建筑暖通空调工程的节能减排设计方法之研究

发表时间:2021/8/10   来源:《工程建设标准化》2021年第36卷第8期   作者:龙永溢
[导读] 传统的建筑业普遍存在高耗能、浪费及污染较大的特点。随着可持续发展要求的发展,绿色环保越来越受人们的关注。
        龙永溢
        广东弘业建筑设计有限公司  广东省广州市510000
        摘要:传统的建筑业普遍存在高耗能、浪费及污染较大的特点。随着可持续发展要求的发展,绿色环保越来越受人们的关注。暖通空调的节能减排设计在建筑设计中的应用,可以有效降低建筑耗能,减少污染,强调与周边环境相辅相成,协调一致,为人们提供一个更加舒适空间环境,达到与周边环境协调发展的目标。而暖通空调是建筑中耗能较为严重的一部分,所以要实现可持续发展的目标则需要不断改进暖通空调设计技术,达到节能减排的效果。
关键词:建筑工程;暖通空调;节能减排;设计
        在我国提倡环保、可持续发展的进程中,人们对居住环境的要求不断提高,人们为追求居住环境的舒适度大量使用暖通空调,导致其排放和高耗能对环境造成及其严重的污染。因此对建筑暖用空调的节能减排设计势必需要符合可持续发展的要求,不仅可以满足降低对周边环境的干扰,最大限度的减少耗能,节省各种资源,满足人们对居住环境的要求,而且可以确保建筑业可持续发展,满足国家发展要求。因此,暖通空调设计必须要遵循节能环保可循环的原则。
一、建筑暖通空调工程节能减排设计应遵循的原则
        (一)设计要有全局观
        建筑暖通空调工程不单是传统的空调机组,而是集中供暖、采冷、通风及一系列相关的系统于一体,因此设计人员在设计阶段要有全局意识,应当将暖通空调需要实现的需求综合考虑,遵循整体性原则,充分理解暖通空调节能减排的具体意义和重要性,只有掌握了整体工程的设计要求以及功能需求才能找到真正的设计方向,进而达到节能减排的目的。其次,设计是为了更有计划的实施施工,施工过程中涉及的环节及影响因素很多,不可控因素也非常多,因此,设计人员在设计过程中不但要考虑节能减排的目标,还要将施工技术的可实施性考虑进去,否则会造成设计很完美而施工难度太大难以施工的尴尬现象。综上,设计人员要将暖通空调设计、施工及现场条件作为整体,进而提出更加合理的设计方案,以保证节能减排目的的实现。(图一,暖通空调节能设计)
        
        (二)合理节能原则
        节能是暖通空调工程节能减排设计的最基本的原则。暖通空调的使用是为了给人们提供一个更加舒适、轻松的居住环境,但是暖通空调是建筑中耗能较大的部分,所以如何在满足人们舒适度要求的基础上最大限度的实现暖通空调的节能减排设计是暖通空调设计的关键。暖通空调在运行时会消耗大量的电能,造成严重的资源浪费,而且在集中使用时间段,会造成巨大的用电负荷。因此,在暖通空调设计阶段,遵循合理节能的原则,就是在保证正常的使用功能及成本预算下,最大限度的实现建筑节能的原则,使建筑设计符合可持续发展的目标。现阶段,我国的不可再生资源以及对有一定污染性的材料的开发及利用,已经对自然生态环境产生了很大的破坏,甚至自然资源已濒临枯竭,所以在设计时,最大限度的遵循节能原则。
        (三)可循环利用原则
        在暖通空调的使用过程中,一般会排放出剩余的能量,造成了大量的能源浪费。为节约能源,实现绿色建筑目标,设计人员在工作中可以综合考虑严格遵循可循环利用的原则,将剩余排放的能源进行回收再利用,不仅可以提高能源的使用效率,还能减少资源的使用成本,以实现节能环保的目标。例如暖通空调的热回收功能可以将空调系统运行过程中产生的热量回收在利用,还有暖通空调的冰蓄冷功能,有效节约电能,降低运行的成本,达到节能的效果。
二、暖通空调节能减排设计现状分析
        (一)设计人员节能方面专业素养不足
