摘要：隨著節(jié)能減排的推廣，民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計已成為當(dāng)下乃至今后設(shè)計人員應(yīng)該著重考慮的事情。本文分析了我國目前民用暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及問題，詳細(xì)論述了暖通空調(diào)設(shè)計中的節(jié)能要點(diǎn)，對其節(jié)能發(fā)展方向進(jìn)行了說明，希望能為廣大暖通設(shè)計者提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：民用建筑,暖通空調(diào),設(shè)計,節(jié)能,負(fù)荷

　　前言

　　近年來我國建筑業(yè)飛快發(fā)展，在世界能源危機(jī)不斷凸顯的情況下，減少建筑能耗勢在必行，據(jù)統(tǒng)計建筑能耗已經(jīng)占據(jù)社會總能耗的27％以上。有些地區(qū)已接近40％，且其總量呈逐年上升趨勢。能源總消費(fèi)量的比例已從20世紀(jì)70年代末的10％，上升到近年的27.48％，其中2/3為暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗。在建筑工程中暖通空調(diào)系統(tǒng)正慢慢的得以應(yīng)用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗也將進(jìn)一步增大，同時我國目前現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的能耗巨大。因此在暖通空調(diào)系統(tǒng)中考慮節(jié)能，意義十分重大。

　　一、暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題

　　我國建筑行業(yè)發(fā)展已經(jīng)有上千年的歷史，在古代人們就利用先天的自然條件建設(shè)了很多具有自然特點(diǎn)的建筑物，古代建筑師利用自然優(yōu)勢對建筑物內(nèi)部的通風(fēng)和取暖進(jìn)行優(yōu)化。由于現(xiàn)代社會的發(fā)展對建筑的需求量也越來越多，人們對通風(fēng)、采暖、空氣調(diào)節(jié)仍然采用大量人工方法，進(jìn)而加大了能源消耗量。

　　首先，在工程實(shí)施過程運(yùn)行管理中存在著一定的問題，例如在暖通空調(diào)施工設(shè)計完成后沒有對暖通空調(diào)日后的操作人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)就開始運(yùn)行，再加上很多操作人員根本不具備暖通空調(diào)基本理論知識，更不會根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致能耗加大。

　　其次，現(xiàn)代人們對環(huán)保節(jié)能意識的不斷提高，現(xiàn)有的節(jié)能方案與方法存在著一定的問題。由于國家提倡節(jié)能環(huán)保，因此出現(xiàn)了很多新技術(shù)、新方法，但是這些新的技術(shù)和方法存在這各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)我們面對眾多的環(huán)保與節(jié)能設(shè)計和方案，設(shè)計人員有時候無從下手。設(shè)計人員在缺乏對設(shè)計方案正確理解與評價方法情況下，使用錯誤的評價方法造成極其嚴(yán)重?fù)p失。

　　最后，在暖通設(shè)計、施工中存在的問題，很多非專業(yè)人員從事暖通工作，在施工中遇到調(diào)整方案問題根本做不到及時準(zhǔn)確的處理，最終導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)無法挽回的后果，給系統(tǒng)的運(yùn)行與管理留下未知的隱患。

　　二、民用建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計措施

　　（一）室內(nèi)設(shè)計計算溫度取值的確定

　　在工程設(shè)計中,往往由于業(yè)主對室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)要求過高或某些設(shè)計人員存有保守思想的緣故,在計算熱負(fù)荷時室內(nèi)設(shè)計計算溫度取值標(biāo)準(zhǔn)過高。室內(nèi)計算溫度的高低與能耗的多少有密切的關(guān)系。在冬季供暖工況下,室內(nèi)計算溫度每降低1℃,能耗可減少5%～10%左右；在夏季供冷工況下,室內(nèi)計算溫度每升高1℃,能耗可減少8%～10%左右。因此,為了節(jié)省能源,應(yīng)避免冬季采用過高的室內(nèi)計算溫度,夏季采用過低的室內(nèi)計算溫度。

　　對于實(shí)施分戶熱計量對流供暖的居住建筑，由于存在戶間溫差對流傳熱，從可靠性角度考慮，計算熱負(fù)荷時，臥室、起居室(廳)和衛(wèi)生間等主要居住空間的室內(nèi)計算溫度應(yīng)按相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提高2℃；但是，計算地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷時，由于在相同熱舒適條件下的室內(nèi)溫度可比對流供暖時低2～3℃，所以其室內(nèi)計算溫度的取值可按相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)降低2℃，或?qū)⒂嬎愫臒崃砍艘?.9～0.95的修正因數(shù)(寒冷地區(qū)乘以0.9,嚴(yán)寒地區(qū)乘以0.95)。

