高 巖

河南中科建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南鄭州 450000

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)一系列能源危機(jī)，節(jié)能環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)受到普遍關(guān)注。調(diào)查研究顯示，建筑能耗已經(jīng)占據(jù)總能耗的30%以上。因此，加強(qiáng)建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)具有重要意義。在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)師不僅要關(guān)注節(jié)能問(wèn)題，還要充分利用新型清潔能源，確保設(shè)計(jì)方案先進(jìn)科學(xué)。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，不僅關(guān)系到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能、空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，而且關(guān)系到熱回收與可持續(xù)能源的合理應(yīng)用。設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)掌握多方面相關(guān)知識(shí)，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的節(jié)能工程設(shè)計(jì)方法，并將其合理應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不斷提高設(shè)計(jì)水平，推動(dòng)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。文章主要探討暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工程設(shè)計(jì)[1]。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

1.1 節(jié)能環(huán)保

對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，溫度、濕度、風(fēng)速、平均輻射溫度以及勞動(dòng)強(qiáng)度是影響熱舒適指標(biāo)的五個(gè)基本要素。設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)合理確定各要素比例，做到巧妙組合，在不影響舒適度的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)師還可對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)性進(jìn)行利用，抵御室外氣候變化，確保房屋內(nèi)部形成一個(gè)舒適微氣候環(huán)境。設(shè)計(jì)方案不能太復(fù)雜，以免造成管材浪費(fèi)、增加施工難度與施工成本。

1.2 便于操作和管理

在確定暖通空調(diào)容量時(shí)，通常以全年最差的氣候條件為基礎(chǔ)。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備良好的調(diào)節(jié)能力，對(duì)全年負(fù)荷變化進(jìn)行有效適應(yīng)。此外，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，還要注重其操作與管理的便利性。隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，暖通系統(tǒng)管理人員數(shù)量也隨之降低，但是對(duì)其操作能力有著更高要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況確定是否采用自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性進(jìn)行論證。就大型暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，采用自動(dòng)化控制技術(shù)能夠大大降低人員工作量及管理費(fèi)用；如果閥門只需在季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)才進(jìn)行操作，則無(wú)需應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。一些建筑物由于需要租給不同單位，建筑內(nèi)部各部分的暖通空調(diào)系統(tǒng)使用時(shí)間不同，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)做到獨(dú)立控制、分別計(jì)算其運(yùn)行費(fèi)用[2]。

1.3 保證系統(tǒng)運(yùn)行安全

除了節(jié)能環(huán)保、便于操作外，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)安全性也有較高要求，這里說(shuō)的安全包括環(huán)境安全、防火安全、設(shè)備安全以及系統(tǒng)運(yùn)行安全等。針對(duì)易燃易爆工程，如煤礦廠房、武器彈藥廠房等，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)對(duì)其安全性進(jìn)行著重考慮，采取先進(jìn)、科學(xué)的防爆技術(shù)手段；針對(duì)鍋爐房，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其可燃性液體、氣體的泄露問(wèn)題進(jìn)行著重考慮，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵循防火設(shè)計(jì)規(guī)范，保證防火安全。除此之外，設(shè)計(jì)師還要考慮到暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障問(wèn)題可能會(huì)對(duì)重要物品、設(shè)備造成的影響，例如，在檔案館、文物館設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，不能將風(fēng)機(jī)盤管設(shè)置在吊頂，以免空調(diào)漏水損壞重要物品，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工程設(shè)計(jì)

2.1 加強(qiáng)熱能回收設(shè)計(jì)

2.1.1 熱回收裝置

余熱浪費(fèi)嚴(yán)重是導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)能耗偏高的重要原因之一。在空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置熱回收裝置，利用兩種不同狀態(tài)的流體以及熱交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)總熱傳遞，盡可能實(shí)現(xiàn)熱源或冷源能耗量的降低，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行室內(nèi)熱、濕轉(zhuǎn)換，以此實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷中占據(jù)較大比重，通常為總負(fù)荷的25%～30%。在空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，為了確保室內(nèi)空氣質(zhì)量，部分室內(nèi)空氣需要被排出，這就會(huì)導(dǎo)致部分能量被帶走，此時(shí)空調(diào)系統(tǒng)在處理新風(fēng)時(shí)又要消耗一定能量。因此，將能量回收裝置設(shè)置在空調(diào)系統(tǒng)中，可以利用排風(fēng)的能量對(duì)新風(fēng)進(jìn)行處理，新風(fēng)處理時(shí)需要的能量就會(huì)減少，同時(shí)機(jī)組負(fù)荷也相應(yīng)降低，從而提升空調(diào)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)階段，熱回收裝置通常包括兩種類型，即以轉(zhuǎn)輪式余熱交換器、板翅式換熱器、熱管換熱器、建筑結(jié)構(gòu)蓄冷（熱）為主的直接接觸式熱回收裝置；以熱回收環(huán)、熱泵系統(tǒng)為主的間接式熱回收裝置。相較于單一設(shè)備，綜合使用直接接觸式熱回收裝置與熱泵，能夠有效提升空調(diào)系統(tǒng)的熱回收效率。目前比較常用的聯(lián)合裝置包括熱泵和熱管熱回收、熱泵和轉(zhuǎn)輪式熱回收等[3]。

