基于建筑节能的暖通空调设计研究

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　　摘要:通过阐述了当前严峻的建筑能耗形势说明了暖通空调领域节能的重要性和可行性，进一步通过七个方面分析了暖通空调系统节能的途径与方法，最后提出了相关问题及解决办法。
　　关键词: 建筑节能 暖通空调 设计
　　1引言
　　随着我国经济和社会的快速发展，环境和能源问题逐渐凸显，据相关资料统计，建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到31.2%，而建筑耗能又尤其以暖通空调消耗占较大比重。随着科学发展观的提出，我国对节能越来越重视。我国的相关节能法律指出，节约能源是指加强用能的管理，采取经济合理、技术可行以及社会和环境可以承受的措施，更加合理高效地利用能源。随着我国经济社会的快速发展，暖通空调已比较普遍地应用于公共建筑和居民住宅，在改善人们生活的同时消耗了大量电能，使得能源和环境问题越来越严重。
　　2 严峻的建筑能耗形势
　　近年来我国经济的高速发展也带来了建设开发的热潮，高层和超高层建筑拔地而起。这些高层建筑一般都采用高速电梯、中央空调、冷热水供应等现代化建筑设备。并且，随着生活水平不断提高，建筑的装修标准也越来越高。所以，高级建筑同时也高能耗建筑，主要表现在:
　　许多建筑墙体仍然使用旧式的实心粘土砖，隔热性能差，加上门窗的气密性不好，大大增加了暖通空调的能耗。
　　过度追求建筑的豪华气派却不顾及围护结构的保温隔热性能，这些都加大了暖通空调负荷的能耗。
　　物业管理水平比较低，大多设备运行状况不好，这些都加大了能耗同时增加了设备的寿命周期成本
　　业主节能意识比较淡薄。很多业主只顾着生活舒适，不考虑公共设施的节能问题，例如公共照明空调等设备的过度使用等。
　　根据相关统计资料，从用电量的角度来分析，办公楼各部分耗电量构成比例见表1。
　　
　　
　　表1办公楼耗电量构成比例（%）
　　
　　
　　
　　由上图可见暖通空调占了占了办公楼能耗的很大一部分（41.4%），其节能前景大为可观。
　　3暖通空调领域节能的重要性和可行性
　　能源是国民经济发展的动力源泉，但是我国能源建设的发展速度长期落后于经济发展的速度。近些年，中国的GDP增长率保持在10%左右，但是能源的增长率只徘徊在3%～4%。此外，现有的暖通空调系统使用的能源大都是以电能为代表不可再生能源。这些能源的使用不仅大量消耗地球资源同时带来了严重的环境问题。
　　如果我们对暖通空调系统采取节能措施就不仅可以大大缓解电力紧张得状况，同时对减少不可再生能源的消耗、保护环境、可持续发展等都有着重要的意义。现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20~50%完全可能，这意味这巨大的节能潜力摆放在我们眼前，所以我们要采取合理的措施来降低暖通空调能耗。一方面，这对用户来说具有很大的经济性，可以节约很多能源消耗产生的费用；另一方面，这对国家来说可以节约能源资源、保护生态环境。
　　4暖通空调系统节能的途径与方法
　　4.1 改变公众对空调系统的理解观念,增强公众节能意识。
　　良好的空调系统就是能营造冷热舒适性环境的空调系统。然而我们却发现很多人有这样一种错误的观点，即认为夏天是空调越冷效果越好,冬天越热效果越好。事实上,这与空调舒适性的出发点相违背，不仅大大增加了空调系统的能耗,同时也对人体免疫力有害，由于室内外温差的增大,使人体对不同环境的适应性下降。
　　4.2从设计入手，减少建筑物自身冷热负荷
　　工业与民用建筑可以采用新型墙体材料与屋面材料，以节约能源，提高效率。比如采用空心砖，相比同样厚的实心砖可节省采暖能耗40%，并且还可提高施工工效30%，节约大量的钢筋、水泥与砂浆。
　　4.3精心设计暖通空调系统,提高其运行效率
