暖通空调技术在建筑节能中的应用分析

一、关于建筑节能的概念及现状 

建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中，合理地使用、有效地利用能源，以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。 

20世纪90年代以来，中国建筑业始终保持高速发展，近五年来建筑业总产值以年平均11%的速度增长，2002年底，中国城市人口达5.02亿 人，城市化水平达到39.1%。到2005年城市化水平达到40%，城市人口5.6亿人，到2010年城市化水平达到45%左右。而随着人们对室内热环境 舒适型要求的提高，同时也从一个侧面反映出我国建筑的围栏结构保温隔热性能差，加上空调采暖系统效率低，导致了单位建筑面积能耗高，能源浪费十分严重。另 外，我国的主要能源以煤炭为主，每年因建筑耗能而导致大量co2、so2烟尘的直接或间接排放。据估计，我国因建筑耗能所起来的温室气体排放已占温室气体 排放总量的三分之一左右，严重影响了大气环境。 

我国建筑节能发展的基本目标：新建采暖居住建筑1986年起，在1980～1981年当地通用设计能耗水平基础上普遍降低30%，1996年起 为第一阶段；2001年起在达到第一阶段要求的基础上再节能30%，（即总节能50%）为第二阶段；2005年起在达到第二阶段要求基础上再节能30% （即总节能65%）为第三阶段（目前我省部分城市执行的是建筑节能65%的标准）；目标要求 2020年建筑能耗达到发达国家20 世纪末的水平。 

二、我国建筑节能的主要工作内容 

1986年发布第一个建筑节能设计标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》，这标志着我国建筑节能工作的启动。1998年实施的《中 华人民共和国节约能源法》对建筑节能做出了规定， 要求建筑物提高保温隔热性能，减少采暖、制冷、照明的能耗，对依法推进建筑节能工作具有重要意义。2001年7月颁布实施《夏热冬冷地区居住建筑节能设计 标准》，针对不同地区制定了不同的建筑节能标准。 

三、关于暖通空调技术在建筑节能中的应用 

目前建筑节能实施主要对建筑规划设计、建筑外墙、屋顶、门窗等围护结构的保温隔热以及采暖、通风、空调系统等方面进行控制。建筑节能的发展带来了新的暖通空调技术，这些技术实施不仅可以降低建筑物本身的能耗，同时也提高了室内居住的舒适性，大大提高了生活的品质。 

3.1 建筑节能常规措施 

3.1.1 建筑体形及围护结构构造设计 

节能建筑的规划设计就是说在冬季最大限度地利用自然能来取暖，多获得热量和减少热损失；夏季最大限度地减少得热和利用自然能来降温冷却。基于能 量损耗的考虑，设计者应该在科学、可靠的基础上优化对建筑位置、建筑形体、建筑朝向的设计，必要时利用建筑能耗模拟软件对设计方案进行模拟预测与优化。 

3.1.2 改善建筑围护结构的保温隔热性能 

众所周知对于采暖、通风、空调系统而言，通过围护结构的冷（热）负荷占有很大比例，而围护结构的保温性能决定围护结构传热系数的大小。所以在国 家建设部出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。提高围护结构的保温隔热性能，是靠降低墙体、门窗、屋顶、地面得热 量以及减少门窗空气渗透热来实现。因此要通过增大外墙体热阻，使窗户具有较好的朝向，较合适的窗墙比以及提高屋面保温隔热能力等途径来实现。 

3.1.3 更换保温门窗 

建筑节能改造后窗户一般将采用保温密封性能较好的塑料双玻璃窗，传热系数可由塑料单玻窗的5.0w/（m2*k）降为3.2w/（m2*k）。有条件的住户还可采用保温性更好的塑料中空玻璃窗，传热系数可降低到2.5w/（m2*k）。 

