摘要：本文从节能的角度上分析了建筑采暖通风空调在设计环节中存在的问题，如空调计算负荷过大；空调循环水泵选型过大等，并列举了一些暖通空调在设计中的节能措施。
关键词：设计；暖通空调；节能
前言
能源是人类社会生活和发展的物质基础，能源问题，是世界问题。
在我国，建筑能耗在能源消费总量中占比30%。建筑业已成为能耗最多的行业，而空调能耗占建筑能耗的50%以上。空调技术的发明，在大幅提高人类生活水平的同时，也大幅加剧了能源和环境负担。本文就如何在满足人们对空调使用需求的同时尽可能做到节能的问题上做个探讨。
（1）暖通空调的负荷计算问题。
设计冷负荷是设备选型的主要依据，准确计算建筑冷负荷对整个系统的设计非常重要。然而，目前国内的空调设计造成大量设备闲置。设计冷负荷取值过大是其中的主要原因，而冷负荷取值过大的主要原因如下：
首先，暖通空调的设计计算在《设计深度规定》有详细规定。然而，相当一部分工程设计没有暖通空调设计计算书或内容残缺不全。有些供暖设计，仅有耗热量计算，没有水利平衡计算和散热器选择计算；有些空调设计，不管房间大小，朝向，层次，所处位置（中间或端头）均按同一指标来估算夏季空调冷负荷与冬季空调热负荷，并以此来配置空调。单纯地凭经验估算，会造成负荷误差偏大，设计师为保险起见，往往会取用过大的参数，导致设计负荷过大。
其次，传统的教科书及设计手册中给出的空调负荷计算方法，不论是求维护结构的墙壁还是门窗负荷，其计算结果都是针对某一单独房间而言，而空调设备容量的依据是整个建筑的冷负荷。由于各房间朝向，位置，功能及其内部热源等情况不同，造成最大冷负荷出现的时间并不相同，因此建筑冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值。而据调查，我国部分设计人员在计算建筑冷负荷时，只是简单地将每个房间的最大冷负荷进行叠加，这种错误的计算方法不但普遍存在于各设计单位，而且存在于一些空调设计计算软件，致使很多设计人员难以判断这种设计方式的对错。
再次，在许多公共建筑，如文化娱乐、商场、餐饮、旅馆等，人员负荷和设备负荷不好界定，实际设计缺乏足够的设计依据，给设计人员带来因人而异的不确定性，也隐含了加大设备选型的可能性。
另外，也有部分设计人员不理解现场使用状况，如外墙、室内保温材料，门窗的材质。或单纯图省事故意忽略了此部分的影响。也有工程师出于对施工品质的怀疑：包括保温材料的保温性能是否达标，贴合是否严密，门窗气密性是否可靠，而保守地放大了冷、热负荷取值。
（2）空调循环水泵的选型问题。
作为空调水系统的传输动力，水泵的选型与整个空调系统的可靠性和能耗密切相关。水泵选型过大，不但会抬高系统建置和运营成本、浪费能源，还可能烧坏电机，缩短系统的使用寿命。然而，我国民用建筑暖通空调设计中空调循环水泵选型过大的现象却普遍存在，通常达到实际需求的两倍甚至四倍。原因如下：
首先，设计冷负荷偏大。设计冷负荷是选择设备的主要依据，计算结果远大于实际需求负荷，水泵型号自然就跟着选大了。
其次，系统循环阻力偏大。计算系统循环阻力时，由于设计人员经验不足，使得一些计算参数取值过于保守，造成循环阻力计算值偏大。更有甚者，在施工图设计阶段采用估算方法确定循环阻力，致使计算循环阻力比实际大一倍以上。
再次，系统静压问题。空调循环水泵的进出口承受相同的静水压力，所选水泵的扬程只需克服管道系统阻力即可。然而，有的设计者却把静水压力也计入该循环阻力之内，这当然会使循环水泵的容量增大很多。
再有，系统水利平衡问题。由于设计时不认真进行系统的水力计算，工程竣工后又未按要求进行全面调试，往往造成系统水力失调，出现冷热不均的现象。有些技术人员错误地认为造成此现象的原因是循环水泵的容量太小，结果只简单地采用加大水泵选型的方法解决了之，自然也就使水泵选型偏大。
（3）冷热源设备的选择问题
随着科技迅猛发展，空调技术日新月异，各种新技术、新设备层出不穷，冷热源的形式也日趋于多样化。有些暖通设计师没有与时俱进，只采用自己熟悉的老式空调冷热源设备进行设计，这就浪费了科技发展带来的的节能效益。
