高层楼宇建筑暖通空调高能耗成因及节能降耗技术分析

马哲

【摘要】高层楼宇建筑是现代城市内最重要的建筑形式，暖通空调系统作为高层楼宇建筑必须的组成部分，对楼宇建筑后期运行的能耗会产生很大影响。随着节能减排观念的深入人心，暖通空调系统作为重要的能耗项目，已经成为我国建筑行业创新和改革的重要内容。本文通过分析暖通空调系统的高耗能原因，对可应用于暖通空调系统的节能减排技术进行讨论。

【关键词】高层楼宇建筑；暖通空调系统；节能降耗技术

高层建筑物暖通空调系统是用于楼宇间采暖、通风、调温等的综合性系统，尤其对高层、超高层建筑内环境具有极强的调节功能。随着城市内可用建筑面积的减少，为满足日益增大的城市人口需要，高层楼房、超高城楼房成为现代建筑业发展的重要方向。暖通空调系统是高层建筑物中调节内部环境所必须的组成部分，其设计的合理性直接关系到建筑物内人们的感官感受和生活质量，而合理的设计方案往往是现代建筑材料、节能技术与新型设计理念的有机融合。在节能减排大背景下，促进节能技术与原有设计的碰撞和融合，是降低暖通空调系统运行能耗的重要研究方向，也是现代高层建筑物建设的重要内容。

1、高层楼宇建筑暖通空调高能耗成因

1.1围护结构的影响

高层建筑物围护结构分内、外两部分，外围护结构包括外墙、窗户和屋面等，内围护结构包括内隔墙、顶棚和地面等。围护结构受材料性质和结构强度影响，造成的热能损失在建筑整体采暖热能的55%以上。与北京、哈尔滨等地方城市相比，深圳地区冬季采暖需求不大，但围护结构依旧是采暖耗能的主要方面。尤其是以混凝土楼板和砖结构为主要建筑材料的高层建筑物，楼梯间、屋面、门窗缝隙等都是热损严重的位置。因此，加强高层建筑物围护结构性能研究力度是暖通空调节能工作的重要方向。

1.2方案设计不规范

高層建筑暖通空调系统不仅要与建筑材料、施工条件、楼层功能相协调，而且要与当地气候相适应。暖通空调系统建设是高层楼宇建筑施工的重点管理项目，与建筑后期运行的耗能情况直接相关。设计方案的不规范将会对暖通空调后期运行的能耗产生很大影响。造成不规范问题的主要原因是相关设计人员综合能力不足，难以根据具体施工方案对暖通空调系统进行设计；相关负责人对方案设计重视程度不足，往往根据自身经验对方案进行选择和调整，随意性较大。不合理的设计方案不仅可能导致建筑材料和资金的浪费，还可能造成建成后暖通空调系统投运成本的增大。

1.3材料选用及设备设置的不合理

暖通空调系统采用的保温材料应符合 GB/T20473-2006的规定，保温材料的导热系数应小于或等于 0.2 KW/ （m·），建筑绝热材料要符合相关规定。材料的强度、吸水率、燃烧性能等也应作为参考指标列入选择标准之中。另外，建筑物埋地设置、管道热补偿、系统的水力平衡和承压能力、散热器设备性能等也是暖通空调系统材料选择和方案设计需要参考的重要内容。但目前我国高层楼宇建筑施工材料的选用原则多为经济原则，用于建筑暖通空调系统的保温材料一般为本地区内常见的保温材料，其功能性往往得不到保障。

1.4缺乏节能观念

在暖通空调系统设计中节能减排观念的缺乏是导致系统节能功能差、后期运行耗能高的重要原因。设计人员节能减排观念不足，没能将空调系统与建筑楼层整体结构、楼内人员需求等实际情况紧密结合，造成设计方案与实际施工和后期运行不协调。另外，在高层建筑投入使用后暖通空调系统一般由楼层内物业人员或住户自行调节。操作人员对暖通空调系统了解程度有限，缺乏节能意识，也会导致系统耗能增加。

2、高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术的应用

2.1数据库统一调控式

目前我国应用最广泛的暖通空调设计系统为BIM 系统。这一系统通过对整个工况数据进行整合分析，从整体角度对暖通空调系统进行节能设计。这一设计方式能够借助数据库的参数进行统一规划，最大限度地降低施工过程中不断校验造成的能源浪费和废气排放。

2.2根据系统参数优化设计方案

在进行暖通空调系统设计之前，设计人员要对在建楼宇建筑的功能、室内的温湿度需求、各项新型节能技术的适用条件等进行调查，并结合施工材料的性能、地区环境、住户的个性化需求对整体设计进行调整。在这个过程中各项参数的调查、记录、使用和保存对确定最佳设计方案、明确各影响因素与系统负荷关系等起到关键作用。首先，围护结构绝热、保温性能较差是造成暖通空调系统高能耗的重要原因，随着国家相关标准和规定的出台，我国建筑业在施工过程中逐渐规范了材料选择的程序，逐渐用密闭性强、节能效果好的材料替换下不达标材料，提高了高层建筑围护结构的各项性能。其次，在设计方案选择方面，相关设计人员需要根据建筑物建成后的实际功用对暖通空调系统进行设计。比如，深圳地区暖通空调系统更重视夏季制冷功能，而北京地区则需要均衡冬季制暖和夏季制冷两个方面。设计人员在进行设计时需要根据地区环境和用户需求确定合理的方案。

2.3积极引进新型节能技术

变频技术是近年来在暖通空调系统中最常使用、发展较为成熟的节能技术，在夏季制冷时能够有效降低系统运行的能耗，尤其在大型高层建筑内。有统计数据显示，在同等负荷条件下，30层的办公楼应用变频技术能够降低45%的能耗。除了变频技术外，水源热泵技术也是现代暖通空调系统设计研究的重要内容。水源热泵技术主要指利用热泵装置将浅层的低温地能提升到高层建筑物所需温度，利用可再生能源，降低能耗，达到节能减排效果。另外，应用热回收技术是以回收方式将系统内冷凝热水、排风余热等尚未散失的热量收集起来重新利用。引进各类新型节能技术，推进新技术与暖通空调系统融合是未来建筑行业节能发展的重要方向。

结论：

暖通空调系统作为现代高层楼宇建筑必不可少的组成部分，是建筑行业内节能减排工作开展的重要项目。暖通空调系统节能设计是涉及材料研究、建筑设计、计算机技术和节能技术等多学科的复杂课题。随着现代科技的不断进步，各类新材料、新技术不断出现，各种新的设计方案被提出和应用。我国暖通空调系统正在不断朝着更加经济、节能、安全的方向发展。

参考文献：

[1]刘钊.浅谈建筑暖通空调的节能[J].节能环保（建筑工程技术与设计），2015（3）：2237.

[2]王鹏，张鸿波.阐述建筑暖通空调工程的节能减排设计[J].科技致富向导，2013，14：224.