　　（二）合理的負(fù)荷計算

　　冷熱負(fù)荷是空調(diào)與供暖工程設(shè)計中最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),是確定供暖與空調(diào)冷、熱源容量,空氣處理設(shè)備能力,輸送管道尺寸等的依據(jù)。目前,有些設(shè)計人員在施工圖設(shè)計階段,往往不加區(qū)別地將設(shè)計手冊或技術(shù)措施中的單位建筑面積冷、熱負(fù)荷指標(biāo)直接用作確定施工圖設(shè)計階段空調(diào)與供暖冷、熱負(fù)荷的依據(jù),導(dǎo)致冷熱源設(shè)備裝機(jī)容量偏大、水泵配置偏大、末端設(shè)備偏大、管道直徑偏大的“四大”現(xiàn)象。其結(jié)果是工程的初投資增高,運(yùn)行費(fèi)用和能耗增大,給國家和投資方造成巨大損失。

　　在方案設(shè)計和初步設(shè)計階段,由于建筑設(shè)計還達(dá)不到給出詳細(xì)構(gòu)造、門窗尺寸等深度,不能滿足供暖與空調(diào)負(fù)荷計算的需要,所以,只能憑借經(jīng)驗進(jìn)行估算。為了使估算更加接近實(shí)際,遂推出了“設(shè)計指標(biāo)”這個概念。“設(shè)計指標(biāo)”一般都是根據(jù)大量同類工程的單位建筑面積冷、熱負(fù)荷的統(tǒng)計值,通過統(tǒng)計回歸求得的,具有一定的代表性。但是,在統(tǒng)計過程中普遍發(fā)現(xiàn),由于各個工程的實(shí)際情況千差萬別,所以計算得出的負(fù)荷指標(biāo)有較大差異,數(shù)值分布比較離散,回歸結(jié)果很難獲得理想的相關(guān)系數(shù)。因此,不得不采取分上、下限用兩條曲線來進(jìn)行回歸。必須承認(rèn),“指標(biāo)”只是一種粗略的統(tǒng)計值,在方案設(shè)計和初步設(shè)計階段,采用指標(biāo)進(jìn)

　　行估算,也是不得已而為之。在施工圖設(shè)計階段,已具備了進(jìn)行詳細(xì)負(fù)荷計算的充分條件。這時,再按指標(biāo)去確定負(fù)荷,顯然是不恰當(dāng)?shù)摹！豆�共建筑�?jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189—2005)中已經(jīng)明確規(guī)定必須進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項逐時的冷負(fù)荷計算,并列為強(qiáng)制性條文。

　　（三）供暖系統(tǒng)的設(shè)計

　　對于新建住宅，如果只允許各戶的供暖管道在本層套內(nèi)安裝而不允許穿越戶內(nèi)樓板連接時，供暖系統(tǒng)首先應(yīng)采用共用立管、分戶獨(dú)立循環(huán)的系統(tǒng)，然后在滿足室溫可調(diào)控、熱量（費(fèi)）可分?jǐn)偂⒐苈废到y(tǒng)簡單三原則的要求下，可設(shè)計成下列任一系統(tǒng)形式：

　　下供下回（下分式）水平雙管系統(tǒng)。管道暗敷在本層地面下溝槽內(nèi)或鑲嵌在踢腳板內(nèi)，局部過門處暗敷在過門溝槽內(nèi)。

　　上供上回（上分式）水平雙管系統(tǒng)。供、回水干管沿本層天花板下水平布置。

　　下供下回（下分式）全帶跨越管或裝設(shè)分配閥（h閥）的水平單管系統(tǒng)。供、回水干管暗敷在本層地面下墊層中的溝槽內(nèi)或沿地面明裝，或鑲嵌在腳踢板內(nèi)。地面上局部過門管道暗敷在溝槽內(nèi)。

　　放射雙管式（章魚式）系統(tǒng)。每組散熱器通過各自的供、回水支管直接與戶內(nèi)的集、分水器連接。供、回水支管均暗敷在本層地面下的墊層內(nèi)，并采取外加軟性塑料套管等保溫措施，以防地面開裂。

