建筑暖通节能措施探讨

杨凯

0 引言

在科技作用下，新兴理念与先进技术不断更新换代，为暖通空调设计发展提供了内在动力。暖通空调在改善人民生活质量的同时，耗能也很大，原因繁多：如空调技术设备层面的原因、空调使用过程中的不合理以及建筑设计有缺陷，因此，建筑行业必须加强对暖通空调系统的节能与优化处理，明确建筑暖通空调能耗高的主要原因，有针对性地采用节能技术和节能措施，从而有效降低建筑暖通空调系统的能耗，促进建筑的绿色长远发展。通过合理的方案优化与调整，确保建筑暖通节能平稳高效地运转。通过当前设计不足等方面，提出更多优化策略，为建筑暖通节能设计提供些许参考。

1 建筑暖通的节能降耗设计原则

相关调查显示，暖通空调系统的能耗在整个建筑总能耗中的占比约为30%～50%，这影响了建筑绿色健康性能的发挥。最核心最关键的就是节能降耗设计，在设计过程中，设计师必须立足设计实际情况，选择最有效的设计方案，关注能量损耗，采取有效措施，降低和避免不必要的损耗，提升热源利用率。另外设计中还要关注温度控制设计，尽可能选择先进的、智能化的调节系统。节能减排目标是减少我国能源耗损和污染物排放，实现节能减排与社会发展的双赢，促进建筑绿色产业发展。因此，将节能作为重点，严控线路铺设长度，减少线路浪费。

1.1 经济性原则

作为建筑施工中的重点项目，暖通空调设计不仅要保证质量，而且要考虑成本，降低成本建设，要从材料和设备方面着手。在选择原料时，要对市场有足够的认识，选择有资质的厂家，以确保所选用的原料满足有关的质量标准，在价格上具有一定的优越性，避免以往在选择材料时的盲目和随意性。在选择设备时，确保其可靠性，以达到良好的性能，保证建筑暖通空调在设计时节约能源，遵循经济原则。

1.2 循环与绿色原则

与传统空调技术相比，暖通空调的能量消耗相对较低，凭借自身的技术优势，实现能耗有效控制，并且具备较强的空气净化能力，借助过滤、冷却除尘等技术，实现空气循环。在具体的建筑结构设计时，必须综合考虑建筑的能耗，并根据现有的建筑结构，进行优化，减少能耗。在建筑暖通空调的设计上，应打破传统的发展模式，以绿色发展为基本方向与主要内容，保证设计与环保理念相一致，实现节能再循环。

1.3 可调节性原则

暖通空调建设成本高，更换难度也比较大，二次更换会大大增加经济成本。所以在初次设计中，要遵循可调节设计原则，保证暖通空调能够对所处地域、季节以及负荷量进行有效调节。

1.4 满足安全标准

根据相关研究团队公布的数据可知，电机能耗约占暖通空调总体能耗的35%，与空调管路的管材性质、管网优化程度、管径大小和自身的保温能力有密切关系。比如空调管网优化水平较高和保温能力强的暖通空调相对消耗较低。

建筑暖通空调设备的安全与否，直接关系到其性能的发挥，也关系到用户的人身安全。暖通空调与一般的空调系统相比，具有一定的复杂性，在特定的操作阶段，其维修困难。以北方地区为例，在进行采暖系统的设计时，主要是针对锅炉的设计，为了防止以后的使用中出现问题，或是存在一些潜在的安全隐患，必须对其进行合理的规划。同时，在设计送风时，必须划分出消防通道和排烟通道，以防止系统的压力损失，防止气体泄漏，或避免因火灾引起的安全隐患。满足行业规范的暖通空调设备如图1 所示。

图1 满足行业规范的暖通空调设备

2 建筑暖通能耗巨大的原因分析

2.1 技术设备未及时优化

设备问题是造成建筑采暖系统能量消耗的最重要因素。在技术上，若有一套性能优良的采暖设施，将会对节约能源工作起到事半功倍的作用。若采用高能耗、技术落后的设备，将导致能源的大量浪费。第一个方面，暖通空调以改善居民居住环境的舒适度为目标，在夏季进行制冷，冬天进行供暖，具有很强的季节性特征。每一次开机都需要更长的时间，这会加速设备的老化，增加能源消耗。第二，在实际的安装中，由于操作人员的技术水平有限，如果采用不合理的设计和安装方法，会导致系统的能源浪费。

