暖通空调系统几项重点节能设计措施

刘炬

（上海原构设计咨询有限公司太原分公司，山西太原 030000）

0 引言

随着我国目前在城市化的不断发展，各种形式的高水平的不断密集建设，在这种情况下，对供热空调系统的研制人员来说，供热空调系统的节能管理已经成为一个重要环节。此外，它们大大促进了现代供暖和空调系统的实施。过去，空调系统供暖项目的管理一般只集中在使用其功能和安全成本上，而其他方面则基本上缺乏。因此，暖通空调系统开发人员的改进对节能措施的管理尤为重要。实施系统节能设计和合理管理措施，需要深入分析研究其节能施工过程和不同过程之间的关系，从而实现合理科学的管理。此外，随着现代供热空调系统的飞速发展，设计人员之间的竞争越来越激烈，必然会影响到其效益的降低。因此，供热空调系统项目管理层需要改变以往的粗放管理理念，向集约管理转变。如果要在市场竞争中突出优势，那么只有在供热空调系统节能工程中进行节能管理，才能找到主要问题点，并进行节能监管和基本要素设计。

1 暖通空调系统运用中存在的问题

当前，暖通系统设计还是会存在一些不合理的地方。目前，我国暖通空调系统设计存在许多不合理的方面。首先，暖通空调系统的引入是通过一个单独的干线管道进行的，然后将其分成几个回路，环路上缺少阀门会给系统的运行带来很多不便，但如果在环路上安装阀门，即进水和回水干线管道坡度过大，可能导致进水系统两侧水压平衡失调；同时，暖通空调系统内部结构布局不合理，暖通空调系统部分管道直接安装在窗户上，会造成使用不便，也会影响外观，部分暖通空调系统埋在地面，影响地面平整和行走。项目说明不够详细和完整。有关暖通空调系统的规范对暖通空调的设计作了详细说明。在供暖空调系统设计说明中应与室内外设计参数相结合；还包括热源、冷源、冷却剂和制冷剂参数的具体特点，包括防火、隔热参数以及导热系统的控制形式和方法，并严格执行风管、管道材料及其安装的选用标准，以及空调系统测试中的规范操作；此外，最重要的是，有关人员在实际操作过程中，接受有关这些空调供暖系统的规则和标准的培训，也应意识到这些系统的积极实施，以及在设计过程中，部分设计人员没有根据实际施工情况对数据进行有效分析，设计允许直接使用不符合用户实际需求的规范和要求的供暖和空调系统。图1为高层办公建筑暖通空调。

图1 高层办公建筑暖通空调

2 暖通空调系统节能设计的应用

2.1 合理的负载计算

冷热负荷数据是供热空调系统设计开发中最重要、最基本的数据，是空气处理装置、输送管道尺寸的重要理论依据，制冷或热源供暖和空调系统。目前部分供暖空调系统设计师在工程施工图设计过程中，通常在设计手册或技术措施中，将每平方建筑的热负荷和冷负荷指标作为暖通空调系统冷却源或热源容量的重要理论依据。这种认识和设计上的错误导致了端部安装偏差、管径大、冷热源安装容量大、泵偏斜等情况的出现。这增加了项目的初始成本，也增加了操作流程和能耗。暖通空调系统的可行性研究和初步设计阶段，因为它们的架构不能提供详细的设计和窗户的大小，所以不能对空调供暖负荷进行预测，所以只能根据以往的经验进行预测。在设计设计阶段，已经准备好了计算空调供暖负荷的条件，除非这一次无法根据指标计算负荷。事实上，在2005年发出的《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）及2003年发出的《采暖通风与空气调节设计规划》（GB 50019—2003）中规定，在设计冷却剂空调负荷时必须考虑并确保在其运行的每个阶段都满足所有的热负荷和冷负荷要求。目前，我国大部分省市在向建筑图纸审查机构提交设计文件时，暖通空调负荷设计应与采用正统软件计算的冷、热负荷。并通过提高其计算速度和精度，达到节能工程的目标和要求。

