汪康

摘 要：隨著人們生活舒適度的提高與節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，空調(diào)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于建筑中，同時(shí)，暖通空調(diào)能耗高的問(wèn)題也逐漸引發(fā)社會(huì)各界關(guān)注。內(nèi)部的技術(shù)改革與外部的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力不容忽視，面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，暖通空調(diào)行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足發(fā)展，加強(qiáng)研發(fā)節(jié)能、環(huán)保技術(shù)是其必然趨勢(shì)。文章基于環(huán)保理念，主要討論如何科學(xué)合理的將暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；節(jié)能技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代社會(huì)城市化進(jìn)程的加快，建筑行業(yè)獲得迅猛發(fā)展，相應(yīng)的能源能耗逐漸增大。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑的能耗與整個(gè)社會(huì)的總能耗相比約為27%，并且呈不斷上升的趨勢(shì)。建筑能耗有以下幾個(gè)方面：通風(fēng)、采暖、照明、炊事、空調(diào)、熱水、家用電器，通風(fēng)采暖為其中耗能量最高的兩項(xiàng)。在全球能源危機(jī)的情況下，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，減少暖通空調(diào)能耗意義重大。

1 建筑熱工性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)建筑方案的階段，空調(diào)的負(fù)荷能力基本已經(jīng)確定。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有傳熱損失高的特點(diǎn)，尤其是寒冷地區(qū)，傳熱損失可以在70%以上，由此可見(jiàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于減少暖通空調(diào)能耗是非常重要的。首先，方案設(shè)計(jì)的初期，應(yīng)全面分析建筑平面布置、外立面、自然通風(fēng)、不同朝向太陽(yáng)的輻射照度等各種因素會(huì)對(duì)建筑能耗產(chǎn)生的影響。夏季時(shí)，盡量使日照時(shí)間減少，對(duì)夏季風(fēng)充分利用以達(dá)到自然通風(fēng)，降低室內(nèi)溫度的目的。冬季時(shí)盡量最大程度的獲取充足日照熱，提高室溫。其次，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)其熱工性能時(shí)應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定的節(jié)能規(guī)范，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予一定優(yōu)化，選擇傳熱系數(shù)相對(duì)較小且熱阻大的材料，窗墻比與形體系數(shù)嚴(yán)格控制，避免選用玻璃屋面或者玻璃幕墻。外窗接受的日照時(shí)間較長(zhǎng)，受到的太陽(yáng)幅度也會(huì)明顯較大，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到建筑內(nèi)外遮陽(yáng)問(wèn)題，增加屋頂與外墻的綠化植被，提高建筑的節(jié)能特征，改善建筑自身構(gòu)造完善節(jié)能措施[1]。

2 冷熱源設(shè)計(jì)方案的靈活制定

暖通空調(diào)主要包括冷源主機(jī)、熱源主機(jī)、末端設(shè)備、輸送設(shè)備、自控系統(tǒng)。其中冷熱源機(jī)能耗最大，因此暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)應(yīng)首先考慮冷熱源的確定。在冷熱源的選擇中，注意結(jié)合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的氣象資料，全面分析建筑周邊地質(zhì)狀況、地理?xiàng)l件、天然能源情況，因地制宜的制定方案。例如，若建筑周圍有發(fā)電廠，時(shí)常排放余熱廢水，此時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮冬季時(shí)空調(diào)的供暖問(wèn)題與生活熱水的制取問(wèn)題；若建筑周邊有江河湖水等天然水源，因其地表水豐富，所以優(yōu)先考慮建筑使用水源熱泵，可以有效的減少能耗，并提高空調(diào)主機(jī)的能效比；若當(dāng)?shù)靥烊粴?、煤炭等能源相?duì)豐富，考慮熱電冷聯(lián)利用蒸汽輪機(jī)或者燃?xì)忮仩t實(shí)現(xiàn)供暖與制冷，提高能源的利用率。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選擇

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性

空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算需要設(shè)計(jì)參數(shù)作為依據(jù)，主要包括空氣流速、潔凈度與溫濕度等，設(shè)計(jì)參數(shù)的變化會(huì)對(duì)空調(diào)負(fù)荷產(chǎn)生直接影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，夏季時(shí)空調(diào)每提高1K的溫度，主機(jī)負(fù)荷就能夠減少至少8%～10%，節(jié)約能耗為6%～11%。所以，確定室內(nèi)參數(shù)應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合實(shí)際的建筑使用情況，合理范圍內(nèi)對(duì)夏季時(shí)的空調(diào)溫度適當(dāng)提高，對(duì)冬季時(shí)室內(nèi)采暖溫度適當(dāng)降低?？臻g內(nèi)若使用吊頂進(jìn)行輻射采暖或者地板采暖，冬季時(shí)溫度的設(shè)計(jì)允許低于規(guī)定1～2K，夏季時(shí)允許提高1～2K[2]。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)的精心設(shè)計(jì)

水管、風(fēng)管的布置應(yīng)遵循“短、平”原則，對(duì)消防水管以及電纜橋架具體走向綜合考慮，盡量避免走“回頭路”或者拐彎。在有足夠充足的安裝空間以及具備一定經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上減少流速減小管路阻力，對(duì)水泵揚(yáng)程以及風(fēng)機(jī)盡量減少，降低能耗。

3.3 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確計(jì)算

設(shè)備選型主要的依據(jù)就是數(shù)據(jù)，在水力計(jì)算以及空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算時(shí)，估算過(guò)于保守或者過(guò)于粗略都會(huì)導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備的風(fēng)機(jī)揚(yáng)程、水泵揚(yáng)程與主機(jī)容量增大，一定程度上增加成本，產(chǎn)生能源浪費(fèi)。因此精準(zhǔn)計(jì)算是保證暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)。

