建筑暖通空调系统节能优化设计分析

建筑暖通空调系统节能优化设计分析

何军寿   张小静

山东省建筑设计研究院有限公司 山东大卫国际建筑设计有限公司   250000

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。为了满足人们对于建筑环境舒适性与健康性的要求，当前大部分建筑工程中都配备了暖通空调设备，该设备可以调节室内温度，并实现室内空气的循环。结合暖通空调运行的实际情况来看，在传统的运行模式下，暖通空调长期处于最大运行功率，这会增加系统运行能耗，浪费大量的电力资源，不符合现代建筑行业的绿色发展理念。所以，在对建筑暖通空调进行设计时，需要加强对节能技术的应用，采用科学的节能设计方案，全面降低建筑暖通空调运行能耗水平，推动建筑行业向节能环保方向发展。

关键词：建筑工程；暖通空调；节能设计

引言

建筑暖通空调系统是建筑工程最为重要的组成部分，其运行质量直接关系到使用者的舒适度。城市高层建筑物中设置的暖通空调系统、电力照明系统，这些设备消耗了大量的能源，使得建筑消耗能源超过了工业生产和交通物流的能源消耗量，成为社会能源消耗的首位，引发电力短缺，因此建筑物暖通空调系统能源消耗问题日益受到人们的关注。为了更好地缓解电力供求矛盾，改善能源消耗结构，降低能源浪费，研究建筑暖通空调系统的节能设计是绿色建筑和环保建筑的必然要求。

1暖通空调系统节能设计概述

暖通空调系统节能设计是基于与常规暖通空调系统实现功能设计的情况下，满足室内技术参数温度、相对湿度、气流组织、新风量、噪声等要求；目标系统运行载荷，满足系统载冷流量、压力、温度等要求，系统实现安全、稳定、可靠运行达到节能。系统节能设计是通过合理的建筑结构设计、系统设备功能设计、空调冷热源机组产品节能设计、控制系统设计及使用管理制度等要素，综合、科学组合实现；暖通空调系统主要是由冷热源机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、末端装置、盘管风机、空调风柜、空气处理机组、新排风系统等组成。系统通过消耗能源介质转换，实现供热制冷达到室温的目的，通过科学、高效的节能设计将每一构成要素降低消耗能量或最大限度低耗，提高整个暖通空调系统全年综合能效比，从而实现系统初期节省投资，降低造价，运行使用节能，使用增值。暖通空调系统节能评价应贯穿于设计阶段和运行阶段。

2建筑暖通空调系统节能优化设计策略

2.1变频节能技术的应用

变频技术具有节能效果显著的优势，能够按照传感器获取的环境温度数据，对实际运行功率进行调节，从而达到节能的效果。相比于传统的暖通空调系统，变频节能技术可以节省能源30%以上；变频节能系统的运行稳定性较好，可以保持设备运行的稳定性，与常规的暖通空调系统相比而言，变频节能技术可以减少设备的故障率，延长设备的使用寿命。将变频节能技术应用在建筑暖通空调系统中，主要包括以下几项应用方式。（1）变频空调系统。变频空调系统是一种采用变频节能技术的空调系统，可以根据室内温度的变化自动调整空调的制冷和制热效果，其核心在于按照室内温度的实际情况，对制冷或制热功率进行调整，以满足环境需求为基础，避免空调设备长期处于最大的运行功率状态，从而降低暖通空调运行能耗。（2）变频风机系统。变频风机系统是一种采用变频节能技术的风机系统，能够根据室内温度的变化对风机转速进行调整，在室内空气质量下降的情况下，风机系统会自动增加风速，从而提升室内空气流通速度，保持室内空气的清新度和舒适度；反之，在运行一段时间后，室内空气质量提升，风机系统会自动降低风速，从而减少室内空气流通，所以能够有效降低能源消耗，达到节能的效果。

