楊凱

0 引言

在科技作用下，新興理念與先進技術不斷更新?lián)Q代，為暖通空調設計發(fā)展提供了內在動力。暖通空調在改善人民生活質量的同時，耗能也很大，原因繁多：如空調技術設備層面的原因、空調使用過程中的不合理以及建筑設計有缺陷，因此，建筑行業(yè)必須加強對暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能與優(yōu)化處理，明確建筑暖通空調能耗高的主要原因，有針對性地采用節(jié)能技術和節(jié)能措施，從而有效降低建筑暖通空調系統(tǒng)的能耗，促進建筑的綠色長遠發(fā)展。通過合理的方案優(yōu)化與調整，確保建筑暖通節(jié)能平穩(wěn)高效地運轉。通過當前設計不足等方面，提出更多優(yōu)化策略，為建筑暖通節(jié)能設計提供些許參考。

1 建筑暖通的節(jié)能降耗設計原則

相關調查顯示，暖通空調系統(tǒng)的能耗在整個建筑總能耗中的占比約為30%～50%，這影響了建筑綠色健康性能的發(fā)揮。最核心最關鍵的就是節(jié)能降耗設計，在設計過程中，設計師必須立足設計實際情況，選擇最有效的設計方案，關注能量損耗，采取有效措施，降低和避免不必要的損耗，提升熱源利用率。另外設計中還要關注溫度控制設計，盡可能選擇先進的、智能化的調節(jié)系統(tǒng)。節(jié)能減排目標是減少我國能源耗損和污染物排放，實現(xiàn)節(jié)能減排與社會發(fā)展的雙贏，促進建筑綠色產業(yè)發(fā)展。因此，將節(jié)能作為重點，嚴控線路鋪設長度，減少線路浪費。

1.1 經濟性原則

作為建筑施工中的重點項目，暖通空調設計不僅要保證質量，而且要考慮成本，降低成本建設，要從材料和設備方面著手。在選擇原料時，要對市場有足夠的認識，選擇有資質的廠家，以確保所選用的原料滿足有關的質量標準，在價格上具有一定的優(yōu)越性，避免以往在選擇材料時的盲目和隨意性。在選擇設備時，確保其可靠性，以達到良好的性能，保證建筑暖通空調在設計時節(jié)約能源，遵循經濟原則。

1.2 循環(huán)與綠色原則

與傳統(tǒng)空調技術相比，暖通空調的能量消耗相對較低，憑借自身的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)能耗有效控制，并且具備較強的空氣凈化能力，借助過濾、冷卻除塵等技術，實現(xiàn)空氣循環(huán)。在具體的建筑結構設計時，必須綜合考慮建筑的能耗，并根據現(xiàn)有的建筑結構，進行優(yōu)化，減少能耗。在建筑暖通空調的設計上，應打破傳統(tǒng)的發(fā)展模式，以綠色發(fā)展為基本方向與主要內容，保證設計與環(huán)保理念相一致，實現(xiàn)節(jié)能再循環(huán)。

1.3 可調節(jié)性原則

暖通空調建設成本高，更換難度也比較大，二次更換會大大增加經濟成本。所以在初次設計中，要遵循可調節(jié)設計原則，保證暖通空調能夠對所處地域、季節(jié)以及負荷量進行有效調節(jié)。

1.4 滿足安全標準

根據相關研究團隊公布的數(shù)據可知，電機能耗約占暖通空調總體能耗的35%，與空調管路的管材性質、管網優(yōu)化程度、管徑大小和自身的保溫能力有密切關系。比如空調管網優(yōu)化水平較高和保溫能力強的暖通空調相對消耗較低。

