建筑暖通空调的节能及优化处理研究

于欣

北京市设备安装工程集团有限公司，北京，100066

0 引言

随着改革开放的深入推进，我国不论是从国际地位还是从经济实力都有了翻天覆地的变化。最为显著的就是改革开放之后，我国在短短的几十年时间里，基本已实现全面现代化城市建设的初期目标，现在国家关注的重点是如何在初期计划上继续优化城市建设、升级民生改造。为了满足社会大众的需求，暖通空调入千家万户的计划已经全面开展与落实。暖通空调在建筑中的应用，一方面改善了人们的居住环境，另一方面也加速了能源的巨大消耗，这对环境保护而言有着较大的压力。尤其是在节能减排计划实施之后，暖通空调系统在建筑中的应用更应考虑这方面的设计与优化。在房屋建设中提升暖通空调的质量和使用效果，不仅可以降低能源的消耗，同时还可以提升人们居住的环境质量，这对于我国未来的发展有着非常重要的作用，因此值得推广。

1 建筑暖通空调概述

暖通空调系统是现代化房屋建筑的重要组成部分，其作用主要是对整套建筑的采暖、通风、空气、居住环境进行有效的控制与调整，从而实现绿色环保的品质要求。在实际的工作中，暖通空调系统的工作原理主要是通过冷热交替对房屋整体环境中的空气进行过滤、除湿、冷却等处理，在空气达到指定要求之后送入不同的空调房间。同时在不同的气候条件下，根据季节变化抵消掉房间中的余热和湿气，使整个房间满足正常的居住或工作情况下所需的温度、湿度等要求。

在早期的建筑暖通空调系统设计中，设计者主要采用定流量水系统，对设备末端的风量进行分档分区域调节，这种调节方式比较简单且很难完全实现暖通系统的精准把控。而现如今，随着技术的不断成熟，人们对环境舒适度的要求也越来越高，传统的定流量水系统已经不能很好地满足现代化的建筑要求。这时建筑单位利用风量系统和变水量系统，并借助相匹配的电动调节阀、风阀执行器等多种暖通空调控制设备，进行建筑环境系统温度与湿度的精准把控，同时再利用回收系统设备将通风系统输送出的物质进行能量转化，就可以全面实现建筑暖通空调系统的绿色、健康运行，真正意义上实现节能及优化设计目标[1]。

2 建筑暖通空调的节能与优化处理原则分析

2.1 节能减排原则

所谓节能减排主要是指在原有建筑暖通空调系统的基础上，对传统设备或技术进行优化，使能源消耗量降低、能源回收率提升的一种方式。建筑行业本身对能源的消耗就比较大，因此，相关企业和技术人员在处理暖通空调系统工作上，必须遵守国家要求节能减排原则，并采取必要的节能技术或措施来提升能源的使用率。同时，还要遵守建筑规范的相关要求，尽可能地降低设备运转过程中排放物对周边环境的污染和破坏。其次，要尽可能地利用空调系统中的传感器、温控器、调节阀、排放器等设备进行节能控制，并对这些设备进行不定期升级优化，从而达到节能减排的目的。最后，还要尽可能地使用一些自然能源，例如：太阳能、空气能、地热能等多种绿色可再生能源，这种方式可以大大节省传统建筑对电力能源、化石能源等的消耗，从而提升建筑暖通空调节能目标。

2.2 协调性原则

强调建筑暖通空调系统设计的协调性是建筑设计必须遵循的首要选择，其原因在于，建筑暖通空调系统不是单一的设备，它是由环境保护控制系统、温度控制系统、湿度控制系统、空气洁净控制系统以及通风与排气等多个系统组合而成，它具有一定的特殊性和复杂性。因此，设计人员在设计前就需要对整个建筑的多个环节进行考察，并根据考察结果进行针对性设计。首先，设计人员要全面了解整体建筑的特点，并对整体暖通系统进行详细的规划与分析。在充分了解各个环节基础上，结合节能减排的设计要求进行协调性设计，使每个环节都可以匹配相应的节能技术[2]。其次，要遵循各个控制系统的设计特点，明确空调系统与各个控制系统之间的关联，从而做到暖通空调系统与建设、环境融为一体。