2.2 使用过程中的不合理

另外，建筑暖通空调能耗高的另一个重要原因是人们的空调习惯。首先，在使用空调时，由于没有充分利用暖通空调，造成了系统的损伤，从而缩短了空调的使用寿命。设备维修期是设备运行管理中的一个关键环节，如果维修方法不正确，将会对设备的寿命和运行费用产生很大的影响。在使用期间，更应严禁设备带病操作，否则不仅会造成能源的浪费，还会带来严重的安全隐患。如果能够实现理想节能优化，必然可以较好地提升发展效果。

2.3 建筑设计有缺陷

首先建筑设计规划不合理是造成暖通设备能耗问题的重要因素，需要引起相关人员高度重视。建筑设计规划不合理分为建筑结构设计缺陷、设备位置设计缺陷以及材料选择缺陷等方面，应予以积极关注。在暖通系统整体规划设计中，因为缺乏节能保温方面的考虑，也会在很多部位出现能耗损失问题。

第一，结构设计上的瑕疵。建筑的平立面设计存在着不合理的设计和过度的转折，从而增强了建筑的热桥作用。建筑外墙的热量是建筑节能的重要手段。当室内外温度相差太大时，会导致室内热以热辐射或热传导形式迅速逸出。

第二，随着人类审美观念的不断提升，建筑越来越趋于艺术化，因此，在某种意义上忽视了住宅的适用性。当前，许多暖通空调安装和维修都存在一些问题，比如安装位置不合理、安装空间不够、维修困难等，这些都会造成传统的采暖方式安装后难以达到应有的供暖供冷效果。

第三，建筑外墙隔热材料选用不当、隔热层厚度不够、施工不规范等原因导致外墙保温层因耐久性差而脱落等现象普遍存在，由于保温材料本身存在的问题，致使建筑节能过度，供暖设备超负荷运转。已经报废的暖通设备如图2 所示。

图2 已经报废的暖通设备

2.4 运行管理缺乏专业技术人员

由于结构具有楼层高、结构复杂等特点，所以在进行室内暖通空调的设计时，需要有专门的技术人员对其进行数字化、系统化的设计。但实际为了节约设计和管理费用，开发商一般都不会对技术人员进行严格的管理和甄别，而没有经过系统、专业化的员工来维护，造成能源的浪费。所以，加强技术人才的专业素质是确保暖通空调系统正常工作的重要手段。在训练中，不仅要重视专业技能的训练，还要重视实践技能的训练和考试。通过严格的培训和评估，确保员工的知识和技能不会落后，真正切实地保障暖通空调系统的正常运转。

3 建筑暖通节能降耗措施

3.1 优化技术设备

（1）要科学合理地选用设备，比如暖通空调要考虑到楼层高度、日照等因素。低层因日照时间短，应尽量使用大功率的冷气机，建筑日照充足时可选用小功率机组，结合楼层日照情况进行设备选择，不仅可以满足建筑的采暖降温问题，也能节约空调机组的运行能耗。

（2）要找到一种新型的能源，除了电能之外，还可以采用太阳能、风能等多种能源。比如，在10～25℃的恒温下，可以作为暖通系统的热源，也可以作为空调的冷源。

（3）要定期检修，防止因老化而导致的能源消耗。定期邀请建筑能源检测机构对建筑物的实际运行情况进行分析，并将其拆除和替换。

3.2 优化设计方案

从设计方案入手也是重要手段，确保设计方案能够具备理想的节能效果，避免因为设计环节不合理问题，影响后续暖通设备运行效果。在设计方案中，确保所有设计人员具备较高的节能意识，充分认识设计阶段的必要性，避免仅仅关注暖通系统的运行功能，要求将节能放在同等重要的位置，因此可以更好地开展后续设计工作。另外要结合建筑工程项目使用功能以及各个空间分布情况，明确不同暖通设备运行要求，避免在后续建筑工程项目运用中出现冬天热夏天冷的问题。还可以借助一些虚拟的仿真软件，对于任何区域存在的能耗损失问题要及时规避，确保设计方案更标准。

