賀宇坤

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

眾所周知，建筑業(yè)發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，因此我國(guó)始終都將發(fā)展建筑業(yè)作為一項(xiàng)重要任務(wù)。而近年來(lái)，隨著能源緊缺問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，如何在發(fā)展建筑業(yè)的同時(shí)減少能耗、節(jié)省能源成為了一項(xiàng)重要研究課題。基于此，有必要針對(duì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)深入研究。

1 建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1 功能達(dá)標(biāo)原則

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中必須要充分遵循功能達(dá)標(biāo)原則。暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑電氣系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要功能是為建筑室內(nèi)提供采暖和進(jìn)行通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)，所以無(wú)論對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行任何方面的設(shè)計(jì)，前提都必須要確保其達(dá)到相關(guān)功能標(biāo)準(zhǔn)。并且，由于不同建筑物和不同房間的采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，所以建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)還必須要與具體建筑物和房間的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，在此基礎(chǔ)上不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善和優(yōu)化，以為用戶創(chuàng)造更加舒適和節(jié)能的環(huán)境。

1.2 綠色環(huán)保原則

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中必須要充分遵循綠色環(huán)保原則?！肮?jié)能”與“環(huán)?！蓖ǔ２环旨遥诠?jié)能的同時(shí)可以提高環(huán)保效益，同樣在環(huán)保的同時(shí)也可以提升節(jié)能效果。尤其是自黨的18屆五中全會(huì)提出“綠色發(fā)展”理念后，建筑業(yè)的發(fā)展也必須要以綠色發(fā)展為基本理念。由此可見(jiàn)，綠色環(huán)保原則對(duì)于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在綠色環(huán)保原則下進(jìn)行建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅可以提高綠色能源利用率、減少排放，并且還能夠促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 經(jīng)濟(jì)適用原則

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中必須要充分遵循經(jīng)濟(jì)適用原則。之所以要對(duì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，一是為了節(jié)省能源，二是為了減少能源花費(fèi)以降低成本，但如果為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的而導(dǎo)致成本增加的話，則無(wú)疑是本末倒置。所以，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能方法，而不能一味為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的而采取成本高昂的措施或工具。

1.4 以人文本原則

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中必須要充分遵循以人文本原則。“以人為本”是科學(xué)發(fā)展觀的核心，是以實(shí)現(xiàn)人的全面發(fā)展為目標(biāo)，重視人的需要，強(qiáng)調(diào)對(duì)人的充分尊重、理解和支持。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)本質(zhì)是為建筑中的“人”提供服務(wù)的一個(gè)系統(tǒng)，所以在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以人文本原則，盡量滿足人的基本需求和尊重人的個(gè)性。

2 建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

2.1 應(yīng)用地源熱泵技術(shù)

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用地源熱泵技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。地源熱泵可將低品位熱能轉(zhuǎn)換為高品位熱能，其主要是以各類水資源(地下水、水庫(kù)水、江河湖海水等)和土壤源充當(dāng)冷熱源。同時(shí)，地源熱泵還能夠通過(guò)吸收建筑本身的熱量來(lái)降低其溫度。地源熱泵裝置具體又有三種類型：地埋管型、地下水源型、地表水源型。其中，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中最常用的當(dāng)屬地埋管型，其包括埋管和換熱器兩部分，主要原理是通過(guò)介質(zhì)循環(huán)來(lái)進(jìn)行傳熱?？偨Y(jié)而言，地源熱泵的特點(diǎn)主要有以下三點(diǎn)：一是可再生性特點(diǎn)，地源熱泵的夏季降溫與冬季供暖功能均是利用可再生能源實(shí)現(xiàn)的；二是環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，地源熱泵對(duì)自然環(huán)境的污染小而且可節(jié)省大量電能；三是便于維護(hù)特點(diǎn)，地源熱泵的部件多是布置在室內(nèi)或者地下，且少有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，多為自動(dòng)化部件，耐久性好，壽命長(zhǎng)，便于維護(hù)。此外，基于我國(guó)南北方土壤熱量程度不平衡的現(xiàn)狀，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用地源熱泵技術(shù)之時(shí)，應(yīng)靈活地根據(jù)不同地區(qū)的不同氣候特征來(lái)對(duì)熱泵供熱進(jìn)行調(diào)整。

