探究建筑暖通空调系统的节能设计

张丽萍

【摘要】暖通空调技术的发展对建筑节能有着至关重要的作用，随着人们对住宅舒适性及卫生的要求越来越高，而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。结合笔者的工作经验，本文首先阐述了暖通节能空调的设计原则，对合理的选择暖通空调系统的设计参数、空调冷热水系统的节能设计、空调风系统的节能设计、空调冷却水系统的节能设计以及空调冷热源系统的节能设计这五个方面的内容进行简要分析，以供参考。

【关键字】建筑暖通空调、节能设计、原则、设计参数

一.建筑暖通节能空调的设计原则

1、满足日常生活环境要求。保持人体舒适的主要因素是舒适环境，但是，日常生活中的光线、声音和色彩也是影响舒适不可忽略的因素，比如：在人们居住的室内环境中，要以暖色调为主，这样不仅使室内温度得到了相对降低，而且起到节能目的。

2、基本原则——节能。节能暖通空调最最基本的原则就是节能，在节能设计过程中，热舒适指标是实际应用的指导。对于热舒适指标的影响因素主要是：温度、空气湿度、风速、劳动强度以及辐射温度。对上述因素进行合适比例的探索和组合，对舒适和节能进行现实协调。并且对建筑物的导热性进行适当的围护，对室外的气候变化进行应对，保证室内的舒适性。

3、正确处理整体与局部关系。在现实生活中，我们生活在集体中，通过采取集体供暖的措施，不仅能源消耗得到了降低，而且能源的利用率得到了提高。为了满足个人的不同需求，需要采取以下两个措施：（1）在对暖通设计时，要保证独立的控制每一个房间内的温度；

（2）对热量进行分户、分室的分摊。

4、控制室内空气品质。通风量大是暖通节能空调的设计趋势，解决空气质量是最重要的问题。因此，对室内气流进行合理的排风、进气，对室内空气质量进行提高，不仅保障了室内空气质量，而且达到了节能目的。

二、合理的选择建筑暖通空调系统的设计参数

在对建筑室内设计计算温度取值时，应当考虑到实际的具体情况，依据不同的地域、环境、室内要求等合理地对室内温度进行取值。室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗密切相关，经调查研究表明夏季制冷条件下，室内温度每升高1℃，能耗将会降低10%左右； 冬季制热的情况下，温度每降低1℃，能耗可减少8%左右。因此，科学合理地进行室内温度计算取值能够有效地降低建筑暖通空调系统的能耗。我国《公共建筑节能设计标准》对一般民用建筑室内供暖和制冷设计计算温度的取值标准进行了科学合理严格的规定，公共建筑夏季空调制冷不应低于25℃，居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。

三、建筑空调风系统的节能设计

在暖通空调系统的设计过程中，不同的区域可能对温度、湿度以及工作时间的需求都有差异，那么就应该根据系统的实际运行条件将各个区域进行划分。即使是在同一个暖通空调系统中，不同区域、不同要求的冷热负荷也会有较大的差别，不同区域、不同的工作间对于满负荷的运行时间各有不同，对于建筑的满负荷运行、部分负荷运行必须综合考虑。分别对不同的区域进行温度、湿度的控制。因此建议选择变风量的空气调节机组，选用多速送风机、变频送风机。 变风量的暖通空调系统能够准确的调节室内的风量的变化情况，也能够准确的确定系统的总风量，从而起到了降低风机的容量和能耗的作用。

新风量的大小对空调系统来说不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关，而且关系到人体的健康，暖通空调设计者要充分考虑新风量的设计，不仅要满足工作区对温度、湿度、洁净度、噪声的需要，更要满足空气新鲜度的要求。因此《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005对其取值进行了规定，设计人员进行设计时，不应随意增加或减少。另外，在人员密度相对较大并且变动较大的房间，更应该采用新风需求控制，设计变风量的新风空气处理机组，根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量，使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内。

民用建筑中相对高大空间，人员通常都在底层活动，因此舒适性范围大约为地面以上2—3m。这时送风形式选择特别重要。采用上送风时送风风速控制在一定的范围，特别取暖季节尤为重要；或者采用分层空调，其目的是将这部分范围的空气参数控制在使用要求之内，3m以上的空间则处于“不保证”的范畴。这里提到的分层空调只是一个概念和原则，实际工程中有多种做法，比较典型的是送风气流只负担人员活动区，同时在高空设置机械换气。另外考虑新风换气机，冬季、夏季对能源的节约非常可观。但需要对房间的气流组织进行适当的计算。

四、空调冷热水系统的节能设计

蒸气压缩循环冷水（热泵）机组单位制冷量的能耗量是与制冷机的蒸发温度以及冷冻水的供水温度成反比的。选用满液式蒸发器；提高冷冻水的供水温度，这样提高了蒸发温度，提高了机组COP。或者选用温湿度独立控制空调系统，即空调主机产生高温冷水用于承担室内显热负荷，潜热负荷用物理吸附的办法处理；大大提高机组的COP，减少建筑的耗能。但同时带来的设备复杂化及技术成熟度还有欠缺，同时温湿度独立控制前期投资较大，需综合考虑。

五、空调冷却水系统的节能设计

很多暖通空调系统安装的区域自然水源十分匮乏，所以设计时建议采用冷却塔循环使用的模式，其主要目的就是有效节约水源。设置冷却塔的过程中必须具备良好的通风条件，工作环境要求干净整洁，控制采用三通调节阀从而提高其冷却的效率。另外，利用变频调速的方式控制风机的启停，也可以利用出水温度控制，但都要注意节约电能。

六、空调冷热源的节能选择

空调主机热源侧按冷却形式分为空冷、水冷、蒸发冷。水冷与其他两种冷却方式对比，制冷性能系数COP较高，同时几乎不受大气环境温度的影响，但受水源的限制。使用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却；水源热泵机组受水源的限制；地源热泵打井面积的限制；因此水地源热泵机组亦有一定的局限性。而蒸发式冷凝器是很受欢迎的一种冷却方式，它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。近年来有些地区的蒸发式冷风机也很受欢迎，耗电量是传统中央空调耗电1/8。

空调主机冷媒的选择也很重要。R32是一种不错的制冷剂。R32虽然具有一定的可燃性（可燃性温和，燃烧下限（LFL）仅为0.306 kg/m3），但由于具有与R410A非常相近的热力参数，且其充注量仅为R22的0.6倍，泄漏时的相对CO2排放量为405，与R22相比，CO2减排可达77.6%，经研究测试R32的冷凝温度比R410A低，R32的蒸發温度比R410A高，传热性能好，使用R32性能比R410A可以提高10%以上。此外，R32国内有大量生产，价格便宜，易于购买，因此被广泛关注可以作为替代R410A和R22的环保、节能制冷剂。

结束语

暖通空调系统的节能设计工作是一项复杂的系统工作，当前暖通空调系统的节能问题已经成为了一个受到广泛关注的社会性问题，因此在设计的过程中必须高度重视，积极的制定和采用相应的节能措施，从而满足业主的实际需求，也为我国的环境保护和降低能耗工作做出应有的贡献。

参考文献：

[1]王东升.建筑工程专业基础知识.徐州：中国矿业大学出版社，2010

[2]赵荣义，范存养，薛殿华.空气调节.北京：中国建筑工业出版社，2009