建筑暖通空調設備的安全與否，直接關系到其性能的發(fā)揮，也關系到用戶的人身安全。暖通空調與一般的空調系統(tǒng)相比，具有一定的復雜性，在特定的操作階段，其維修困難。以北方地區(qū)為例，在進行采暖系統(tǒng)的設計時，主要是針對鍋爐的設計，為了防止以后的使用中出現(xiàn)問題，或是存在一些潛在的安全隱患，必須對其進行合理的規(guī)劃。同時，在設計送風時，必須劃分出消防通道和排煙通道，以防止系統(tǒng)的壓力損失，防止氣體泄漏，或避免因火災引起的安全隱患。滿足行業(yè)規(guī)范的暖通空調設備如圖1 所示。

圖1 滿足行業(yè)規(guī)范的暖通空調設備

2 建筑暖通能耗巨大的原因分析

2.1 技術設備未及時優(yōu)化

設備問題是造成建筑采暖系統(tǒng)能量消耗的最重要因素。在技術上，若有一套性能優(yōu)良的采暖設施，將會對節(jié)約能源工作起到事半功倍的作用。若采用高能耗、技術落后的設備，將導致能源的大量浪費。第一個方面，暖通空調以改善居民居住環(huán)境的舒適度為目標，在夏季進行制冷，冬天進行供暖，具有很強的季節(jié)性特征。每一次開機都需要更長的時間，這會加速設備的老化，增加能源消耗。第二，在實際的安裝中，由于操作人員的技術水平有限，如果采用不合理的設計和安裝方法，會導致系統(tǒng)的能源浪費。

2.2 使用過程中的不合理

另外，建筑暖通空調能耗高的另一個重要原因是人們的空調習慣。首先，在使用空調時，由于沒有充分利用暖通空調，造成了系統(tǒng)的損傷，從而縮短了空調的使用壽命。設備維修期是設備運行管理中的一個關鍵環(huán)節(jié)，如果維修方法不正確，將會對設備的壽命和運行費用產生很大的影響。在使用期間，更應嚴禁設備帶病操作，否則不僅會造成能源的浪費，還會帶來嚴重的安全隱患。如果能夠實現(xiàn)理想節(jié)能優(yōu)化，必然可以較好地提升發(fā)展效果。

2.3 建筑設計有缺陷

首先建筑設計規(guī)劃不合理是造成暖通設備能耗問題的重要因素，需要引起相關人員高度重視。建筑設計規(guī)劃不合理分為建筑結構設計缺陷、設備位置設計缺陷以及材料選擇缺陷等方面，應予以積極關注。在暖通系統(tǒng)整體規(guī)劃設計中，因為缺乏節(jié)能保溫方面的考慮，也會在很多部位出現(xiàn)能耗損失問題。

第一，結構設計上的瑕疵。建筑的平立面設計存在著不合理的設計和過度的轉折，從而增強了建筑的熱橋作用。建筑外墻的熱量是建筑節(jié)能的重要手段。當室內外溫度相差太大時，會導致室內熱以熱輻射或熱傳導形式迅速逸出。

第二，隨著人類審美觀念的不斷提升，建筑越來越趨于藝術化，因此，在某種意義上忽視了住宅的適用性。當前，許多暖通空調安裝和維修都存在一些問題，比如安裝位置不合理、安裝空間不夠、維修困難等，這些都會造成傳統(tǒng)的采暖方式安裝后難以達到應有的供暖供冷效果。

第三，建筑外墻隔熱材料選用不當、隔熱層厚度不夠、施工不規(guī)范等原因導致外墻保溫層因耐久性差而脫落等現(xiàn)象普遍存在，由于保溫材料本身存在的問題，致使建筑節(jié)能過度，供暖設備超負荷運轉。已經報廢的暖通設備如圖2 所示。