2.1.2 熱回收措施

首先，回收排風(fēng)余熱。對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)能量進(jìn)行充分回收、利用，用于處理新風(fēng)，實(shí)現(xiàn)新風(fēng)負(fù)荷的有效降低，這是一種主要的節(jié)能設(shè)計(jì)方法。排風(fēng)余熱回收包括兩種，顯熱回收及全熱回收。目前熱回收設(shè)備的種類很多，具體包括熱管式換熱器、轉(zhuǎn)輪全熱交換器、板翹式全熱交換器、板式顯熱交換器以及中間熱媒式熱交換器等。

其次，回收制冷機(jī)組的冷凝熱?，F(xiàn)階段，許多設(shè)計(jì)師逐漸開始關(guān)注制冷機(jī)組冷凝熱的回收措施，其相應(yīng)的熱回收設(shè)備可配合使用其他系統(tǒng)。當(dāng)熱回收設(shè)備和生活熱水設(shè)備配合使用時(shí)，制冷劑受到壓縮后進(jìn)入到板式熱交換器，此時(shí)制冷劑溫度很高，板式熱交換器的另一邊設(shè)置生活熱水，在制冷劑的加熱下，生活熱水的溫度能夠有效滿足人們的日常生活需求。如果制冷機(jī)組的冷凝器無(wú)法產(chǎn)生能夠充分加熱熱水的溫度，還可以將水源熱泵設(shè)置在系統(tǒng)中用作輔助設(shè)備，這樣住戶對(duì)熱水的需求能夠得到有效滿足。這種節(jié)能設(shè)計(jì)能夠消除空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的熱污染，不僅如此，生活熱水的能量來(lái)源于制冷機(jī)組的冷凝器，無(wú)需在房屋建筑內(nèi)部設(shè)置鍋爐等設(shè)備，燃料燃燒產(chǎn)生的污染問(wèn)題能得到妥善解決。因此，這種節(jié)能技術(shù)值得在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用[4]。

2.2 推廣使用可再生能源

首先，合理應(yīng)用太陽(yáng)能?，F(xiàn)階段，建筑對(duì)太陽(yáng)能的利用方式主要有兩種，即被動(dòng)式與主動(dòng)式。被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且無(wú)需其他輔助能源。也就是通過(guò)合理布置建筑方向、恰當(dāng)處理建筑構(gòu)件實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)能的利用方式為自然熱交換；主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑成本相對(duì)較高，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。在這種建筑中，太陽(yáng)能集熱器、泵、風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)熱器和散熱器等是其采暖系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)的主要組成部分。相較于主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑，被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的應(yīng)用市場(chǎng)更加廣闊。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)出現(xiàn)了許多新型節(jié)能技術(shù)，包括太陽(yáng)能光電板發(fā)電技術(shù)、太陽(yáng)能集熱板集熱技術(shù)等。

其次，合理利用地能。通過(guò)地源熱泵能夠?qū)Φ叵聹\層能源進(jìn)行利用，將少量電能輸入其中，能夠?qū)⒌蜏匚荒苻D(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為高溫位能，由此形成一個(gè)高效節(jié)能的中調(diào)系統(tǒng)，具備制冷、供熱的雙重功能。地能受環(huán)境影響較小，具有穩(wěn)定性特點(diǎn)，因此在冬季可以實(shí)現(xiàn)供暖，夏季可以實(shí)現(xiàn)制冷?？偟膩?lái)說(shuō)，大地在地源熱泵系統(tǒng)中其蓄能器作用，實(shí)現(xiàn)了暖通空調(diào)系統(tǒng)能源利用率的大幅度提升。

2.3 采取科學(xué)先進(jìn)的暖通空調(diào)系統(tǒng)自控技術(shù)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取自動(dòng)控制技術(shù)，既能有效滿足室內(nèi)溫濕度要求，又能減少人員工作量，消除多余的能量損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)也隨之發(fā)展。在暖通空調(diào)中央監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)的軟件體系，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并長(zhǎng)期對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，確保暖通空調(diào)系統(tǒng)始終處于節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)下；利用一氧化碳在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)最小新風(fēng)量進(jìn)行有效控制，不但能滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量要求，又能有效減少能源消耗；利用智能化計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能夠結(jié)合室內(nèi)濕熱負(fù)荷、室外氣候情況制定出科學(xué)、合理的溫濕度控制方案，同時(shí)不影響人們的日常需求；利用新型控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)暖通空調(diào)運(yùn)行效率的大幅度提升，比如，可對(duì)控制溫度進(jìn)行設(shè)定的產(chǎn)品——可編程恒溫控制閥，這種產(chǎn)品能夠利用程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、設(shè)定及調(diào)整。用戶可以結(jié)合自身需求，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，在確保熱舒適的基礎(chǔ)上減少能量消耗[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量有了顯著提升，暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，進(jìn)一步加劇了建筑能源消耗。在這種情況下，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，尤其是暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工程設(shè)計(jì)。在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)深入研究影響暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的各類因素，并利用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行控制，合理設(shè)置熱回收裝置，充分利用新能源，并將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，強(qiáng)化節(jié)能效果。在確保人們熱舒適的基礎(chǔ)上，盡可能降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，推動(dòng)綠色建筑發(fā)展。