2.2 设置水力平衡装置

恒定流量暖通空调系统的设计应遵循“设计平衡”，暖通供暖空调系统，在特殊设计需求下，并像保护特定设备运行正常一样，针对特定的对变流量设计，在恒流区外，系统应安装动态压差调节器，以提供在此期间的压力差，而不是建立阀流动态平衡。然后，针对结构缺陷造成的液压不平衡现象，一般系统在建筑的热输入口上安装静力液压平衡阀，以及相对于用于调节建筑物导热系统的静力平衡阀，并通过液压计算，为其静态液压平衡阀确定在变流水系统或恒流水系统中不建立动态压差节流调节器的必要性。最后，在供回水空调风机和新空气机组的管道上，需要安装动态平衡的电气调节阀来调节整个系统的水平衡。

2.3 合理设计空调

①空调系统新风的大小不仅与初始投资、运营成本和能耗密切相关，而且与人体健康状况密切相关。《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）详细规定，设计人员在设计过程中不得随意降低或增加成本。此外，对于人口密度相对较高的房间，应采用新风需求控制措施，根据室内CO2浓度减少或增加新风量，使CO2浓度保持在规定的卫生标准范围内。②当风扇盘管机组加设新的空调系统时，新风口应单独安装，或位于机组盘管风扇出口附近，而不是在风扇吸入部位接收新风，以降低新空气量或降低室内风机管的性能。③当室内有更多人或空间面积较大时，必须对温度、湿度进行集中控制。整体空调系统可轻松调节清新空气与回流空气的比例，并在有需要时，进行全新风的运行，从而获得更高的环保效益和节省能源，以及集中过滤和处理噪音的优点，集中控制空调区温度、湿度，设备集中，操作维修方便。④如果建筑空间的高度不低于10m，其体积超过10000m3。与全室性的空调方式相比，夏季分层空调系统可节省约30%的冷量，从而降低初始投资和运行能耗。但是，这种系统在冬季取暖条件下并不节能，设计者应该注意这一点。图2为暖通空调。

图2 暖通空调

2.4 复合玻纤板风管的应用

复合玻纤板风管是一种较新的空调供热系统节能工程，可有效应用于新产品的管道通风工程中。这些复合玻纤板风管的特点是与过去的产品进行了非常大的改革，主要是在以下领域：本产品的设计更加轻便，而且是管壁、保护层和保温层的集成，具有消声的功能。因此，这种新技术产品对当前广泛的暖通空调系统设计非常有帮助，对节能环保的应用更为有效。此外，值得注意的是，这类复合玻纤板风管不应在油性的介质中使用，而且这些复合玻纤板风管不适合用于户外建筑施工，复合玻纤板风管的应用场所与无机玻璃纤维风管的应用场所基本一致，同时，这种复合玻纤板风管还可以有效地改善工程进度，提高施工和使用效率。此外，在一些较为具体的有限条件下，复合玻纤板风管也可根据条件的特殊性被视为其他管道的衬套，并提供消声隔热，从而取代无机玻璃纤维空气导管或镀锌铁管。该产品技术的特点和用途可积极引入暖通空调系统的现代应用中，实现节能环保的设计目的。