2.3 循环再利用原则

在建筑暖通空调节能系统的设计中，除了要遵循节能与协调之外，还要遵循能源与物料的循环再利用原则。例如：在上述暖通空调系统设计中，将循环功能设计进去，并针对性增设多种应急处理措施，使整个循环系统成为一个良性的出入系统，使暖通空调节能利用率达到最高。

2.4 舒适性原则

暖通空调系统的设计最重要的一部分功能还体现在舒适性上，要知道建筑暖通空调系统最终的受众群体是民众。因此，整套的系统设计不仅要体现通风、保暖、除湿、排气、调节室内温度等作用，更重要的是要为人们的健康提供舒适、健康指数较高的空间环境，降低建筑本身对人体的伤害和对环境的破坏。

3 暖通空调能源消耗原因分析

3.1 暖通空调关键系统未能实现高效运行

众所周知，暖通空调系统是整个建筑体中的高能源消耗部分，因此，节能减排的前提是如何高质量地提升暖通空调系统的运行效率。在实际的暖通空调系统中，水泵、风机、冷机、除湿机等关键设备的设计往往与建筑物主体存在细微偏差，只要这些偏差存在于正常规定的误差范围内，设备的运行轨迹就不会被轻易改变。但是要是超出误差值就会导致很多的系统瘫痪，从而造成资源的严重浪费。

3.2 运行开关未能全面实现智能化管理

现代化社会当中，很多企业已将智能化节能技术应用到生产与建设的实操环节中，暖通空调想要更好地提升其运行效率，智能化开关切换装置就成为首选。首先，设计者要将智能化技术引进到暖通空调的全部开关上，从而提升开关运行的灵敏度。在实际的设计中笔者发现，开关的自由切换可以通过感测装置探测室内温度实现，当室内的温度过高或过低时，智能化探测装置就会发出指令来调节控制系统，这样就可以有效地避免传统开关造成的能源消耗或能源过度供应情况发生。但就目前现状来看，我国很多建筑企业在这方面的设计力度还有一定的差距，很多部分还处于半自动状态，因此就很难实现暖通空调系统全面智能化管理目标。

3.3 建筑结构设计缺乏合理性

在建筑设计中，其主体结构设计也是影响暖通空调系统能耗的一个重要因素。例如：室内主体结构设计方位不合理、室内采光不够、通风不畅、墙体承重位置不合理以及窗户朝向等，这些问题都是不容忽视的。在暖通空调设计上如果想要全方位实现节能处理，首先，要注意的就是主体墙面的设计结构必须符合安全性与稳定性。其次，玻璃幕墙的智能设计也要全面考虑能源均衡与环保节能的思想，如果建筑结构设计不合理那就很容易造成暖通空调系统能源外内流失不均，导致暖通空调系统的稳定性变差、能耗率增大[3]。

4 建筑暖通空调节能技术

4.1 热回收技术

现如今，热回收技术已经全面应用到建筑暖通空调节能系统的各个环节，而排风热回收则是目前我国建筑行业使用最为广泛的一种节能减排形式。在设计中，人们为了保证室内空气质量，一般在空调系统设计上增设排风系统，该系统可以很好地向室内输送一定的新鲜空气，并将室内的污浊空气向外进行转换使空气质量达到平衡。正常情况下，一般夏天室内温度会比较高，这时就可以采用排风系统进行新风输入，之后再与预冷装置进行转换从而实现节能减排系统降温。这种方式可以很好地降低新风系统的负荷压力，并将输送出现的热量进行回收，从而降低空调系统的能源消耗。

4.2 变频技术

变频技术是空调系统中最常见的运行形式，它不仅可以满足空调的正常使用，而且还可以提升整体暖通空调系统的稳定性与安全性。最重要的是，该技术可以对现有的空调系统进行优化，降低暖通空调系统的整体负荷[4]。以常用的变风量空调进行说明：当空调房的负荷值小于额定负荷指的时候，空调房中的温度传感器就会发出一定的信号，并将这些信号传递给房间变风量末端，变风量末端感知信号后会自动关闭或调节系统中的风阀开关，从而减少房间的送风量。同时，变风量末端中的风阀一旦变小或关闭会引起主干风管的压力增大，空调机组则会根据主干分管的变化使风机实现变频作业，风机变频的过程中会降低风机的使用功率，因此可以节省很大一部分的电力能源。