2.2 應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。在變頻節(jié)能技術(shù)下，當(dāng)暖通系統(tǒng)的負(fù)荷出現(xiàn)增加時(shí)，可以根據(jù)荷載的實(shí)際情況，借助水泵及變頻調(diào)節(jié)設(shè)備等來(lái)適當(dāng)減少能量的生成，從而節(jié)省能源。根據(jù)相關(guān)研究顯示，通過(guò)在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，約能夠使建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約45%的能源消耗。舉例冷凍水泵進(jìn)行分析：冷凍水泵在正常運(yùn)行的情況下，其余量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到12%，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下其往往都保持著最大水流量，而受季節(jié)溫度變化影響，其實(shí)際負(fù)載往往會(huì)低于預(yù)定負(fù)載，基于此，以往一般需要將溫度設(shè)置在8℃左右，從而大大增加了能耗；但應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)后，則能夠智能化管理冷凍水泵流量，以減少能耗。

2.3 應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。余熱循環(huán)技術(shù)是一種新型節(jié)能技術(shù)，其主要原理是基于熱傳遞效應(yīng)、借助循環(huán)系統(tǒng)，使余熱從某部分傳遞到其他部分。將余熱循環(huán)技術(shù)應(yīng)用到建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中，既能夠顯著減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗，又能夠顯著減少暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染。由于動(dòng)力系統(tǒng)與熱傳輸系統(tǒng)的回路各不相同，因此其能夠有效避免在熱傳遞過(guò)程中液體受放射性影響而產(chǎn)生動(dòng)力回路污染。

2.4 優(yōu)化熱工性能

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化熱工性能，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的最重要功能之一是保溫，為保證建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)充分發(fā)揮出保溫功能，往往需要消耗大量能源；基于此，若想減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗，則需要設(shè)法減少其保溫能耗。在實(shí)踐中，首先需要充分考慮各種溫度影響因素，如建筑朝向、形體系數(shù)、保溫性能等；其次需要積極應(yīng)用各種新型保溫材料和保溫技術(shù)，例如可以在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用地板輻射采暖技術(shù)，并合理選擇門(mén)窗材料，以優(yōu)化熱工性能，減少熱量損耗。

2.5 設(shè)法減少能量傳輸損耗

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)設(shè)法減少能量傳輸損耗，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。通常在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中需持續(xù)性應(yīng)用某些能源，這些能源在傳輸過(guò)程中往往會(huì)受各種因素影響而發(fā)生許多損耗，從而引起能源浪費(fèi)。針對(duì)該問(wèn)題，應(yīng)采取相關(guān)措施減少其能量傳輸損耗，以節(jié)約能源。具體來(lái)說(shuō)，首先，應(yīng)合理選用保溫性能良好的材料；其次，應(yīng)利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)時(shí)計(jì)算室內(nèi)空氣參數(shù)，并據(jù)此對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)；再者，應(yīng)優(yōu)先選擇輸送性能良好的系統(tǒng)，最大化提高系統(tǒng)輸送能力；最后，還應(yīng)盡量減少管路材料用量并縮短管線距離。

2.6 優(yōu)化暖通自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化暖通自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。暖通自控系統(tǒng)的主要作用是對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)和控制，當(dāng)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)應(yīng)用了暖通自控系統(tǒng)后，其節(jié)能效果會(huì)得到更明顯的提升。在具體設(shè)計(jì)中，一般除應(yīng)用螺桿式冷水機(jī)組的區(qū)域外，均可采用一次泵負(fù)荷和冷熱源側(cè)定流量系統(tǒng)，在供回水總管內(nèi)和回水管上分別設(shè)置壓差旁通裝置和電動(dòng)二通閥，在新風(fēng)管、排風(fēng)管及回風(fēng)管上設(shè)置溫濕度傳感器與電動(dòng)風(fēng)閥。再者，暖通自控系統(tǒng)可采取多工況空調(diào)運(yùn)行模式來(lái)對(duì)風(fēng)機(jī)和電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、減少能耗。

2.7 將供熱、采暖、通風(fēng)技術(shù)與節(jié)能技術(shù)有機(jī)結(jié)合

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)將供熱、采暖、通風(fēng)技術(shù)與節(jié)能技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。就供熱、采暖、通風(fēng)技術(shù)這三類技術(shù)本身而言，它們的應(yīng)用能夠顯著改善建筑室內(nèi)環(huán)境，但另一方，三者的能源消耗也通常較高；不過(guò)，若是將三者與節(jié)能技術(shù)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用的話，則能夠在保證它們基本功能的同時(shí)，有效節(jié)省能源。在實(shí)踐中，首先在供熱技術(shù)的應(yīng)用中，可以塑料外殼管道取代過(guò)去的輸配管道，從而提升熱保溫效果、擴(kuò)大適用范圍、節(jié)約成本；其次在采暖技術(shù)的應(yīng)用中，可以地?zé)崮?、太?yáng)能等清潔能源的應(yīng)用取代傳統(tǒng)電能供暖方式，從而節(jié)省能源、減少碳排放量；再者在通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用中，可以新風(fēng)轉(zhuǎn)化模式取代風(fēng)機(jī)盤(pán)管直接接通新風(fēng)模式，從而提升通風(fēng)效果、保證二氧化碳濃度達(dá)標(biāo)。

