高层建筑暖通空调系统节能技术的应用

高层建筑暖通空调系统节能技术的应用

魏佳

魏佳天津市市政工程设计研究院天津市300000

[摘要]随着经济的不断发展，高层建筑工程占据着国名经济增长的首要地位。本文从建筑的节能设计、暖通空调节能系统有效运行的优化措施建议及空调系统能源利用的节能技术等几方面进行了分析。

[关键词]高层建筑；暖通空调；节能技术

一、前言高层建筑的发展，使得暖通空调系统得到了人们的普遍重视。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，其发展过程依然存在一些问题和不足需要改进，在经济不断增长的新时期，加强对高层建筑暖通空调系统节能技术的应用，对我国高层建筑暖通空调系统的发展有着重要意义。

二、建筑的节能设计1、注重建筑规划设计。设计过程中我们应全面考量当地环境的自然调节作用，进而通过规划布局的合理、全面充分考虑当地地形、风向、大气环流与太阳辐射等因素，使建筑的能耗处于一个较低的水平。(1)建筑群的规划设计，单体的平、立面设计和门窗的设置应考虑冬季利用日照并避开主导风向，夏季利用凉爽时段的自然通风。(2)体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。因此建筑平立面宜规则，不应出现过多的凹凸，控制体型系数在一个较低的水准上。

2、改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失。对于采暖空调系统而言，通过维护结构的负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的负荷的大小。改善围护结构的保温性能可从以下几方面着手。（1）控制窗墙面积比。由于外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35％一45％，因此，在保障室内采光的前提下，合理确定窗墙面积比十分重要。严寒地区各朝向的窗墙比一般不得大于：北向25％；东、西向30％；南向45％。（2）降低窗户传热和太阳辐射得热。提高门窗气密性和保温性能，以减少空气渗透和传导热量损失，采用适当的遮阳措施，减少阳光的辐射得热。（3）外墙采用节能保温墙体。经过多年的实际应用，证明采用该类保温系统的建筑，无论是从节能效果和减轻楼体自重还是居住的舒适程度，都是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术。

三、暖通空调节能系统有效运行的优化措施建议在高层建筑空调系统节能技术的有效实施中，暖通空调建筑系统应该实现相应的智能化控制，也就是将建筑内的全部设备集成为一个有效系统，使得整个系统中的相关信息数据能够实现共享，从而达到高层建筑中空调暖通系统的综合运用管理。在具体的空调节能系统的优化措施实施中，智能化建筑空调节能工程的设计优化相较于常规的建筑空调节能系统设计来说存在着相关优势，智能化建筑空调节能工程的优化设计使得各种系统结构以及参数能够找到最优匹配点。建筑暖通空调节能系统的整体效果可以在实现中达到最佳，从而使得整个系统的节能效率得到相应提升，系统的投资运行费用也相应降低。同时，智能化建筑空调节能工程的优化设计还能够对系统行进过程进行具体的定量化状态模拟，使得系统的控制环节相应地减少了，相对地，系统的可靠稳定性也得到了提升，降低故障发生的概率，使系统的实际输出达到一个最佳的效果。智能化建筑空调节能工程优化设计的目的是通过相关控制方案的具体优化实现系统的主动的智能化节能控制。

四、空调系统能源利用的节能技术1、自然冷源免费供冷技术（1）冷却塔供冷在夏季以外的过渡季节或冬季、在有些建筑物中仍存在冷负荷，可以在原有常规空调水系统基础上增设部分管路和设备、当室外空气湿球温度低到某个值以下时，关闭冷水机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。较常用的方式是在冷却塔供冷时，使用板式换热器实现冷却水和冷冻水系统的换热，保证了冷冻水系统的清洁和正常运行。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例。用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，可减少冷冻机运行时间，大大减少了供冷费用，其节能效果是显著的；还有效防止了冷却水温度过低无法启动的情况。冷却塔供冷技术在我国北方较寒冷地区应用较多。在夏热冬冷地区的气候条件下，也有部分建筑物的空调系统采用了该项技术，多集中在散热、散湿量较大的工业厂房、有空调内区的综合功能建筑以及大型超市等场所。

（2）新风免费供冷在有些建筑的空调系统中，需要大量引入新风以满足室内空气品质的要求。根据其新风引入方式，还可以通过在过渡季节和冬季直接引入室外的温湿度相对较低的新风来带走房间内所产生的各项热湿负荷，无需使用集中制冷系统，达到“免费”供冷的节能效果。在夏季时，利用夜间相对低温的新风，可以在非营运时间预先冷却室内空气。带走部分室内热量，减少白天工作时间的室内冷负荷。实现间歇性的免费预冷。

2、水源热泵和地源热泵技术（1）水源热泵水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源，或者人工再生水源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。该系统利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移.将蓄能水体分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源，即在冬季，把水体中的热量“取”出来。提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到水体中去。同一系统可实现三大功能：冬季供暖、夏季制冷和提供日常生活用热水。

地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，一般为10~25℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。系统运行过程中，无燃烧，无任何固态、液态或气态污染物排放，是“绿色”供暖的环境系统工程。水源热泵的污染物排放与电供暖相比，相当于减少70%以上。

（2）地源热泵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将低位能向高位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能空调系统。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地源热泵空调系统主要优点是：环保节能，利用可再土能源，可持续发展，一机多用，节省建筑空间，无需冷却塔和室外风冷部分，对建筑外观影响小，运行费用低，投资回报快，全年运行，节约电能。

3、太阳能在建筑空调节能中的利用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。在建筑外围护结构中还可采用太阳能集热墙，利用太阳能采暖。

五、结束语节能技术是高层建筑暖通空调系统的核心，今后，设计者们要加强高层建筑暖通空调系统节能技术的应用，通过不断的发展与技术创新，以环保、节能、高效、可持续性作为发展的终极目标，确保高层建筑暖通空调系统节能技术的发展。

参考文献[1]王燕，王爽.空调节能技术的应用与展望[J].才智，2010（36）：46-47.[2]杜金城.电气变频调速设计技术[J].中国电力出版社，2009，(4):31-35.[3]谭素梅.太阳能热利用系统的自适应模糊控制[J].东南大学，2012(3):141-142.[4]马洪亮.暖通空调节能设计研究[J].城市建设理论研究（电子版），2010(04):89-91.