论工程设计暖通空调系统节能工程设计

摘要：暖通空调系统的节能不仅关系到人们的冷暖、健康、安全、工作效果和产品质量，还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染，是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。本文分析了暖通空调系统在节能方面存在的问题，探讨了暖通空调节能设计的途径与方法。
关键词：暖通空调；节能；设计 ；途径
随着我国建筑业的不断发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30％-50％，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响；在现今的国内建筑和交通的高速发展，节能的重点已从工
业逐渐转向建筑和交通。

一、暖通空调系统的重要性

我国在建筑节能方面基本还处于落后地位，以牺牲环保、大消耗为为代价以达到经济建设的基本要求，一些相应的规则还未出台。近些年来，伴随着经济的迅速发展,生活水平的逐步提高,人均居住面积也在不断增大,这就进一步激化了能源与环境与人类的供求矛盾。建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大, 据统计，其能源消耗以达到我国能源总量的27.6%,而暖通空调所消耗的能量也达到建筑能耗的30%-50%，且呈现逐年上升态势。因此，开发利用暖通空调系统节能是非常必要的。但建筑暖通空调节能系统是一个全面的内容，它贯穿于设计，施工，验收，运行，维护整个过程。这就要求系统中的每一个环节都要切实可行。

二、暖通空调节能设计的原则

1、以热舒适指标指导工程中的节能设计

影响热舒适指标的主要因素是：温度，湿度，平均辐射温度，风速，劳动强度。通过寻找这六者之间的合适比例，巧妙组合，达到舒适和节能的协调。同时恰当地利用房屋围护结构的热导性，抵抗室外气候的变化，使得房间内产生舒适的微气候管路系统设计要简单，这样管材消耗量少，而且便于施工，可以达到节省初投资的目的。

2、处理好整体和局部的关系

在一定的条件下，实行集体供暖，无疑会很大的降低能耗，但是也需要注意满足个人需求，不强求全面统一，这样对节能和控制的灵活性均有好处：a) 暖通空调系统应保证各个房间的室内度能独立调控；b) 便于实现分户或分室热量分摊的功能。

3、满足生活环境中的声光色的要求

尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境， 但是这三者同样是不可忽视的因素。比如人们居住的室内环境以暖色调为主，可以让人们心理上感觉到温暖，从而不必要需要较高的室内温度，自然也就避免了能源的消耗。

4、利用室内的通风量控制室内空气品质

节能设计中总的发展趋势是通风量应增大， 在这个过程中必然要解决的就是空气的质量问题， 消除空气中的细菌、浮游尘埃、异味等有害人体的物质，通过室内进排风合理的气流组织， 从而达到改善空气的品质，改善居住环境，节约能源的目的。

三、暖通空调节能设计的途径与方法

1、精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行

暖通空调系统特别是空调系统是一个庞大复杂的系统, 系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能"例如系统往往都是按最大负荷设计的, 而实际运行基本上是在部分负荷下运行, 如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求, 那系统的能耗是很大的"又如新风系统的设计, 系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量, 以最大限度地缩短主机的开启时间"可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用"

2、改善建筑维护结构的保温性能, 减少冷热损失

对于暖通空调系统而言， 通过围护结构的空调负荷占很大比例，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。适当增加墙体、屋顶的保温性能，可以减少通过这些围护结构产生的冷热负荷。例如： 采用新型节能墙体---小型混凝土空心砌块做墙体可有效减轻建筑物的负荷，其墙体传热系数K = 0. 54 W/ m2 ，比传统黏土实心砖墙节能一倍以上。根据权威部门对住宅围护结构的热工测试结果证明，住宅内热量有40%~50%是通过门窗损失， 所以应尽量采用密封性好、保温节能的新型塑钢门窗。

3、提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗

以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用,为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数, 如采用PM V 或SET* 指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能,据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30 % 左右。

4、加强可再生能源的空调系统的推广

随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统以及利用太阳能都是很好的节能措施。
（1）太阳能的热利用是目前建筑中利用太阳能的主要利用形式。它包括被动式和主动式两种形式。被动式太阳能房的结构相对简单、造价低、不需要任何辅助能源，通过建筑方位合理布置和建筑构件的恰当处理，以自然热交换方式来利用太阳能。它是太阳能建筑发展的主流。主动式太阳房结构较为复杂，造价较高，需要用电作为辅助能源。采暖降温系统由太阳集热器、风机、泵、散热器及储热器等组成。此外，太阳能集热板、太阳能光电板发电技术等先进技术已经在建筑节能领域得到广泛的应用。在建筑护结构中还可采用太阳能集热墙，利用太阳能采暖。
（2）地源热泵是一种利用地下浅层土壤的热资源，通过输入少量的高位能源（如电能）将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能中调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点，冬季把地能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖。夏季把地能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地源中。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
综上所述，暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。
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