        针对暖通空调节能减排设计方面的问题,设计人员对节能减排的认识不足或者理解还停留在片面的层面是导致节能减排设计无法功能无法完全实现的主要原因。有的设计及人员认为暖通空调要实现取暖及采冷就必须消耗大量的能源,且为了保证人们的居住适应性,就无法避免高耗能,因此对节能减排的设计认识不够。另一方面,建设单位虽然也想实现节能减排,但出于建设成本及施工工期的考虑,对节能减排的要求不是很高,设计人员也就忽视了对此的关注。最后,设计人员仅考虑实现节能减排的要求,却没有充分考虑现场的施工条件及技术方面,导致现场建设条件与设计不符,无法实现设计要求。
        另一方面,设计人员在进行暖通空调节能减排方案设计时如果没有对所需要的能源的数量有正确的计算预估,也会造成后期使用的能源浪费。对能源管理的方法的选择也是设计时需要注意的重点。其次,在能源利用方面推荐使用可再生资源,如果设计人员对可再生能源的认识和了解不是很足够,会导致能源利用不当,造成能源的浪费[1]。
        综上,暖通空调设计要真正实现节能减排首先需要建设单位资金及人力的投入,但就目前而言,节能减排设计虽然在使用期表现出很多的优势,但在建设期就需要大量的资金及时间的投入,但实际上建设单位都无法达到这些要求,及因此导致的设计人员的不重视,所以暖通空调的节能无法达到预期效果。其次,设计人员对节能减排的认识的欠缺和对可再生能源的认识不足也是其中很重要的影响因素。(图二,暖通空调系统安装)
        
        (二)节能技术与设计衔接问题
        随着我国经济及技术的高速发展,关于节能减排的技术也在不断创新改进,暖通空调方面的节能减排技术也有所创新,相关数据显示也确实在一些工程上应用很成功。但就目前而言,还有很多节能技术并没有很好的利用在工程上。主要是因为不同的工程建设条件以及施工要求不一样,因此需要设计人员根据每个工程的不同特点针对性的去做节能设计。另一方面,因为目前关于节能减排并没有统一的衡量标准,导致设计人员关于节能设计方案是否合理无法去衡量,所以在设计方案方面遇到了很多的问题,最终无法实现节能设计与现有节能技术无法很好的衔接,这就导致即使是再好的节能技术无法在建筑暖通空调工程节能方案中发挥作用也是无法达到预期的节能效果。另一方面,暖通空调工程的节能减排其实就是对先进的节能技术的有效应用,将节能技术与暖通空调系统完美融合,因此在设计时如果无法正确的应用节能技术,同样会引发各种问题,导致无法实现暖通空调工程的节能减排设计要求[2]。
三、暖通空调节能减排设计的实现方法
        (一)做好建筑保温
        暖通空调工程是为了对建筑内部空间进行供暖或者供冷,以满足人们对居住舒适度的要求。因此为达到节能减排的效果,首先要保证建筑具有良好的保温性能。建筑的保温性能和暖通空调的性能有很直接的关系,建筑保温性能差,散热或者散冷较快,暖通空调系统为达到预设的温度就会一直处于运行阶段,这就导致能源的大量消耗。因此设计人员在进行暖通空调节能设计时,首先要对建筑的保温参数及性能有充足的了解,在此基础上再计算系统运行时对能源的消耗数值,进而设计出满足该建筑节能减排的最佳的暖通空调设计方案[3]。
        (二)对自然资源的有效利用
        建筑暖通空调节能减排的设计可以充分利用自然资源,能有效降低其他资源的浪费。相较于传统的自然、不可再生能源,太阳能显示出其特有的优势。首先就是其可再生、供应数量多,而且不会对自然环境造成污染。在暖通空调设计中,将太阳能运用在建筑空调使用中,不仅可以实现暖通空调的使用功能,还能很大程度上节约能源。例如,在建筑设计中,设计人员可以在光照较好的地方敷设太阳能采光板,同时利用相应的设备将采集到的光能转化为热能,在经专业的设备传输到换热中心经处理后直接输送到空调的水循环系统中,冷水经过热能的热处理后用于建筑的供热,极大的减少了电能的消耗,从而达到节约能源的目的。太阳能可实现源源不断的供建筑采暖使用,且比较容易收集、对环境没有污染,是极好的绿色环保、可循环利用的自然资源。目前我国的太阳能采集、应用技术已经非常完善,所以实现建筑暖通空调使用是完全可以实现的。一方面可以最大程度的减少对自然环境的污染,另一方面,可以有效降低建筑施工单位的施工成本,从而提高企业综合效益,促进可持续发展目标的实现。
