况积极采用太阳能集热板与光电板等相关设备，完成太阳能的收集，然后通过光电转化设备使太阳能转化成电能，从而为空调设备的运行提供充足动力。此外，地热能已经成为建筑工程中使用的一种重要新能源，所以应在建筑暖通空调系统设计中推广应用。在具体设计阶段，需要建立地下热泵系统，促进地热能源的高效转化，使空调设备运行时可以把低温地热能源转化成高温地热能源，从而显著强化暖通空调系统制冷与制热效果，既能满足建筑室内温度、湿度等的调节控制要求，也减少了暖通空调设备能源损耗。

4.6 推广使用智能化技术

随着我国科学技术的不断进步与快速发展，智能化自动控制技术在建筑暖通空调系统中的应用已经成为重要发展趋势。现阶段，在暖通空调系统节能设计中采用智能自动化控制技术，不但可以对暖通空调系统各项设备的实际运行状态进行监测，也可以实时完成监测数据信息的采集与分析，从而对建筑室内温度、湿度以及通风等进行合理调整，显著提升建筑暖通空调系统运行水平。除此之外，仿真模拟技术能够有效提升建筑暖通空调节能设计效果，依托于仿真模拟技术可以实现暖通空调各项设备能源损耗等展开分析，然后为设备参数调整提供依据，改善暖通空调系统运行性能，确保暖通空调系统的节能效果。

5 结语

建筑暖通空调系统的节能优化设计，能够显著改善建筑室内温度、湿度以及通风条件等，减少暖通空调系统运行过程中产生的能源损耗。基于此，设计工作人员必须严格贯彻节能环保等原则，科学、有效落实暖通空调系统的节能设计工作，从而最大限度降低暖通空调系统运行阶段形成的能源损耗。