3.1.4 供暖系统改造 

不能认为的按需调控、缺乏计量和调控设施同样是我国建筑供暖能耗大的一个原因。因此既有建筑的节能改造不仅要改善建筑物的热工性能，而且要改造 现有的供暖系统。伴随着我国供暖制度的改革，传统的单管或双管上供下回式供暖系统应该逐渐淘汰，一户一表的供暖方式应在既有建筑改造时同步进行，而且散热 器必须增设温控阀，真正的实现按需供热。 

3.2 暖通空调系统节能技术措施 

3.2.1空调系统的设计负荷的合理计算 

负荷算大了会导致投资运行费用增大，耗能增大，算小了则不能满足功能要求。因此正确地计算负荷对整个系统的设计十分重要，负荷直接决定空调系统 设备和容量的大小。目前我国普遍在负荷计算上结果偏大，通过采取合理降低室内给定值标准与适当的减少新风量的方法[6] ，可以消除不必要的损耗，节约能源。 

3.2.2 热源温度控制 

由于采暖用户在室内采取温控措施及室外气温的变化，使系统热负荷的动态的变数，外网及热源必须采取相应的控制手段，例如热水网路采取相应的质量-流量调节或质量调节方式及气候补偿方式等。目前，许多地方采用根据室外温度自动调供水温度的方法。 

3.2.3 合理选择采暖、通风与空调系统 

在选择系统形式时，应在满足规范要求的前提下，充分分析人工环境控制场所的特点，注意朝向、周边区与内区、使用功能的差异，分开设置或分环设置 以便于控制、调节及管理，避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象，使其与系统能够相互配合达到最佳效果，从而达到既经济又节约的目的。 

3.2.4 地源热泵技术 

地源热泵是以地热作为热泵装置的热源或热汇来对建筑进行采暖或制冷的技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），既可实现低温热源向高 温热源的转移。在冬季和夏季，分别将地热能作为高温热源和低温热源，在冬季将地热“取”出来用于采暖或热水供应，在夏季将室内的热量提取后释放到地层中 去。目前在自然界和工业生产中，存在大量的低温位热源，储藏于空气、土壤、水，以及工业废气、废水中，利用热泵可以回收这些低温位热源，产生高温位热量来 供应生产和生活之用。 

热泵技术的主要问题是从哪种低温位热源中取热，怎样使低温位热源能够提供足够的热量，同时热泵又能高效提取[1]。 

3.2.5 降低输送过程中能耗 

目前输送的主要为冷( 热) 媒介，因此选用保温性能好的新型保温材料对管道进行处理有利于节能。利用计算机对供暖系统进行全面的水力平衡调试，改善供暖质量。采用以平衡阀及其专用智 能仪表为核心的管网水力平衡技术，实现管网流量的合理分配，提高输送能量的效率。在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下，通过提高供回水温差、选 用低流速、输送效率高的载能介质和效率高、部分负荷特性好的动力设备，可以减少输送过程的能耗，从而提高输送效率。 

3.2.6 采用计算机控制技术，实现供热管理信息化 

计算机控制系统可对供热采暖系统的各种设备、阀门等运行状态进行在线的智能化监测、控制和管理。全面监测、记录各运行参数，协调各系统间的运 行，提高管理水平，增强系统的安全性和可靠性，并可使整个生产过程实现信息化管理，节省运行能耗，使供热采暖系统的运行、管理水平走向现代化。 

3.2.7 热回收技术 

所谓热回收系统就是就是回收建筑物内外的余热/冷或废热/冷，并把回收的能量作为供热/冷或其他加热设备的热源而加以利用的系统。一方面，利用 有效的装置从排风所带走的能量中回收部分能量用来处理新风，可以节约本来由制冷或制热机组负担的新风负荷，提高空调的利用效率。另一方面，建筑房间内按设 计标准要求需要补充新鲜空气，一些普通的高层建筑空调中，夏季新风负荷占空调总负荷的30%以上，而对如剧院、体育场等人员密集的场所，新风需求量则更 大，有的甚至需要全新风，利用回收的热量对新风进行预热/预冷室节约能源的有效措施。目前，常用的热回收装置主要有全热回收装置和显热回收装置。 

4 结 语