浅谈建筑暖通空调系统节能设计
摘要：随着我国市场经济水平的迅速提升，建筑行业也得到了迅速的发展 在民用建筑的各项耗能中，暖通空调设备的耗能情况最为严重，其耗能量约占总耗能量的60%以上，这也是影响工程项目竣工后运行成本高的最重要因素。因此，暖通空调系统中的节能设计也就成为了摆在空调系统工程师面前的一个最重要难题，而这对暖通空调系统快速发展也是有着重要的现实意义。
关键字：建筑、节能、暖通空调、COP
我国绝大部分国土上的建筑要保证冬季、夏季室内舒适环境，必须采取一定的技术措施。在北方，严寒地区和寒冷地区主要考虑冬季采暖，采暖方式主要热力管网；在南方，夏热冬暖地区主要考虑夏季空调；而地处长江中下游的夏热冬冷地区必须兼顾夏季空调和冬季采暖。然而由于我国目前的发展水平远低于发达国家，国民经济正处在一个高速增长时期，所以人均占有的建筑面积、人均能源消费量不可避免的要持续增长。建筑节能的策略不仅要提高能源利用效率，而且在创造舒适的室内环境的同时还要尽量减少能源消耗，逐步降低建筑用能的增长速度。这正是摆在空调系统工程师面前的一个最重要难题。也是一份责任。
如何在冬夏两季维持室内温度与室外温度的差别，如何创造一个舒适的室内环境。采暖空调系统控制室内外的温差，导致能量以热的形式流出或流入室内，能量损失有采暖空调设备消耗的能量来补充。要达到建筑节能的目的从两个方面入手，一是采取措施提高建筑物本身的保温隔热的能力，二是选用高效节能的采暖空调设备，提高采暖空调系统的效率。前者可以减少流出或流入室内的热量，后者可以少耗能多产热（冷）量[1]。
1、合理的选择暖通空调系统的设计参数
在对建筑室内设计计算温度取值时，应当考虑到实际的具体情况，依据不同的地域、环境、室内要求等合理地对室内温度进行取值。室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗密切相关，经调查研究表明夏季制冷条件下，室内温度每升高1℃，能耗将会降低10%左右； 冬季制热的情况下，温度每降低1℃，能耗可减少8%左右[2]。因此，科学合理地进行室内温度计算取值能够有效地降低建筑暖通空调系统的能耗。我国《公共建筑节能设计标准》第3.0.1条对一般民用建筑室内供暖和制冷设计计算温度的取值标准进行了科学合理严格的规定，公共建筑夏季空调制冷不应低于25℃，居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。相关工程设计人员在对建筑室内温度计算设计时应当严格依照相关规定执行。
2、空调风系统的节能设计
在暖通空调系统的设计过程中，不同的区域可能对温度、湿度以及工作时间的需求都有差异，那么就应该根据系统的实际运行条件将各个区域进行划分。即使是在同一个暖通空调系统中，不同区域、不同要求的冷热负荷也会有较大的差别，不同区域、不同的工作间对于满负荷的运行时间各有不同，对于建筑的满负荷运行、部分负荷运行必须综合考虑。分别对不同的区域进行温度、湿度的控制。因此建议选择变风量的空气调节机组，选用多速送风机、变频送风机。 变风量的暖通空调系统能够准确的调节室内的风量的变化情况，也能够准确的确定系统的总风量，从而起到了降低风机的容量和能耗的作用。
新风量的大小对空调系统来说不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关，而且关系到人体的健康，暖通空调设计者要充分考虑新风量的设计，不仅要满足工作区对温度、湿度、洁净度、噪声的需要，更要满足空气新鲜度的要求。因此《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005对其取值进行了规定，设计人员进行设计时，不应随意增加或减少。另外，在人员密度相对较大并且变动较大的房间，更应该采用新风需求控制，设计变风量的新风空气处理机组，根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量，使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内[2]。