3 建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

過(guò)去一些建筑中往往是采用散熱器等供暖設(shè)備來(lái)進(jìn)行單一供暖，而散熱器等供暖設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行能耗較高且空間布置難度較大，既不利于節(jié)約能源，又容易給建筑使用功能造成不利影響。因此，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)。一般常用的供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)措施是：在供暖系統(tǒng)中同步配置散熱器與空調(diào)，使兩者進(jìn)行主次供暖；同時(shí)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與實(shí)際供暖需求，對(duì)供暖管路的布局方案進(jìn)行合理優(yōu)化，盡量縮短管路距離，優(yōu)先選擇立式單雙管布置形式或者垂直隔斷布置形式。通過(guò)供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，既能夠大大提高熱能使用效率、減少能耗，又具有供暖效果好、成本低廉、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

冷凍水系統(tǒng)的能耗占建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的較大比例，因此冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)乃是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重中之重。冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的基本思路是：通過(guò)合理調(diào)整水泵運(yùn)行工況以提高其負(fù)荷變化適應(yīng)能力，使其能夠在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況下有效滿足實(shí)際運(yùn)行需求。具體的冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)措施主要有：控制閥門(mén)開(kāi)啟度、設(shè)置變頻水泵設(shè)備、優(yōu)化多水泵葉輪直徑、調(diào)整冷卻塔設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等。在實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況綜合運(yùn)用多種冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)措施，以使之節(jié)能效果達(dá)到最優(yōu)化。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

通風(fēng)系統(tǒng)是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，因此在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是不容忽視的一方面。在具體的通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)形式進(jìn)行合理選擇。首先，當(dāng)建筑面積較大時(shí)，宜優(yōu)先采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，并設(shè)置變風(fēng)量末端裝置，從而根據(jù)實(shí)際需求來(lái)有效調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)各區(qū)域與房間的送風(fēng)量，減少風(fēng)機(jī)與制冷機(jī)組的運(yùn)行能耗，達(dá)到良好的節(jié)能效果；其次，針對(duì)高大空間建筑，可基于送風(fēng)射流卷吸原理進(jìn)行分層空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即在垂直方向上將建筑區(qū)域劃分為一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，分層面為送風(fēng)口中心線，分層面上部為非空調(diào)區(qū)域、下部為空調(diào)區(qū)域，由于非空調(diào)區(qū)域的溫度比空調(diào)區(qū)域的溫度高，所以兩個(gè)區(qū)域會(huì)持續(xù)形成對(duì)流與輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷，起到節(jié)省冷量的效果；再者，結(jié)合實(shí)際情況靈活應(yīng)用單區(qū)、雙風(fēng)道及多區(qū)再熱等通風(fēng)系統(tǒng)形式。此外，在通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中還應(yīng)積極采取多元化通風(fēng)手段，例如通過(guò)調(diào)整建筑外窗的數(shù)量、分布位置及面積占比等來(lái)進(jìn)行通風(fēng)節(jié)能；在過(guò)渡季節(jié)采用自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)等方式來(lái)進(jìn)行通風(fēng)節(jié)能。

3.4 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能設(shè)計(jì)

建筑本身的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，也在很大程度上影響著建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗水平，若建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能良好，則能夠大大減少能源消耗。目前在我國(guó)最常用的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)是外墻保溫技術(shù)，其具體又有無(wú)機(jī)保溫砂漿外墻保溫、膠粉聚苯顆粒外墻保溫、聚苯乙烯擠塑板外墻保溫、膨脹聚苯板薄抹灰系統(tǒng)外墻保溫、聚苯板澆筑成型外墻保溫等多種類型。通過(guò)合理的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能設(shè)計(jì)，既可以顯著降低建筑的采暖負(fù)荷，又能夠滿足建筑室內(nèi)環(huán)境的溫度調(diào)控要求，從而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，必須要充分遵循功能達(dá)標(biāo)原則、綠色環(huán)保原則、經(jīng)濟(jì)適用原則以及以人文本原則；具體的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)措施主要有應(yīng)用地源熱泵技術(shù)、應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)、應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)、優(yōu)化熱工性能、設(shè)法減少能量傳輸損耗、優(yōu)化暖通自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及將供熱、采暖、通風(fēng)技術(shù)與節(jié)能技術(shù)有機(jī)結(jié)合等；而在實(shí)踐中應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行供暖系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能設(shè)計(jì)。