　　暖通空调系统是一个庞大而复杂的系统, 系统的使用性能直接取决于系统设计的优劣。可以说系统的设计对其节能起着至关重要的作用，例如新风系统的设计,系统应能随着室外气象条件的变化而变化,以最大限度地缩短主机的开启时间。又如系统的设计往往是考虑的最大荷载,而实际运行基本上是在部分负荷条件下,如果系统各总设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。
　　4.4选择使用可再生能源的暖通空调系统
　　不可再生能源的大量使用造成能源的日益枯竭,环境逐渐恶化,探索可再生能源已经成为一种潮流趋势。使用可再生能源的暖通空调系统,同时有着显著的环境、社会和经济效益。在可再生能源中, 太阳能供热、风能发电、地源热泵等技术已经成熟,可以大力推广使用。
　　4.5综合使用多种控制方式,降低暖通空调系统能耗。
　　舒适性的暖通空调系统是通过温度、风速、湿度等对人体进行综合作用的,人体对环境的感觉也是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测量空气温度或湿度,有时甚至仅仅温度。这种方法显然不够全面,对人体健康有一定程度的伤害,同时这种调控方式也是不节能的。
　　4.6加强运行过程中的节能控制
　　加强运行过程中的节能控制，可以弥补由设计本身不合理造成的缺陷，使能源利用更加合理。这种运行管理中的节能控制工作可以通过完善的楼宇自动控制系统来完成。楼宇自动控制系统可以各类设备进行监视、控制、测量，来达到设备运行可靠安全、节约能源的目的。但目前大部分既有建筑的智能化程度较低，大部分都没有安装楼宇自动控制系统。
　　4.7加强冷热源的回收利用
　　加强冷热源的回收利用也是实现暖通空调节能的有效途径之一。冷热源回收利用主要是通过系统中安装能量回收装置来减少处理新风所需的能量。在选择热回收装置时,应综合考虑经济状况、当地气候条件、工程实际状况等多种因素,选用合适的热回收装置,从而达到花较少的投资,回收较多冷(热)量的目的。
　　5相关问题及解决办法
　　为了实现基于建筑节能的暖通空调设计，仍然有很多问题亟待解决，工程技术人员经过认真研究也提出了很多解决方法。
　　5.1设计与施工方面存在的问题
　　暖通空调系统的设计对其节能效果起着决定性的作用。然而在实际中这些往往得不到相关设计人员的足够重视,使得设计的建筑运行能耗相当惊人，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占总能耗达60%。除此之外,目前建筑施工中专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业毕业,由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决,最终导致出现严重后果。在实际工作中,由此造成的经济损失也是相当严重的。
　　5.2暖通空调设计缺乏科学评价方法
　　近些年,随着对节能和环保要求的不断提高,新的技术层出不穷,每种方案往往都有自身的优缺点。面对众多选择,各方面的评价结果也往往不尽相同;由于缺乏客观科学的评价标准,设计人员往往一头雾水,如何在纷繁复杂的设计方案中找到最合适的节能方案,是值得相关科技工作者研究的重要课题。同时,不科学的评价方法往往会起到误导的作用,造成严重的浪费。
　　5．3开发推广应用问题
　　很多采用了可再生能源的暖通空调系统，同时有着显著的经济、社会和环境效益，例如太阳能制冷、供热系统、地源热泵空调系，应当进行大力的推广使用。当然，就像其他任何新技术一样，这些技术本身也存在着众多问题，需要专家学者进行进一步的研究探索。
　　6 结语
　　暖通空调系统在建筑节能中起着重要的作用,相关节能技术的研发和运用是暖通空调系统节能的基础,政府职能部门的重视和支持,则是推动经济发展、产生显著的环境和社会效益、实现大幅度节能的保证。
　　注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开

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