2.2冷热源选择

具有节能作用的冷热源包括空气源热泵系统以及地源热泵空调系统。其中空气源热泵系统是借助热泵技术对周围空气中的热量进行收集并通过设备将热量通过供暖系统传递至室内，以达到供暖的作用，该系统具有效率高、安装简单、节能效益明显的特点。地源热泵空调系统是利用地下一定深度的常年恒温状态来达到改善室内温度的目的，地底一定深度的温度为恒定状态，可利用该技术在寒冬将地底的热量转送至室内，在夏季利用地底的低温降低空气温度达到降温作用，该方法具有污染小、清洁度高的特点。

2.3太阳能热泵技术的应用

太阳能热泵技术是一种利用太阳能热能和热泵技术相结合的系统，其利用太阳能热能作为热源，通过热泵技术将其转换成高温热能，再将其输送到建筑暖通空调系统中，从而实现供暖、供冷和热水供应的功能，该技术具有高效、节能、环保、安全等优点，适用于各种建筑类型和地区。太阳能热泵技术具有高效节能的优势，可以有效降低建筑暖通系统运行能耗，提升资源利用率，且具有环保、安全的优势，主要是以太阳能作为热源，不产生二氧化碳等污染物，对环境基本无害。且该技术还可以实现低温供热、低温供冷，在使用过程中对人体安全无害；同时，太阳能热泵技术具有适应性广的优势，适合用于各种建筑类型和地区，可以实现供暖、供冷和热水供应的功能，具有较强的适应性和灵活性。将太阳能热泵技术应用在建筑暖通空调系统中，主要是可以实现供热、供冷以及供热水三种功能。在供热过程中，将太阳能转化为高温热能，从而减少对电力能源的消耗，还能够与地暖系统进行结合，使建筑室内环境温度更加舒适；在供冷过程中，通过制冷剂蒸发吸收热量，利用热交换器降低水或空气介质的温度，并将其输送到制冷终端，最后通过冷风的辐射降低室内温度；在供热水过程中，主要采用热水集热的方式，利用热水提升室内空气温度，还可以与太阳能光伏系统相结合，实现太阳能电能和太阳能热能的双重利用。

2.4能源回收技术的应用

能源回收技术是节能减排的有效手段。在建筑暖通设计中应对能源回收和再利用技术进行合理的安排，例如在制冷空调的设置中除新风系统外，为保证室内外空气压力平衡需设置排风系统，而热回收装置可对排风进行热回收，对新风系统管道进行预冷，可一定程度上降低空调系统的制冷量，降低能源消耗。

2.5水系统节能设计

水系统一般由冷冻泵、冷却泵、冷却塔、末端风机盘管、风柜及管道、阀门等组成一个闭式或开式环路，输送系统载冷剂进行能量转换。该系统可采用如下步骤实现节能设计：（1）通过科学对系统管路布局不断优化，简化路径设置，准确计算水路沿程阻力损失，选择合适的水泵扬程，避免扬程过大，增加能耗。（2）水泵、水塔电机根据系统需要设置定频+变频智能结合使用，如两台以上循环泵组系统。系统循环水流量根据工程特点，定频定流量+变频变流量控制，避免大流量小温差。采用上述两种方式，水系统泵组及冷却电机节能率约占其额定功率15%。（3）供冷网管压力、流量均衡设计，除了增设必要的压力平衡阀（水力平衡装置）外，注重管网整体与局部的流量分配，如区域间采用同程管网或同程管网与异程网结合，以达到冷量均衡，温度场舒适，减小投入大功率机组运行，节省能耗。（4）减小供冷管网的冷量损失。在满足设计压力的情况下，冷冻管材可以选择导热损失小的U-PVC管替代热镀锌管，降低冷水输送过程冷量损失。（5）相关测试验证，提高供回水温度，网管冷水输送过程冷量减小损失10%~15%。

结语

综上所述，本文简要阐述了建筑工程中暖通空调设计的概念，并提出并总结了多项节能技术的应用措施，希望可以对建筑设计领域起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升建筑节能水平，推动我国建筑行业向节能环保发现发展。

参考文献

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