民用建筑中相对高大空间，人员通常都在底层活动，因此舒适性范围大约为地面以上2—3m。这时送风形式选择特别重要。采用上送风时送风风速控制在一定的范围，特别取暖季节尤为重要；或者采用分层空调，其目的是将这部分范围的空气参数控制在使用要求之内，3m以上的空间则处于“不保证”的范畴。这里提到的分层空调只是一个概念和原则，实际工程中有多种做法，比较典型的是送风气流只负担人员活动区，同时在高空设置机械换气。另外考虑新风换气机，冬季、夏季对能源的节约非常可观。但需要对房间的气流组织进行适当的计算。
3、空调冷热水系统的节能设计
蒸气压缩循环冷水（热泵）机组单位制冷量的能耗量是与制冷机的蒸发温度以及冷冻水的供水温度成反比的。选用满液式蒸发器；提高冷冻水的供水温度，这样提高了蒸发温度，提高了机组COP。或者选用温湿度独立控制空调系统，即空调主机产生高温冷水用于承担室内显热负荷，潜热负荷用物理吸附的办法处理；大大提高机组的COP，减少建筑的耗能[3]。但同时带来的设备复杂化及技术成熟度还有欠缺，同时温湿度独立控制前期投资较大，需综合考虑。
4、空调冷热源的节能选择
空调主机热源侧按冷却形式分为空冷、水冷、蒸发冷。水冷与其他两种冷却方式对比，制冷性能系数COP较高，同时几乎不受大气环境温度的影响，但受水源的限制。使用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却；水源热泵机组受水源的限制；地源热泵打井面积的限制；因此水地源热泵机组亦有一定的局限性。而蒸发式冷凝器是很受欢迎的一种冷却方式，它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。近年来有些地区的蒸发式冷风机也很受欢迎，耗电量是传统中央空调耗电1/8[4]。
空调主机冷媒的选择也很重要。R32是一种不错的制冷剂。R32虽然具有一定的可燃性（可燃性温和，燃烧下限（LFL）仅为0.306 kg/m3），但由于具有与R410A非常相近的热力参数，且其充注量仅为R22的0.6倍，泄漏时的相对CO2排放量为405，与R22相比，CO2减排可达77.6%，经研究测试R32的冷凝温度比R410A低，R32的蒸发温度比R410A高，传热性能好，使用R32性能比R410A可以提高10%以上。此外，R32国内有大量生产，价格便宜，易于购买，因此被广泛关注可以作为替代R410A和R22的环保、节能制冷剂。具有广阔的应用前景。
5、空调冷却水系统的节能设计
很多暖通空调系统安装的区域自然水源十分匮乏，所以设计时建议采用冷却塔循环使用的模式，其主要目的就是有效节约水源。设置冷却塔的过程中必须具备良好的通风条件，工作环境要求干净整洁，控制采用三通调节阀从而提高其冷却的效率。另外，利用变频调速的方式控制风机的启停，也可以利用出水温度控制，但都要注意节约电能。
总之，通过对合理的选择暖通空调系统的设计参数、空调冷热水系统的节能设计、空调风系统的节能设计、空调冷热源系统的节能设计以及空调冷却水系统的节能设计这五个方面的内容进行详细的分析，暖通空调系统的节能设计工作是一项复杂的系统工作，其节能的方法和措施也还有很多，暖通空调系统的节能问题已经成为了一个受到广泛关注的社会性问题，我们在设计的过程中必须高度重视，积极的制定和采用相应的节能措施，从而满足业主的实际需求，也为我国的环境保护和降低能耗工作做出应有的贡献。
参考文献
[1]王东升.建筑工程专业基础知识.徐州：中国矿业大学出版社，2010
[2]赵荣义，范存养，薛殿华.空气调节.北京：中国建筑工业出版社，2009
[3]江亿，刘晓华.温湿度独立控制空调系统.北京：中国建筑工业出版社，2006
[4]彦启森，石文星.空气调节用制冷技术.北京：中国建筑工业出版社，2004