4.3 太阳能再生技术

太阳能作为一种新型环保能源，已经很好地应用到各个领域的发展中。对于建筑暖通空调节能而言，太阳能的使用可以很好地降低传统能源对建筑的危害，同时也可以实现绿色节能的建设目标。但是由于太阳具有一定的时间与天气因素限定，想要实现太阳的有效转化就必须在建筑暖通空调的基础上设计导热循环系统。与其他能源不同，太阳能供暖系统在设计上主要采用循环控制器、加热装置、集热器、换热水箱等系统设备对太阳能进行集中采集，并将采集到的光能转换成暖通系统所需的热能，之后依次输送到循环控制系统中与电子器对室内温度进行系统感应与控制。

5 建筑暖通空调的节能优化处理措施

5.1 在设备运行过程中进行节能设计

暖通空调想要提高能源转化率，就必须降低设备运行中的能源消耗。首先，要优化设备的流速设计，设备运行流速越快风机、水泵的运行速度就越快，这样能源消耗速度就越快。其次，强化温差系统设计。设计师在设计暖通空调系统中设计一个温差运行系统，这样不同的温差经过转化可以很好地降低水量的使用率以及其他能耗量。最后，在建筑暖通空调系统上设计一个可载能介质，这个介质需具备水资源、新风等资源的运输性能。在整个设备运行过程中，节能装置的优化和设计不仅可以提升空调系统的输送效率，同时还可以降低整个建筑通风空调系统过程中的能源消耗[5]，实现建筑暖通空调系统的设计优化。

5.2 强化建筑结构的合理性设计

首先，要提升建筑自身主体结构设计，明确暖通空调系统的安装位置。其次，合理布置室内外暖通空调系统的墙面结构和墙体承重力度，减少设计过程中的返工事件发生。其二，在原有基础上升级和优化传统建筑暖通空调系统结构，不断采用先进的技术与软件进行结构优化与改造，从而保证设计可以最大限度地展现节能理念。最后，实现智能化设计，要将建筑暖通空调节能设计与智能化、自动化技术相结合，从而提升节能系统的稳定性。

5.3 科学、高效地进行资源设计

随着全球自然环境的不断恶化，我国政府已将节能减排、绿色施工纳入了绿色建筑评估工作中。在这种趋势下，建筑暖通空调作为建筑施工中能源消耗最大的部分，首先，相关设计人员要对该系统中的空调系统、照明系统、暖通系统、排风系统等做出优化设计，要杜绝传统设计操作中可能出现的各种误差。其次，要减少设备在运行过程中的能源消耗，要结合实际情况进行针对性设计，从而提升资源的使用效率。最后，要科学、高效地进行资源配置设计，要将暖通空调系统的价值充分设计出来，从而为提升能源使用率、实现环境保护奠定良好的基础[6]。

5.4 强化地源热泵系统设计

建筑工程中，地源热泵系统主要被应用到暖通空调的使用中，该系统具有非常好的制热与制冷功能，它可以很好地发挥自身节能减排的优势，且对周边环境和空气没有太大伤害。因此，设计人员可以在原有地源热泵系统上，进行设备保护与升级设计，并提升该系统在建筑行业上的使用率。其次，还可以提升该系统与其他节能系统的结合力度，如：提升地源热泵系统在暖通空调运行系统中的使用概率，强化该系统与冷却塔的结合，优化该系统与太阳能采集技术和转化技术的使用率，从而真正意义上为我国建筑节能环保事业发展添砖加瓦。

6 结语

综上所述，现代化城市建设离不开建筑暖通空调系统，因此，作为设计人员必须根据时代发展不断提升我们的设计能力。要积极地对建筑暖通空调设计技术进行优化和升级，并不断地将节能技术、智能管控技术融入每个设计环节，从而真正意义上增强暖通空调节能设计的实用价值和经济价值。