建筑工程设计中暖通空调节能技术的应用分析

文／李骥 康圣工程咨询（上海）有限公司 上海 201100

1、暖通空调节能技术在建筑工程中的应用原则

暖通空调节能技术在建筑工程中实际应用上必须要遵循好以下基本原则：

第一是回收原则。暖通空调是一个非常复杂的系统，包含了数量众多的零部件，这些零部件发挥着十分重要的作用，在使用的过程中，一些零部件可以实现功能性相互替代，这就需要对这些零部件要进行回收，通过保养修复来实现重复利用，从而能够节省非常多的零部件资源，对于控制好相关的成本开支也非常的有帮助。在实际进行回收的操作中，需要结合零部件的功能及类型等分批次进行，从而切实提高回收的实际成效。

第二是循环原则。在初步回收的基础上，要对回收到的零部件进行充分的处理，从而满足再次利用的实际需要。将回收到的零部件应用到暖通空调节能技术当中，可以减少对相关资源的使用量，能够减少资源的实际消耗，这对于体现暖通空调的减排节能作用都有着重要意义。

第三是经济原则。通过大量的应用实践可以看出，暖通空调系统节能性相当明显，对于控制建筑工程的整体造价开支也非常的有帮助，这对于新时期我国建筑工程事业等的深层次发展都有着深刻的影响。

2、暖通空调节能技术是对国家碳中和及碳减排政策的积极响应

2.1 节能技术的具体概念和作用

节能技术的具体概念就是采用更加先进的科学技术，达到我们节约能源的目的，根据分析目前能源的使用情况来具体分析能源的消耗类型，走出能够节约能源的空间点，然后针对此处采取相应的科学措施减少能源的浪费，这样一来就可以达到节约能源的目的。碳中和概念中，碳的定义是一般是指,生产经营者在一定时间内直接或间接（包括与经营活动相关的所有活动）产生的二氧化碳或其他温室气体的排放总量，要实现碳中和可以通过植树造林（开源）、节能减排（节流）等形式，以抵消其碳排放量。暖通空调节能技术就是通过节能减排来实现对碳减排政策的响应。

2.2 节能技术与碳中和碳减排政策的关联

随着我国经济水平的不断提高，环境问题也越来越开始受到相关部门的重视，就我国当前的环境发展情况来看，我国的环境污染面对的形式还是相当严峻的。而且由于近年来我国经济高速发展的对应的碳排放量有了很大的提高，同时由于空调系统的普及导致氟利昂等制冷剂的大量使用，对我国上空的臭氧层浓度造成了较大的影响，我国上空臭氧减少了18%。平流层臭氧减少带给地球的最大危害是紫外线辐射量增加，当前世界不少地区地都出现了臭氧层空洞，对人类的生产生活甚至健康安全造成极大威胁。

政府颁布了相应的碳中和政策以及碳减排政策，就是以长远的目光保护自然资源及环境，实现长久的可持续发展。在这样的时代背景下，如果想要进一步落实这些政策，那么就要将节能技术和碳中和碳减排政策连放到一起。通过节能技术的有效应用，在节约能源的同时，减少对碳资源的使用，也就可以符合我国当前的碳减排政策。

在爆破设计中将预裂孔逐孔编号，通过测量现场放线获得预裂孔孔位实际高程，根据爆破设计计算出每个预裂孔的实际孔深，制成实际造孔参数表下发作业队并进行技术交底，作业队按造孔参数表控制预裂孔孔深。边坡特殊开挖段（如渐变段等），技术人员要逐孔进行计算，计算出各预裂孔的方位角、倾角及孔深，并在造孔过程中配合质检员现场校核各预裂孔的钻孔参数。预裂孔造孔严格执行“三定”制度。在钻机开孔前，对钻工进行详细的技术交底，严格执行“定机、定人、定岗”制度，对每个孔的孔深、倾角及钻孔责任人实行挂牌标示，做到责任到人。在每台钻机上设置有钻工作业明白卡，明确了钻孔工艺的程序和质量要求。