设计师在冷热源设备选择过程中，应该根据建筑的造价、建设规模、整体功能以及当地的气候条件、环境条件以及能源结构等诸多因素共同确定合适的机型。比如当地有工厂余热、区域供热系统等，可以考虑将其用作空调系统热源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如当地有一个相对完善、系统的天然气供应体系，便可以将天然气系统和当地的电力峰谷期协调配合起来使用。如果区域的能源形式相对比较复杂，也可以选择复合能源冷热供应系统。在建筑暖通空调系统中合理的引入工业余热，不仅可以充分利用当地资源，也可以达到节能的目的。还可以充分利用当地的太阳能、地热能、风能等天然的绿色能源，更有助于节能环保。
还有采用高效节能的暖通空调系统，如热电冷三联供系统；水源热泵中央空调节能系统；蓄冰空调系统；冷媒自然循环系统等高效节能系统。总之，需要综合考虑当地地理位置、能源结构、政策导向、城市规划、建筑规模等，选用最优的冷热源方案和设备。
（4）空调风系统的设计问题。
空调风系统的中耗能设备主要是风机，想要降低风机的耗能，可以从以下几个方面采取措施：
1.利用室外的自然风，减少风机的使用时间。比如采用夜间自然通风的方式，消除白天建筑围护结构和家具积蓄的热量，降低次日空调启动的负荷，减少空调机组能耗；同时通入的新风也可补充次日人员所需新风。
2.合理控制新风量，新风在进入房间前，尽可能对排风进行冷量、热量的回收。可在通排风出口安装热交换器，利用通排风余热收集技术，来预热加湿新风，或利用余冷来预冷新风，降低新风温度和湿度，以减小能耗。
3.采用变风量系统（VAV）。根据不同时间空调房间负荷的变化，末端装置将自动调节进入房间的风量，消除房间过冷过热情况，合理利用资源。如果建筑比较高的情况下，可以选择分层式空调系统。
4.采用变频调速风机。对风机采用变频控制，按按回风温度调节风机转速。用变速风机代替调节阀可以减少系统内部消耗，提高整机效率。
（5）维护结构的设计问题
在能源消耗飞速增长，供应日趋紧张的背景下，国家相继出台了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》、《公共建筑节能设计标准》等。并指出由于过去夏热冬冷地区不采暖，无空调，故对居住建筑设计的保温隔热重视不够，维护结构的热工性能普遍很差。使得该地区采暖、空调能源消耗非常大，造成资源浪费，环境污染，影响了国家可持续发展的步伐。因此建筑节能工作除了提高空调系统的能源利用效率，还必须改善建筑围护结构的保温和隔热性能。
主要措施如下：
1.采取必要的遮阳，隔热措施。建筑的屋顶，外墙与外窗传入室内的热量较多，建议多采用必要的遮阳措施。如选用遮阳板，双层玻璃等。屋顶采取隔热措施，如设置遮阳棚，屋顶花园等。
2.加强门窗气密性，减少窗、墙面积比。在保证人员新风的供给的前提下，采用气密性好的门窗。建筑节能中，窗的设计十分重要。据统计，在建筑物散失的热量中，通过窗散失的占25%~75%。
窗的设计需要满足以下条件：a.采光需求；b.绝热性；冬天使热量不散失到户外，夏天又不让太多阳光辐射吸收到屋内；c.建筑物的美观通风。窗的设计发展经历了单层窗、双层玻璃和镀膜玻璃等时期。目前最先进的超级节能窗，虽然价格比普通玻璃窗高50%，但从能耗角度计算，它的回收期只有2~4年。
3.改善建筑围护结构的保温性能。在供暖方式上，我国采暖地区居住建筑存在着由于施工问题导致的维护结构保温不佳，门窗气密性差，采暖设备效率低的情况，造成平均每年每平方米采暖能耗高达30.5KG。原因主要是施工技术人员对图纸理解不够或节能意识不足，但结果却是用提高能耗的方法解决了之。
结语
目前在我国，单位建筑面积的采暖能耗是气候条件相近的发达国家三倍左右。因此，暖通设计技术的提高迫在眉睫。暖通设计工程师只有因地制宜，综合考虑，不算提高专业水平和节能环保意识，才能更好地实现个人价值，助力我国的可持续发展.
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论文作者:郑晶晶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：负荷论文; 空调论文; 系统论文; 建筑论文; 节能论文; 水泵论文; 热源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;