3 公共建筑物

集中暖通系统基本符合传统的系统形式，与满足建筑节能要求不同的是，系统必须能够调节分室（区）的温度，并可为部分进行热量测量，而且供暖管道应沿南北方向布置。常规供暖系统有以下7种形式：①垂直双管系统，顶部供暖至底部供暖。通常用于4楼及4楼以下的建筑，这些建筑有标准的水平排水管，需要集中排气。当散热器有一个独立的恒温阀，根据水力平衡计算，该阀满足要求时，可应用于4层以上的建筑物。②下立式双管系统。通常用于4层及以下的楼宇，其水力状况较回馈为佳，但须注意解决好系统的通风问题，一般应在每个副手的水管上部或上部安装自动排气阀，或在有条件时在上部安装自动排气阀。该系统还可以应用于4层以上的建筑，如果在每个散热器组的水管上安装了两个恒温器，以满足水平衡的要求。③垂直单管系统，从上到下通过管道（或H装置分配阀）。通常用于5层以上的建筑，且立管层数不得超过12层。④垂直单管回馈系统。通常用于12层以上或4层以上的建筑。每个由一个双管系统组成的双管系统不应超过4级。⑤水平双管系统。这种系统通常用于低供暖水平的建筑中。回水管道可设在该层表面下、该层地面上或该层顶板下，应根据回水或上升系统进行设计，在同一建筑物内最好采用相同的布置顺序。在建筑物中，当需要单独调节散热器的散热量时，应采用水平单管系统随管过渡，否则可采用水平串联系统。⑥低温热水地面辐射加热系统。在公共建筑物如大堂、候车室、展览厅等，宜采用辐射加热或采用辐射加热作为补充。与散热器共用时，应考虑其对水温和压力的不同要求，必要时单独安装。高层建筑与区域供暖系统呈垂直方向，适用于静水高度超过50m或外部网络压力低于系统静水压力或散热器容量以上的系统的暖通系统。小区域系统的高度取决于室外热网的压力和散热器的负荷，在可能的情况下，应利用外部网的压力来降低高区域的负荷。当冷却剂是低温热水时，应使用板式换热器进行换热。⑦高层建筑供暖系统。如果热网的水压不能满足系统运行要求，或者热网的静水压力低于系统高度，热水温度较低，应采用直接供暖技术，使建筑暖通系统直接与外网连接。典型应用情况在多层建筑群中，有少量高层建筑为避免多层建筑压力过大，以供暖网络为基础确定多层建筑的压力，而高层建筑则可采用直接通信技术和多层暖通系统。虽然建设面积小，多在上层，但体积小或外网温度过低，建立自主换热站不经济，可单栋建筑、自主应用或多栋建筑联合应用直接供暖技术。高直线加热技术由专利高压泵技术和压力隔离技术组成，第一代产品的压力隔离断路器和电阻器，系统工作公开；在第二代产品中，压力隔板封堵，系统运行封闭，安装高度不受限制。

4 结语

从20世纪初开始，空调已成为家庭的一个基本要素。但随着空调系统的持续广泛使用，规模更大的航天企业开始意识到小型空调已经不能满足需求，并逐渐转化为暖通空调，暖通空调是一种具有自主操作系统的电器，并且本文的重点是对节能系统开发的一系列关键措施进行研究分析[1]。在我国，暖通空调设计技术与其他国家相比，有一定的发展距离，许多技术理念还比较落后环保。尽管近年来我国对暖通空调系统采取了新的政策和规定，但由于以往的技术理念和现状，标准和规范的实施仍存在一定的困难。但供热空调系统的节能是当前节能环保的主要内容。

从本文可以看出，在暖通系统采暖工程管理过程中，节能设计的控制对象是节能过程中的系统采暖工程一系列要素，而这就需要暖通系统供暖项目经理在节能设计过程中对所有资源进行优化，严格执行暖通系统供暖项目的规定。从而实现节能设计全程系统化、科学化管理和高效规划，达到最优的经济效益和社会效益。特别是由于暖通系统供热工程专业强度高，对其节能要求高，以致在节能设计过程中出现问题时，会产生不良影响，特别是至于暖通空调系统工程完成后的运作成本及其正常运作[2]。因此，为保证暖通空调系统项目的全面综合管理，需要对暖通空调系统项目的各个环节和因素进行详细综合的考虑，并制定规范化管理体系，为保证项目节能措施的正常管理，在不断分析供热空调系统节能项目管理经验教训的基础上，确定最佳节能方案是必要的，并将继续发展。