在东北地区，到了冬季以后，煤炭资源使用量骤然增加，二氧化碳的排放量也就会随之提高，像这样将煤炭直接燃烧取暖是对能源极大的浪费。在这样的基础上，应用节能技术就可以更好地符合碳减排政策的要求。总而言之，节能技术是对碳中和碳减排政策的积极相应，只有通过有效的节能政策才能够进一步减少碳的排放量，实现通往可持续发展的道路。

2.3 碳中和碳减排政策在节能技术中的体现

节能技术在碳中和碳排放政策中有着非常重要的体现。最明显的一点就是中央空调节能技术的广泛应用可以充分降低建筑能耗中暖通空调的能耗，通过控制电能的使用，也就可以进一步降低发电过程中燃烧煤炭或者其他能源给的碳的排放量。大多数空调在运行的过程中都会消耗大量的电能，而生产这些电能会造成大量的二氧化碳排放，通过各种新兴节能技术来控制能源的消耗，就可以在一定程度上减少二氧化碳的排放量，也就可以进一步落实碳减排政策。

尤其是近年来我国环境问题不断严峻，在第14 届三中全会中，政府人员针对降低碳的排放量进行了非常深刻的探讨，所以落实了相应的碳中和碳排放政策在降低碳排放量的过程中，通过应用节能技术可以减少大量能源的使用，而这些能源的过量使用就会造成二氧化碳的排放量增加，通过节能技术也就可以进一步落实碳中和碳减排政策。所以说政府的负责人员对于节能技术一定要提高重视程度，如果想要进一步落实碳中和碳减排政策，那么就要明确节能技术具体的作用在暖通空调的应用过程中，可以通过各种优秀的新技术来实现碳中和碳排放政策的落实。这不仅可以提高对暖通空调系统的效率，而且也可以进一步推动我国空调系统技术的革新。

3、建筑工程中暖通空调的关键节能技术

3.1 变频技术

在设计暖通空调系统上，电机设备较为常见运行状态是变频与定频运行，变频以自身的优势在暖通空调系统当中有着更为广泛的应用，表现出的节能效果也更加理想。所谓变频技术，就是指暖通空调实际负载因外在气象环境变化而出现波动变化时，通过对冷却器等的合理应用调节，确保能耗的持续降低，从而更好的符合节能降耗的标准要求。相关的研究数据证明，使用变频节能技术，能够取得超过30%以上的节能成效。同时，使用变频技术还可以与季节自然通风系统进行结合，使得建筑工程居住内部舒适程度明显提高，对于降低能耗自然也有着积极的作用。

3.2 BIM技术

在现代建筑工程中，BIM技术有着越来越广泛的应用，能够以可视化的方式对建筑工程进行动态化全过程把握。在暖通空调设计当中，使用BIM技术能够更好的服务于节能减排工作，依托BIM技术，可以对暖通空调设计等不同环节的数据信息进行全面收集、分析，从而提高对节能减排的实际控制成效，对于防控各种不可控风险问题都非常有帮助。通过计算机及相关软件的应用，能够对暖通空调设计等过程中获取到的数据信息进行全面分析，能够从数据上对空调能耗做出客观分析，从而满足了暖通空调节能技术的精准有效应用。除此之外，随着各种高层超高层建筑工程的增多，在应用暖通空调过程中，产生的数据信息会海量化增多，实际应用分析的难度都会增加，也会对暖通空调节能技术应用带来干扰。为此，将BIM技术应用到暖通空调设计等诸多环节中，可以对建筑工程有更加精准全面的把握，这对于优化不同环节的设计等都是非常有帮助的。

3.3 大温差系统及大数据智能系统的技术

（1）大温差系统

所谓的大温差系统，是相对当前国内的中央空调在设计的过程中供回水温相差5 度而提出的概念，中央空调在送风、水温差大于常规温度差时，就可视之为大温差系统。大温差系统在空调整体的设计理念中具有较强的节能意识，可以通过加强系统的冷量输送过程中载冷剂的温差进而降低其输送设备能耗来提高空调系统的整体效率。其主要原理如下（以冰水供回水温度由7 ～12℃变为6 ～12℃为例）：

