论高层建筑暖通空调节能设计

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　　摘 要：高層建筑暖通空调节能力度将会影响到城市的经济发展问题，节约能源也是促进经济快速发展需要处理的问题之一，它影响着城市的能源利用问题。因此，相关部门必须要降低高层建筑暖通空调的能源消耗，加大暖通空调节能的力度，提高节能降耗的综合指标，在引进国外的新节能技术的同时要做到推陈出新，借鉴外国的新技术，更好的促进我国高层建筑暖通空调的发展。本文对高层建筑暖通空调节能设计进行了探讨。
　　关键词：高层建筑；暖通空调；节能设计；措施
　　1 引言
　　节能环保作为现代高层建筑系统设计发展的主流，已经成为当今社会共同关注和研究的重点问题之一。对于高层建筑的节能设计来说，暖通空调系统的节能具有重要的地位。因此，对于高层建筑中暖通空调的设计，要以节能环保为主要出发点，对系统的设计进行优化，以提高能源利用率为主要目的。
　　2 高层建筑中暖通空调的基本类型
　　2.1 全空气暖通空调系统
　　此类型的暖通空调系统主要针对的是以空气为媒介对空间温度、湿度进行调节的系统将组合式空调机组作为主要的调节设备，通过空调机组对高层建筑中空气的调节达到调节建筑内部温度与湿度的目的。全空气暖通空调系统优点是对于空气的除湿能力较强、设备较集中易于管理、对于居住者的影响较小还有节约能耗等。缺点也较为明显，因为“全空气”的特点因此需要截面较大的空气输送系统，对于不同用户的不同需求，满足起来较为困难。
　　2.2 空气—水暖通空调系统
　　空气—水暖通空调系统主要是采用水和空气两种介质来完成对空气中热量和湿度的搬运过程，此类系统通常结构较为简单，维护和保养工作比较轻松，在对空气进行转换的过程中，除湿效果好，制冷迅速，已经成为越来越多的高层建筑的选择。同时空气一水暖通空调系统也存在着主动制热效果差，对于单一用户对空气的设置反应较慢的弊病。
　　2.3 全水暖通空调系统
　　全水暖通空调系统主要依靠水为介质来调节室内空气的温度，对于高层建筑整体设计和施工的密闭性要求较高。通过冷水系统和热水系统的交替使用，能够灵活地控制室内的温度。缺点在于由于对于空气的湿度调节能力较差，施工成本较高，对于楼层中门窗的气密性不佳的情况下会有较多的能源损耗。
　　2.4 地源热泵系统下的暖通空调系统
　　地源热泵系统，是将地源热泵接入到暖通空调的制冷塔和供暖系统中。需要对建筑内温度进行降温处理时，通过地源热泵吸收的地层的热量作为能源提供个冷却塔，对空气中的热量进行处理；在需要制热时，地源热泵的热量直接连入建筑的供暖系统，将热量直接供给建筑供暖使用。作为近几年新兴的可再生能源系统，地源热泵具有高清洁、可再生、能源利用率高等优点，目前已经被国内越来越多的建筑设计所应用。尽管地源热泵本身属于清洁能源，但是在应用的过程中仍然存在着一定的问题：南北所需温度情况不同，导致对土壤收放热量有差异会形成土壤温度的失衡影响到周边的生态平衡，目前通过使用冷却塔散热的方式已经开始逐步解决对地层放热的问题；在建筑过程中，地源热泵本身会受到市场供求关系的影响，通常在地源热泵建设的过程中需要大片的场地来完成地源热泵系统的打井埋管工作，而越来越紧缩的施工场地也成了限制地源热泵发展的一大因素。
　　3 高层建筑暖通空调节能设计的措施
　　3.1 有效利用室外新风