        另一方面,可以利用地热资源。暖通空调主要是解决建筑供热及制冷的问题,在建筑暖通空调设计中合理的应用地热资源,能有效实现节能的目的。地热技术是通过相关的技术将地热资源应用在建筑取暖。地热资源主要是影响土地的温度,而不会对环境、水质及建筑的地基产生破坏性影响。在北方寒冷的地方,通过在建筑内部敷设采暖管道设施,用来给建筑提供热量,是当今对环境及建筑影响较小的采暖方式。地热泵系统可以通过串联或者并联的形式将太阳能和地热泵系统连接以提供更多的热量,满足人们对居住空间采暖的要求[4]。地热资源不仅环保无污染,且地热泵不需要除霜,从而减少了部分热量的消耗。
        最后,需要说明的是在对自然资源的利用方面需要结合建筑的实际情况,将这些可再生的自然资源与暖通空调系统进行有机结合,以达到节能减排的设计要求。
        (三)冰蓄冷技术的有效利用
        冰蓄冷技术的应用极大的减少了建筑对电能的消耗。在空调设计中应用冰蓄冷技术,在夜晚电力低负荷情况下,制冰并将冰储蓄在存储装置中,在白天时通过冰融化产生的冷量释放以达到取冷的效果。冰蓄冷技术的优势在于可将能源实现阶段性的利用,不仅可以提高能源的利用效率,而且可以解决能源使用高峰期的能源缺口。现阶段,在国外以及发达地区,在空调中使用冰蓄冷技术已经相当成熟,且被广泛利用[5]。冰蓄冷技术已成为未来空调技术的发展方向,有效解决电能压力的问题,可以帮助实现建筑暖通空调工程的节能减排设计。
        (三)优化暖通空调系统的设计
        要达到暖通空调节能减排设计要求,首先要保证暖通空调系统是合理的。因为建筑提醒系数比较庞大,而暖通空调系统需要覆盖整个建筑,管线路由走向复杂,设备设施多,且各个设备设施的参数及使用的条件不同,因此在设计时需要考虑的方面很多。暖通空调系统的合理性是进行节能减排设计的基础,所以设计人员在设计暖通空调节能减排方案时,首先要对暖通空调系统的合理性进行核查。以保证暖通空调工程的质量。据相关数据显示,很多暖通空调系统的设计都是考虑的最大负荷,但实际的使用并未达到或者仅仅又很少的情况才能达到最大负荷,那么这种情况下就是不合理的,造成很大的能源浪费。
        (五)通过信息技术达到节能的效果
        在信息技术发达的时期,除了已经应用成熟的暖通设计软件外,新型的信息技术在节能设计方面也表现出了巨大的优势。例如一些节能分析、监测软件,可以针对不同的建筑形式、坐落方位、建筑窗墙比等因素针对性分析出其消耗能源的指标,从而计算出影响能耗的主要因素,通过这些数据,设计人员可针对性对建筑设计进行改进,以降低建筑的能源消耗。利用信息技术不仅可以节省大量人力物力财力,而且可以有效对建筑的能耗情况进行监测并分析,最大限度的节约各种能源,从而达到暖通空调工程节能减排的设计要求。

结语
        在国家大力倡导可持续发展的阶段,节能减排、绿色环保成为现阶段建筑业发展的主要方向。在建筑暖通空调设计中在保证实用性的前提下,综合考虑节能环保、可循环利用等要求,不仅可以实现保护环境、节约自然资源,促进节能技术发展、有效降低建筑施工成本的目的,而且可以为人们提供舒适、健康的居住空间,促进我国可持续发展目标的实现。
参考文献:
[1]建筑暖通空调工程的节能减排设计[J]. 住宅与房地产, 2019, No.548(25):84-84.
[2]刘龙涛. 建筑暖通空调工程的节能减排设计分析[J]. 建筑技术开发, 2019, v.46;No.421(19):158-159.
[3]高海波. 暖通空调中的节能减排优化设计分析[J]. 低碳世界, 2017, 18(No.156):178-179.
[4]康智. 实现绿色建筑暖通空调设计的技术[J]. 科技与企业, 2014.
[5]夏炜. 实现绿色建筑暖通空调设计的技术探讨[J]. 科技与创新, 2018, 02(No.98):165-166.
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