　　低溫?zé)崴�地面輻射供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)以工作壓力大于0.8mpa、溫度不高于60℃的熱水為熱媒，在加熱管內(nèi)循環(huán)流動熱地板，通過地面以輻射和對流的傳熱方式向室內(nèi)供熱。通常用的供、回水加熱管為化學(xué)管材，均暗敷在本層地面下的墊層內(nèi)。由于該系統(tǒng)供水溫度低，垂直方向溫度梯度小，室內(nèi)設(shè)計溫度取值標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，因此，舒適度高、也能效果明顯，一般建筑面積大于80m2的住宅宜優(yōu)先采用。

　　（四）適宜采用配有能量回收裝置的空調(diào)器

　　對于暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計中，經(jīng)常由于空調(diào)房間某些工藝要求將空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計成直流系統(tǒng)(如制藥廠此類房間很多)，其排風(fēng)和室外新風(fēng)之間的溫差在冬夏季很大，而這部分排風(fēng)又帶有一些污染物，所以不能直接進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，此時應(yīng)對排風(fēng)進(jìn)行顯熱回收。

　　1、制冷機(jī)冷凝熱回收。通常蒸汽壓縮式制冷機(jī)組或空氣源熱泵產(chǎn)生的冷凝熱熱量是機(jī)組制冷量的1.15～1.3倍，消耗大量電能只制取了空調(diào)用冷量，而把大量熱能釋放到空氣中，造成大氣熱污染和熱島效應(yīng)，若對此加以利用可制取生活熱水，而所增加設(shè)備費(fèi)用2年就可以回收。

　　2、空氣熱回收。對于有轉(zhuǎn)輪式、板式、板翅式、熱管式、中間熱媒式等，顯熱回收效率可達(dá)50%～70%，全熱回收效率可達(dá)70%～85%。按照《通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)范》的規(guī)定，符合下列條件之一時，應(yīng)裝設(shè)熱回收裝置應(yīng)當(dāng)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量≥3000m3/h的直流式空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8攝氏度時；同時應(yīng)當(dāng)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量≥1000m3/h，新風(fēng)比≥40%的空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8攝氏度時應(yīng)當(dāng)設(shè)有獨(dú)立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)。

　　三、民用建筑空調(diào)設(shè)計節(jié)能發(fā)展新方向

　　暖通空調(diào)的能量耗損較大，使用過程中會對周圍空氣造成不同程度的損害，由于空調(diào)系統(tǒng)中所使用的高品位、不可再生能源所引起的資源環(huán)境問題也日益突出，可再生資源和低品位能源的開發(fā)和應(yīng)用是解決此類問題的最好途徑，為此必須開發(fā)一些合理有效的可再生能源以緩解目前的緊張局面。

　　新技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為節(jié)能提供了一個新的方向，通過開發(fā)綠色能源技術(shù)，在暖通空調(diào)地中盡量使用新的綠色能源技術(shù)。如采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽能制冷供熱系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的有效利用，同時有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是值得在工程中推廣采用。利用當(dāng)?shù)丨h(huán)境能源，如在地?zé)嶝S富地區(qū)，運(yùn)用地?zé)嶙鳛榕�通空調(diào)消耗的能量資源，通過把地?zé)?冷)能和太陽能等可再生資源應(yīng)用于空調(diào)制冷，具有一定的優(yōu)勢，而且清潔無污染。地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量,包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作為冬季熱源和夏季冷源,是既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。這種技術(shù)已經(jīng)在國外得到廣泛的應(yīng)用，這種系統(tǒng)的暖通空調(diào)有著較大發(fā)展空間。雖然太陽能是最清潔的能源，但太陽能的利用技術(shù)還未得到深度研究，應(yīng)緊跟社會步伐，推廣應(yīng)用綠色能源技術(shù)是暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計人員的社會責(zé)任。

　　結(jié)語

　　暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計在整個民用建筑節(jié)能設(shè)計中占有重要地位，從設(shè)計實(shí)踐經(jīng)驗來看，筆者認(rèn)為設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)從節(jié)能設(shè)計的高角度出發(fā)全面考慮，將節(jié)能的思想貫穿于建筑領(lǐng)域的各個方面；同時所設(shè)計的暖通空調(diào)節(jié)能構(gòu)思應(yīng)當(dāng)在實(shí)際施工中能得以實(shí)現(xiàn)，以創(chuàng)造出原設(shè)計意圖的節(jié)能效果。

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　　本文選自國家級期刊《科技致富向?qū)А?/strong>，《科技致富向?qū)А冯s志是經(jīng)科技部和國家新聞出版總署批準(zhǔn)，由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會科普部、山東省科協(xié)主管主辦的國家級正規(guī)刊物，是ASPT來源刊、CJFD收錄刊，為中國期刊網(wǎng)（CNKI）全文收錄期刊、《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》收錄期刊。
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