　　对于空调系统的节能设计来说，正确利用室外新风是一个行之有效的节能方法。对于冬冷夏热的房间，室内空调系统的能源消耗会伴随室外新风量的增大而增加。房间用途的不同，对新风量的取用也会有所差别。要合理有效的最少取用新风量，首先就要禁止在空调房间内吸烟的行为。这也是很多设有空调系统的公共场合禁止吸烟的原因之一，这样可以减少新风量，从而降低空调能耗。而对一种内部发热量较大的高层建筑，如会场、大商场等，在冬季对室内冷风的需求较大。对此，可充分的利用室外的新风，将其引入进来，减少室内空调系统的负荷，以达到节能的目的。
　　3.2 减少输送过程中的能耗
　　对于空调系统的耗能而言，输送过程中的动力能耗占有很大的比重。动力能耗主要是指在系统输送过程中风机和水泵对电能的消耗量。对于此方面的节能，可以通过减少系统的阻力和减少输送的流量来实现，另外，也可以同时将风机和水泵的工作效率加以提高。具体措施如下：
　　（1）采用大温差的供回水。对于空调系统的冷热能供回水或者送回风，采用大温差节能的方法可以取得明显的效果。在进行节能型空调系统的设计时，可以在保证空调精度和施工工艺要求、保证人体感舒适和监控的基础之上，尽量将供回水或者送回风的温差加大，以辅助空调系统降低能耗。需要注意的是，供回水或者送回风的温差在8℃以下为宜。
　　（2）控制流速为低速运行。在空调系统中，水泵和风机运行的耗能与管路传送系统中的流速的平方呈正比例的关系，所以控制流速为低速运行可以减少水泵和风机运行的能耗，从而达到节能运行的目的。同时控制流量的低速运行，对促进系统水力工况的稳定具有很好的积极作用。
　　（3）空调运行采取变风量的方式。对于很多公共场所，如高层建筑中的大型商场、影剧院等，其人员流动较大，建筑内部结构开间较多，负荷的变化较大。对其空调系统采用变风量的空调运行方式，可以根据室内负荷的需要进行送风量的增减调整。采用这种方法实现按需供给的同时，还能够因热损失的减少，使送风量减少，从而使动力系统的能耗也得以降低。据统计结果分析，如果实际送风量减少到满负荷风量的一半时，对其运行的电流能耗可减少约26%，那么一年中使用变风量送风的方式要比定风量送风方式使用的能耗要少很多，节能效果表现良好。
　　3.3 采用现代化自控技术
　　暖通空调系统采用现代化自控技术，不但能够满足建筑室内温度、湿度的控制要求，并且可以减少暖通空调的热量损耗。近年来，网络技术、计算机技术和电子技术的快速发展，使得暖通空调系统节能设计在硬件、软件等方面有了较大成就，例如，在暖通空调系统中设计中央监控软件，实时监控空调系统的运行，分析暖通空调运行情况，自动调节温湿度，通过在线监测系统，控制暖通空调新风量，不仅可改善建筑室内环境，也可发挥节能作用。另外，中央控制系统和计算机监测系统可结合建筑室内的热湿负荷和外界气候条件，在确保暖通空调基本运行性能的基础上，采用最节能的处理方法和最佳的湿度和温度控制方式，使暖通空调系统实现智能化运行，有效提高资源利用率。
　　3.4 采用变频技术
　　变频技术在暖通空调设计中的应用，可以减少空调的能耗，弥补暖通空调的不足。暖通空调的实际运行负荷往往会受室外环境的影响， 当室外气候条件发生改变时，暖通空调的运行负荷也会随着发生改变。在暖通空调的设计过程中应用变频技术，加入变频器，实时调节暖通空调的运行模式和工作频率，使空调根据实际情况选择运行模式以及工作频率，充分满足暖通空调的实际需求。
　　4 结语
　　总之，只有对暖通空调系统目前存在的问题给予重视，暖通空调才能给千家万户带来便利，才能充分发挥它的经济性、节能性、安全性、舒适美观性的作用。而如何既能达到工作与生产的需要和要求，又能达到经济环保的目的，是高层建筑暖通空调设计的一个重要关键性问题。在此刻分析与讨论此问题，在我国的建筑节能议题中具有重要的意义。
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