根据逆卡诺循环原理及冰机设备厂商相关经验，主机冷东侧蒸发温度每降低1℃，主机的能耗上升3 ～4%；

而对于水泵，温度上升1 摄氏度，整体循环流量变为原先的5/6，若不考虑水泵扬程变化，理论上水泵整体能耗降低16.6%，若考虑扬程变化，理论上水泵整体能耗降低40%。

由此可见，当整个空调系统中冰水泵能耗量占比较大时，节能效果显著。

而且近年来随着我国经济水平的不断提高，对于人员在生活生产过程中对建筑内的环境的要求也就越来越高，通过大温差系统的应用可以提高系统整体的经济性，无论是从空调的设计角度，还是从实用角度来说，都具有较强的节能意识，空调节能方面也有着相对的优势。

在空调大温差系统中，通过大温差可以加强空调内部的水循环效率并且减少水泵的使用费用，通过减少空调内部的管道尺寸，达到节约资源的目的。在设计中央空调冷却系统的过程中，也可以适当的减少冷却塔的尺寸，来推动空调的进一步节能，而且也可以减少空调的占地面积，如果冷却水的温度比常规水温度高出2℃时，就可以减少4%的运行费用。

（2）大数据智能系统

应用大数据智能系统可以进一步调节空调的节能效率，空调系统的运行是一个动态的过程，冷水机，冰水循环水泵，冷却塔，塔水循环水泵等这些设备的运行状态都会对系统的整体能耗有影响，因此保证每个设备高效的运行，对空调系统的整体能耗有重要意义。在计算机人工智能技术快速发达的时代，如果能够利用智能自控系统来控制空调的运行，就可以进一步帮助用户节约能源。就我国目前空调的实际发展情况来看，在冷却机组以及冷却水水泵部件上可以适当的安装自动控制系统，它的应用原理主要就是通过大数据技术，再加上人工智能技术，对整个空调机内部的情况进行自我控制，利用传感器感受到周围环境当中的温度，通过结合历史数据经验以及动态外部气象参数的计算，得出最优调节策略，以此来达到节约能源的目的。在我国很多空调系统当中都安装了大数据自动控制系统，通过大数据基础就可以广泛地利用传感器收集周围环境当中的温度，最后再反映到中央在利用人工智能技术对温度进行调节，符合周围环境对于温度的需求，这样一来不仅可以进一步节能，也可以提高人们生活的舒适性。

4、暖通空调节能技术在建筑工程中的应用

4.1 科学应用自然风

在暖通空调系统中，现代建筑工程整体能耗中，其外部结构对能耗情况有着直接性的影响。为此，在推动暖通空调设计过程中，需要树立综合观念，将平面图等都纳入到考虑中去，例如，在夏天的时候，要对光照的时间进行合理减少，最大限度对户外的风进行利用，而在冬天寒冷时段，就需要对光照进行最大限度的利用。夏季时利用烟囱效应实现建筑内自然通风。过渡季节建筑核心区域温度较高时也可通过引入自然风来降低内区温度，提高建筑环境内部空气质量的同时，营造舒适的温度环境，同时也避免了开空调造成的能源消耗。冬季时多加利用余热回收系统，利用全热交换器将排出的废气与引进的新风进行热交换，提高能源的利用率。对于现代建筑工程来说，在进行建筑围护结构热工性能的实际合计当中，材料是关键性的影响因素，需要严格按照国家及行业的标准要求进行选择性操作，要优先选择低传热系数等的材料类型，充分考虑建筑工程的实际情况，除此之外，要牢固树立现代园林理念，要在建筑工程周围进行一定数量的绿色植物栽植，这样不仅优化了建筑工程所在区域的环境，而且还能够推动节能减排真正的落到实处去。