3.3 采用水源热泵与地源热泵节能技术

在用电高峰期，电力供给不足是很普遍的现象，这会对暖通空调系统的正常运转产生一定的影响。为此，国内开展了水源热泵技术和地源热泵技术。水源热泵系统是利用废水和地下废水等能源，在某些昼夜温差大的地区，可以将其作为供热的能量来源。其中，地表水的气温相对稳定，全年气温波动不大，通常在10～25℃之间，是一种很好的冷源和热泵能源。从实际应用情况来看，热泵机组的工作效率一般都很高，最高可达60%，最低可达20%，相对于常规中央空调，其运行费用相对于常规中央空调而言，具有明显的节能效果。同时，从本质上讲，它是一种以大地为载体的能源储能器，对环境的影响非常显著。如图3 所示为建筑物冷热源技术原理。

图3 建筑物冷热源技术原理

3.4 对变频调速节能技术进行合理的升级改造

暖通空调设计人员通过选择具有变频功能的暖通空调设备，结合暖通空调实际运行情况，对暖通空调设备运行频率适当调整。变频调速控制系统在全方位升级创新中，对于变频器的使用寿命大为降低，相关工程技术人员对变频器在使用中常见故障准确判断、及时维修并升级改造，保证变频器在出现故障时能够及时解决问题。通过对变频调速系统的分析，得出该系统不但具有很好的稳定性，而且具有明显的数字化、系统化的特征。因此，它在调节上的作用更大。提高系统的自动化和智能化水平，是当前国内的重点课题，也是解决建筑采暖系统节能的重要途径。

3.5 采用复合能源站新技术

混合能源有很多种，比如太阳能、电能等，根据资源的不同，采用相应的方法，可以将其转化为暖通空调。该技术的优点是，可以根据系统的实际工作状况，采取相应的对策，以减轻能耗的问题。

国内有关部门开展了一系列的科研工作，为新型复合能量站技术做了一些探索。新型的复合能量站技术，主要是针对整个系统的负载状况，采取各种不同的能量方式，以达到合理的目的。为确保建筑的采暖、通风、太阳能等节能、安全，必须采取多种形式的综合能源结构。根据建筑全年的负荷量、负荷类型、不同时段的冷、热负荷等因素，对不同的机组进行了合理的分配，包括：单冷冷水机组、热源水泵机组、冰蓄能空调机组、多功能热回收机组等。在整个建筑中，采用不同的能源运作方式进行优化的节能控制。同时，充分利用该系统的运行数据，针对不同时段的冷热、室内外负荷的变化，合理地选择了供能方式，保证了各个时段的采暖空调系统都处于最佳的运行状态，降低能耗，减少排放量。

3.6 提高水冷系统与使用方案的合理性

在一些地热能源丰富区域可以将地热能作为重要应用能源，不同类型的建筑，结合建筑工程暖通系统运行要求，合理设置地源热泵，当然在冷热源选用中，其入口和出口的水温差异较大，匹配相宜的设施。应从两个方面考虑：一是对建筑的要求；二是季节变化。因此，有关技术人员必须具有相应的专业知识，如果有备用的水冷装置，一旦出现问题，工作人员就可以及时进行替换，减少资源的浪费。

3.7 加强系统运行的节能管理人员的培训和考核

设备的管理与人的管理一样重要，在现场施工管理人员，要精细化把关。建筑节能管理人员的质量是影响建筑节能的关键因素，因此，加强建筑节能管理人员的培训与评估显得尤为重要。要想使空调系统正常运转，必须有专门的人才，不仅要有相应的技术，还要有相应的技术技能，同时还要进行培训和考核。在确保员工的知识、技能和专业素质的前提下，改进后的空调系统才能更有效地运转。对暖通设备运行存在的明显噪音以及振动等问题进行及时修复，可以更好地提升暖通设备后续运行的节能效果。

4 结语

总之，建筑暖通空调设计中，暖通空调节能设计是项目建设的重要部分，为切实提高建筑暖通空调设计的整体效果，应当实现各个专业之间的协调配合，要求相关人员具备更高节能意识，遵循基本规范和设计要求，运用现代科学技术，合理选用合适的热源，强化能量输送设计，优化围护结构设计，创新应用变频系统以及先进的节能技术，避免出现常见的设计问题，遵循设计的节能性、规范性、经济性、安全性等原则，保证暖通空调设计在满足建筑要求和使用者需求的基础上，做到高性价比、节能、环保、绿色，促进暖通空调节能设计质量，提升行业设计水平，实现全面提升建筑暖通空调节能设计效果。