4 新設(shè)備、新技術(shù)的有效運(yùn)用

4.1 變流量調(diào)節(jié)

空調(diào)負(fù)荷處于時(shí)刻變化中，根據(jù)相關(guān)資料表明，空調(diào)設(shè)備的制冷系統(tǒng)滿負(fù)荷的狀態(tài)下大約的運(yùn)行時(shí)間僅為20%～30%，而其余時(shí)間基本上都是在部分負(fù)荷的情況下運(yùn)行的。變流量技術(shù)主要是通過(guò)利用變頻風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、主機(jī)、變頻水泵等設(shè)備對(duì)冷熱媒具體流量適當(dāng)調(diào)節(jié)以對(duì)空調(diào)負(fù)荷的變化有效適應(yīng)，從而降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。常規(guī)流量調(diào)節(jié)技術(shù)中的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)能夠以空調(diào)區(qū)二氧化碳的濃度、溫度參數(shù)對(duì)送風(fēng)量自動(dòng)改變，使風(fēng)力一直處于30～100%的變化范圍。這種系統(tǒng)主要適用于人員流動(dòng)大且集中的場(chǎng)所。變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)是利用變頻技術(shù)將壓縮機(jī)的頻率及轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行改變，并對(duì)制冷劑流量直接調(diào)節(jié)，一般于分體空調(diào)中應(yīng)用。此類系統(tǒng)的空調(diào)末端為蒸發(fā)器，既有效避免了由于二次換熱而出現(xiàn)的熱損失，又可以直接節(jié)省水泵，所以相對(duì)于水系統(tǒng)而言能效等級(jí)更高。變水量空調(diào)系統(tǒng)是設(shè)置一個(gè)電動(dòng)的二通閥在末端盤管，根據(jù)室溫對(duì)經(jīng)過(guò)盤管的部分水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而分配環(huán)路阻力以及流量發(fā)生變化，形成壓力變化，同時(shí)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)輸送流量的調(diào)節(jié)，降低水泵能耗[3]。

4.2 蓄能技術(shù)、能量轉(zhuǎn)移與回收技術(shù)

蓄能技術(shù)主要利用蓄能設(shè)備，在電力處于低谷階段開(kāi)啟機(jī)組蓄能，用電的高峰期停止機(jī)組蓄能，利用設(shè)備所釋放出的冷熱量制冷供暖，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，對(duì)電力供應(yīng)給予平衡。就單個(gè)空調(diào)而言，這種技術(shù)并不節(jié)能，然而在電網(wǎng)運(yùn)行的低谷時(shí)期，可以有效提高利用率，減輕高峰期時(shí)產(chǎn)生的用電壓力，同時(shí)對(duì)電廠中鍋爐的發(fā)電效率有一定的提高作用。大型建筑常會(huì)出現(xiàn)同一區(qū)域供熱與制冷分開(kāi)的情況，如果為只是滿足這一需求而在兩個(gè)區(qū)域分別設(shè)置不同空調(diào)的話，勢(shì)必會(huì)增加成本與能耗。能量轉(zhuǎn)移技術(shù)能夠有效解決這一問(wèn)題，以供冷地區(qū)空調(diào)末端當(dāng)做一個(gè)蒸發(fā)器進(jìn)行熱量吸收，利用水環(huán)熱泵給予循環(huán)輸送，吸收的熱量可以在供熱區(qū)域進(jìn)行放熱。這種能量轉(zhuǎn)移可以避免冷量或者熱量于室外排出，減少浪費(fèi)。能量回收主要分為冷卻水與空氣的回收，一般常用的有轉(zhuǎn)輪式、熱管式或者翅片式等設(shè)備形式，設(shè)備效率一般在60%左右。熱回收冷卻水是將一個(gè)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)到制冷機(jī)設(shè)備的冷凝器上，用于生活熱水的制取，提高利用率[4]。

4.3 智能化技術(shù)

因環(huán)境氣候處于周期變化中，因此建筑冷熱量的具體需求也是隨之變化的。要保證暖通空調(diào)冷熱量的變化同建筑物的實(shí)際需求完全一致，采用人工方式明顯難以實(shí)現(xiàn)。智能化系統(tǒng)能夠?qū)諝鉁囟取⒖照{(diào)進(jìn)水回水的溫度參數(shù)實(shí)時(shí)檢驗(yàn)，運(yùn)算處理之后輸出一系列的指令信號(hào)，從而對(duì)水泵流量、主機(jī)輸出容量及時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)控；過(guò)渡季節(jié)利用自控系統(tǒng)對(duì)空氣中所含的焓值適當(dāng)收集，根據(jù)其值大小對(duì)新風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用室外空氣對(duì)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，能夠節(jié)約空調(diào)末端及主機(jī)運(yùn)行時(shí)間，至少減少20%～30的能耗。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑設(shè)計(jì)需要配合多種專業(yè)工種，同時(shí)考慮氣候條件、地理環(huán)境等多方因素，充分利用各種措施增加節(jié)能特征，優(yōu)先考慮自然能源，并且經(jīng)過(guò)精心嚴(yán)格的設(shè)計(jì)與計(jì)算，才能最大限度的實(shí)現(xiàn)減少建筑能耗。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì).中國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010，41（02）：47-51.

[2]江億，劉曉華等.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010，25（03）：112-114.

[3]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010，19（05）：107-109.

[4]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010，34（09）：55-58.