圖2 已經報廢的暖通設備

2.4 運行管理缺乏專業(yè)技術人員

由于結構具有樓層高、結構復雜等特點，所以在進行室內暖通空調的設計時，需要有專門的技術人員對其進行數(shù)字化、系統(tǒng)化的設計。但實際為了節(jié)約設計和管理費用，開發(fā)商一般都不會對技術人員進行嚴格的管理和甄別，而沒有經過系統(tǒng)、專業(yè)化的員工來維護，造成能源的浪費。所以，加強技術人才的專業(yè)素質是確保暖通空調系統(tǒng)正常工作的重要手段。在訓練中，不僅要重視專業(yè)技能的訓練，還要重視實踐技能的訓練和考試。通過嚴格的培訓和評估，確保員工的知識和技能不會落后，真正切實地保障暖通空調系統(tǒng)的正常運轉。

3 建筑暖通節(jié)能降耗措施

3.1 優(yōu)化技術設備

（1）要科學合理地選用設備，比如暖通空調要考慮到樓層高度、日照等因素。低層因日照時間短，應盡量使用大功率的冷氣機，建筑日照充足時可選用小功率機組，結合樓層日照情況進行設備選擇，不僅可以滿足建筑的采暖降溫問題，也能節(jié)約空調機組的運行能耗。

（2）要找到一種新型的能源，除了電能之外，還可以采用太陽能、風能等多種能源。比如，在10～25℃的恒溫下，可以作為暖通系統(tǒng)的熱源，也可以作為空調的冷源。

（3）要定期檢修，防止因老化而導致的能源消耗。定期邀請建筑能源檢測機構對建筑物的實際運行情況進行分析，并將其拆除和替換。

3.2 優(yōu)化設計方案

從設計方案入手也是重要手段，確保設計方案能夠具備理想的節(jié)能效果，避免因為設計環(huán)節(jié)不合理問題，影響后續(xù)暖通設備運行效果。在設計方案中，確保所有設計人員具備較高的節(jié)能意識，充分認識設計階段的必要性，避免僅僅關注暖通系統(tǒng)的運行功能，要求將節(jié)能放在同等重要的位置，因此可以更好地開展后續(xù)設計工作。另外要結合建筑工程項目使用功能以及各個空間分布情況，明確不同暖通設備運行要求，避免在后續(xù)建筑工程項目運用中出現(xiàn)冬天熱夏天冷的問題。還可以借助一些虛擬的仿真軟件，對于任何區(qū)域存在的能耗損失問題要及時規(guī)避，確保設計方案更標準。

3.3 采用水源熱泵與地源熱泵節(jié)能技術

在用電高峰期，電力供給不足是很普遍的現(xiàn)象，這會對暖通空調系統(tǒng)的正常運轉產生一定的影響。為此，國內開展了水源熱泵技術和地源熱泵技術。水源熱泵系統(tǒng)是利用廢水和地下廢水等能源，在某些晝夜溫差大的地區(qū)，可以將其作為供熱的能量來源。其中，地表水的氣溫相對穩(wěn)定，全年氣溫波動不大，通常在10～25℃之間，是一種很好的冷源和熱泵能源。從實際應用情況來看，熱泵機組的工作效率一般都很高，最高可達60%，最低可達20%，相對于常規(guī)中央空調，其運行費用相對于常規(guī)中央空調而言，具有明顯的節(jié)能效果。同時，從本質上講，它是一種以大地為載體的能源儲能器，對環(huán)境的影響非常顯著。如圖3 所示為建筑物冷熱源技術原理。

圖3 建筑物冷熱源技術原理

3.4 對變頻調速節(jié)能技術進行合理的升級改造

暖通空調設計人員通過選擇具有變頻功能的暖通空調設備，結合暖通空調實際運行情況，對暖通空調設備運行頻率適當調整。變頻調速控制系統(tǒng)在全方位升級創(chuàng)新中，對于變頻器的使用壽命大為降低，相關工程技術人員對變頻器在使用中常見故障準確判斷、及時維修并升級改造，保證變頻器在出現(xiàn)故障時能夠及時解決問題。通過對變頻調速系統(tǒng)的分析，得出該系統(tǒng)不但具有很好的穩(wěn)定性，而且具有明顯的數(shù)字化、系統(tǒng)化的特征。因此，它在調節(jié)上的作用更大。提高系統(tǒng)的自動化和智能化水平，是當前國內的重點課題，也是解決建筑采暖系統(tǒng)節(jié)能的重要途徑。

