浅谈暖通空调技术发展与建筑节能

孟岩勇

摘要：人们越来越认识到，建筑所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要来源之一，暖通空调技术的创新势在必行，暖通空调技术的发展对建筑节能有着至关重要的作用，在能源危机的大背景下，节能建筑成为建筑发展的趋势和未来建筑发展的方向。

关键词：暖通空调；技术；发展；节能；绿色

0. 引言

随着全球气候的变暖，自然环境的恶化，世界各国对建筑能耗的关注程度正日益增加。建筑能耗即建筑使用能耗，包括采暖、通风、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中，以建筑采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50%—70%。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国建筑能耗日益增长，因而，暖通空调专业其新产品、新技术、新材料的发展与创新在以后的建筑发展中起着至关重要的作用。

1 暖通空调的技术发展

暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展、保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略和经济发展需要，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术，其具体的可概括为以下十二个方面，包括：供暖技术、通风技术、室内环境质量、燃气空调、蓄能技术、可持续发展能源技术与暖通空调、节能环保设备的开发、空调通风系统和设计进展、模拟与分析技术、智能控制、施工安装和运行管理、制冷技术等。

2 暖通空调设计与建筑节能

由于暖通空调技术的发展和变化，特别是建筑市场竞争激烈，业务需求日益现代化、多样化、重视国外技术的移植与引进。而节能、环保、绿色等概念的影响及我国能源结构的调整，对暖通空调设计的挑战越来越严峻。因此，在暖通空调设计时要注重建筑节能的考虑。

经粗略估算，采取周密有效的建筑技术措施可以降低2/3—3/4的建筑能耗。所以，在建筑规划设计，建造和使用过程中，在满足室内环境舒适、卫生、健康的条件下，采取合理有效的建筑节能技术，有利于实现建筑节能和环保共进的目标。

一般来说，实现建筑节能的技术途径为：尽量减少建筑内能源总需求量的同时，大力开发利用可再生的新能源，从而减少使用在建筑领域内易引起环境污染的能源。目前，我国的采暖空调和照明用能量近期增长速度已经明显高于能量生产的增长速度。因此，减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容。

3 减少建筑能耗的方法

目前，我国的采暖空调和照明用能量近期增长速度已经明显高于能量生产的增长速度，因此，减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容，一般可以从以下几方面实现：

3.1 建筑规划与设计

合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计；合理设计建筑形体，以改善既有的微气候；合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分，主要通过建筑各部件的結构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时，可借助相关软件进行优化设计。

3.2 围护结构

建筑维护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有分本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%—6%，而节能却可达20%—40%。通过改善建筑围护结构的热工性能，在夏季可减少建筑冷、热消耗。首先，提高围护结构组成部件的热工性能，一般通过改善其组成材料的热工性能实现，然后，根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，选择围护结构组合优化设计方案。最后，评估围护结构各部件与组合的技术经济可能性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。

3.3 提高终端用户用能效率。

3.4 提高总的能源利用效率

节能建筑与绿色建筑是密不可分的，绿色建筑的含义为在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

4 暖通空调节能途径

科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们除了上述提到的技术还可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

4.1 精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行

暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计，系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。

4.2 改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失

我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。

4.3 提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗

空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。

4.4 采用新型节能舒适健康的空调方式

如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12～14度，而传统方式一般在18～20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。

4.5 推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统

随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。

4.6 开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用

目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。

5 结语

暖通空调技术的发展对建筑节能有着至关重要的作用，在能源危机的大背景下，节能建筑成为未来建筑发展的方向，随着人们对住宅舒适性及卫生的要求越来越高，绿色建筑也应运而生。

参考文献：

[1]陆亚俊.暖通空调（第二版）.中国建筑工业出版社.

[2]朱颖心.建筑环境学（第二版）.中国建筑工业出版社.

[3]罗伯特·贡萨洛.建筑节能设计.中国建筑工业出版社.