4.2 合理设置室内设计参数

（1）合理设计参数：在进行室内设计的过程中，实际需要考虑的参数内容非常多，常见的有清洁度、温度等，对于指导空调负荷的科学精准计算都有着非常好的帮助。结合相关的理论研究，在夏天使用空调的时候，设定的温度只要提高1℃，这样就能够将空调的实际负载下降7%-9%，这对于节能减排都是非常有帮助的。在进行现代建筑工程施工建设中，需要对室内的设计参数进行有效精准确定，这样才能对室内产生的耗能问题予以有效解决，才能真正满足不断时段的温度需求。（2）空调系统要合理设计。在实际对空调系统进行设计及安装当中，要高度重视每一个组件，这样才能确保安装的科学合理。（3）设备类型合理选择。在对设备进行选择之前，要综合考虑建筑工程的实际情况，并结合相关数据信息做出判断，以此来指导设备的选择。同时在空调负荷的选择上要与建筑工程温度调控等直接联系，这样才能实现资源的有效合理利用。

4.3 暖通空调节能技术应用存在的问题和解决措施

通过对相关建筑工程的调查研究，可以发现暖通空调节能技术在实际应用上也很容易碰到各种问题，常见的有以下几个方面：第一是较为严重的噪音问题。暖通空调的安装是一项非常复杂的系统工作，很容易出现问题，这些都会增加暖通空调噪音问题的出现，对于后续的使用者都会带来不同程度的影响，伴随着时间的流逝，空调自身也会由于噪音而受到很大的影响，增加了空调质量问题发生的可能性。为此在暖通空调安装中，要确保国家及行业安装标准要求落到实处去，突出对噪音的控制，合理使用各种减少噪音等的材料设备。第二是水循环问题。在对暖通空调进行施工操作中，很容易出现冷却系统循环不良的问题，导致这种情况出现的原因较为复杂，施工工序不够合理等都是诱发因素。在该问题的实际解决上，要充分考虑水压、温度等影响因素，从而对管道进行科学合理的连接，这样才能更好的保障管道质量。在建筑工程施工中，还需要对暖通空调安装的坡度等进行科学把握，确保出口阀安装到位，这样才能确保水循环的顺利进行。 第三是良好的维保运营。暖通空调系统是一个充满变化的系统，若只是一味地追求高效的系统而忽略了后期的维护保养，同样会造成高效系统的低效运行，浪费能源。良好的维护保养，如冷却塔定期加药除藻、主机除垢、水泵定期检修、末端设备过滤器换季清洗等，在提高能源利用的同时也大大提升了设备使用寿命。随着科技发展，越来越多的设备厂商开始着手高效节能系统的布置，可以实现整个暖通空调系统的动态监测，以实现系统高效运行。

4.4 大温差系统的应用

根据初步的理论推断表明，大温差系统一定程度上升高了冰水主机的能耗，但由于流量变化而导致的水泵能耗降低的效果更加明显，当水泵能耗占整个空调系统比重较大时，对整个系统来说整体能耗是下降的。因此大温差系统是一个可行的节能技术研究方向。

大温差冷水系统可以有效降低冰水的循环水量，在末端需求负荷不变的情况下，减少冰水循环水泵的扬程及运行费用。与此同时系统管道的尺寸也可以适当减小，节约初投资。通过放大冷却水供回水温差，冷却塔进水温度提高时冷却塔换热效率更高，这样冷却塔选型也可进行优化，设备尺寸可以适当减小，从而降低对建筑面积的占用，当冷却水温度比常规水温高 2℃时，可节省设备投资约10%～20%，同时运行过程中减少设备运行费用3%～7%。国内已有这方面的文献，这说明采用冷水大温差运行的经济效益是非常明显的。

结语：

综上所述，当前阶段，暖通空调技术在建筑工程中得到广泛应用，对我国绿色环保城市的建设起到推动作用，但在具体的应用过程中仍然存在着噪音和水循环不良的问题，所以在今后应继续加强研究，不断提升暖通空调技术的应用水平和效率，在暖通设计工作中，相关技术人员应不断学习新的节能技术的应用，充分发挥出节能技术的作用。