3.5 采用復合能源站新技術

混合能源有很多種，比如太陽能、電能等，根據資源的不同，采用相應的方法，可以將其轉化為暖通空調。該技術的優(yōu)點是，可以根據系統(tǒng)的實際工作狀況，采取相應的對策，以減輕能耗的問題。

國內有關部門開展了一系列的科研工作，為新型復合能量站技術做了一些探索。新型的復合能量站技術，主要是針對整個系統(tǒng)的負載狀況，采取各種不同的能量方式，以達到合理的目的。為確保建筑的采暖、通風、太陽能等節(jié)能、安全，必須采取多種形式的綜合能源結構。根據建筑全年的負荷量、負荷類型、不同時段的冷、熱負荷等因素，對不同的機組進行了合理的分配，包括：單冷冷水機組、熱源水泵機組、冰蓄能空調機組、多功能熱回收機組等。在整個建筑中，采用不同的能源運作方式進行優(yōu)化的節(jié)能控制。同時，充分利用該系統(tǒng)的運行數(shù)據，針對不同時段的冷熱、室內外負荷的變化，合理地選擇了供能方式，保證了各個時段的采暖空調系統(tǒng)都處于最佳的運行狀態(tài)，降低能耗，減少排放量。

3.6 提高水冷系統(tǒng)與使用方案的合理性

在一些地熱能源豐富區(qū)域可以將地熱能作為重要應用能源，不同類型的建筑，結合建筑工程暖通系統(tǒng)運行要求，合理設置地源熱泵，當然在冷熱源選用中，其入口和出口的水溫差異較大，匹配相宜的設施。應從兩個方面考慮：一是對建筑的要求；二是季節(jié)變化。因此，有關技術人員必須具有相應的專業(yè)知識，如果有備用的水冷裝置，一旦出現(xiàn)問題，工作人員就可以及時進行替換，減少資源的浪費。

3.7 加強系統(tǒng)運行的節(jié)能管理人員的培訓和考核

設備的管理與人的管理一樣重要，在現(xiàn)場施工管理人員，要精細化把關。建筑節(jié)能管理人員的質量是影響建筑節(jié)能的關鍵因素，因此，加強建筑節(jié)能管理人員的培訓與評估顯得尤為重要。要想使空調系統(tǒng)正常運轉，必須有專門的人才，不僅要有相應的技術，還要有相應的技術技能，同時還要進行培訓和考核。在確保員工的知識、技能和專業(yè)素質的前提下，改進后的空調系統(tǒng)才能更有效地運轉。對暖通設備運行存在的明顯噪音以及振動等問題進行及時修復，可以更好地提升暖通設備后續(xù)運行的節(jié)能效果。

4 結語

總之，建筑暖通空調設計中，暖通空調節(jié)能設計是項目建設的重要部分，為切實提高建筑暖通空調設計的整體效果，應當實現(xiàn)各個專業(yè)之間的協(xié)調配合，要求相關人員具備更高節(jié)能意識，遵循基本規(guī)范和設計要求，運用現(xiàn)代科學技術，合理選用合適的熱源，強化能量輸送設計，優(yōu)化圍護結構設計，創(chuàng)新應用變頻系統(tǒng)以及先進的節(jié)能技術，避免出現(xiàn)常見的設計問題，遵循設計的節(jié)能性、規(guī)范性、經濟性、安全性等原則，保證暖通空調設計在滿足建筑要求和使用者需求的基礎上，做到高性價比、節(jié)能、環(huán)保、綠色，促進暖通空調節(jié)能設計質量，提升行業(yè)設計水平，實現(xiàn)全面提升建筑暖通空調節(jié)能設計效果。