暖通空调专业建筑节能论文

建筑能耗以采暖和空调能耗为主，占到建筑总能耗的50%以上。因此，各种公用及家用空调数量的激增，使空调耗能日渐成为能耗大户，空调节能已经成为建筑节能中刻不容缓的大事。我国抓建筑节能工作必须从现在做起，重点解决的是北方城镇采暖和大型公共建筑的能耗问题，在具体节能的途径上应该在优化建筑结构、降低采暖系统能耗、减少空调能耗等方面下功夫，从建筑节能的角度构建节约型社会。暖通专业在设计空调系统时，为了降低建筑的空调耗能，第一步就是要配合建筑专业确定建筑内外墙、屋面、地面及其他围护结构的建筑构成方式和使用保温材料的情况。其中，首先特别要注意的是控制好建筑的体形系数和窗墙比，体形系数、窗墙比越大，单位建筑面积对应外表面的面积就越大，相应的单位建筑面积对应的传热系数也越大，传热损失随之增加。体形系数和窗墙比又是牵涉到建筑造型、平面布局、采光通风等各方面因素，需要既能达到建筑师的创作意图并符合建筑功能，又能权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，尽可能地减少房间的外围护面积，使体形不要太复杂，凹凸面更不要过多，以达到节能的目的。不可否认，使用了节能材料的建筑初投资额会增加一些，根据有关资料的统计，欧洲一些国家以法律形式明文规定，建筑必须达到一定的节能要求，如法国与瑞典等国对建筑物的隔热型玻璃都有强制性规定，因而这些国家的节能技术与材料都比较成熟，使用也比较普遍，大批量的生产让成本不断降低。在西欧地区建设节能型建筑，成本一般要增加5％至10％。但节能型建筑的运营费用同时会大大降低，其运营费用大约只相当于普通建筑的70％。设计节能的暖通空调系统，如何减少一次高品位能源的利用是很关键的技术问题。如果能利用各种在土壤、太阳能、水、空气、工业废热中蕴藏着的无穷无尽的低品位热能，无疑是一种成功的节能措施，而热泵技术正是现阶段实现这个目标的最佳选择。它可以通过输入较少的高品位能源，把广泛存在于大自然的绿色低品位热能提高到可以在建筑用能的温度（如采暖及生活热水）。根据热泵系统的热力循环形式，通常将热泵分为蒸汽压缩式热泵、气体压缩式热泵、蒸汽喷射式热泵、吸收式热泵、热电式热泵等。其中，蒸汽压缩式热泵是在目前研究和使用最为普遍的方式，按照其使用的低温热源的种类，基本包含空气源热泵、地源热泵、水源热泵和太阳能热泵等四种类型。这些类型的热泵技术可有效地提高一次能源利用率，减少空调用能中高品位能源的消耗，但因其在不同状况下各有利弊，设计者应根据所设计建筑的地域特点和具体的设计情况以及甲方要求进行灵活的选用。在合适的地方，可以采用多种热泵耦合的方式提高效率和性价比。在设计建筑空调系统的过程中，设计者在其中各个环节都应该从细处入手，切实落实节能观念，规避一些不好的设计习惯。首先，在选择冷热水机组主机配备容量时，出于保护性参数的考虑，常常会将各空调系统的峰值叠加，然后再乘上安全系数，从而导致最后冷热水机组配备容量偏大，导致大部分时间机组在部分负荷下低效率运行，造成极大的投资和能源浪费。主机余量过大也会造成水泵等其他输送动力设备的容量过大，整个管路特性远离最佳工作点，以至于总体能耗过大；或者仅仅考虑到减小冬夏两季的新风负荷，而将新风口及空调机组的新风入口按照冬夏两季的风量设计，致使过渡季节仍需要开启冷水机组，也将使空调能耗显著增大。其次，在室内温度的设定上，由于盲目追求舒适性或者忽略了普通空调系统中的自控系统，将导致系统在实际运行中没有手段根据人员的变化和实际负荷进行必要的调整，致使供冷量、供水量和送风量都大于实际需求，由此造成大量的能量损失。再次，在水系统设计中应增加必要的控制手段，可在运行时根据流量变化与功率变化的关系，增大送回水温差，减小水流量，以降低水系统设备的能耗；可以采用变流量技术，改善水泵运行工况，使其保持在最高效率点运行，以达到节能的目的。最后，人们还需要重视冷热源的回收。空调系统能源利用率最大限度的提高也是实现空调节能的主要途径。现在，我国空调的冷热回收主要是通过在系统中安装能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，以达到节能的目的。在选择热回收装置时，应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际状况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑，以确定选用合适的热回收装置，从而达到花较少的投资回收更多冷热量的目的。换热器的布置形式和气流方式对换热性能也有影响，热回收系统设计要充分考虑其安装尺寸、运行的安全可靠性以及设备配置的合理性，同时还要保证热回收系统的清洁度。热回收设备可以与不同的系统结合起来使用，利用冷凝热节约能源。综上所述，节能建筑的设计是在设计理念上的改变，涉及到设计工作的方方面面，这里谈到的只是其中几个典型的问题，借鉴了不少的资料，希望设计者在工作中能够得到有益的启示。随着设备工艺技术的不断更新和设计理念的进步，我国的节能建筑会稳步迈向国际先进水平。

随着经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐。在特别炎热的夏天，我们都切身地体会到了电力的紧张。可以预见，这种状况在今后还会出现，并且会日趋严重。一、暖通空调领域节能的重要性和可行性随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，据统计在湖南省也达到。在城市远高于这个比例。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，用于暖通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。以湖南长沙地区为例，2003年夏季电力系统最大负荷大约为160万千瓦，据有关部门推算，其中空调系统的负荷就占了约60万千瓦。在最热的夏天，如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴湖南经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然，如果对长沙地区的空调系统和建筑系统采用节能措施，那么即使遇到今夏那样的炎热天气，长沙也不会超过现有电力系统峰值而停电了。二、暖通空调领域节能的途径与方法科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。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中央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，减少冷热损失我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维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维护结构的保温隔热性能。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空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。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PMV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、采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同 的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12~14度，而传统方式一般在18~20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。5、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统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。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。6、开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。三、存在的问题与对策要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但同时也存在许多问题有待于解决：1、暖通空调系统的设计管理问题如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此， 我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。2、暖通空调系统的运行管理问题除设计外，我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。为此 要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。3、新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题如前所述，采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的，并且已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。4、公众对空调系统作用的理解观念问题对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。5、使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益（如地源热泵空调系统），应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题（如地源热泵系统的地源热提取问题等），也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。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。