能源是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平的先決條件。隨著人們生活水平的提高,能源問題越來越受到世界各國的高度重視。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度考慮,能源與環(huán)境已經(jīng)成為中國可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。煤炭和石油這樣不可再生的資源的日益減少,能耗問題越來越重要。在我國建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大。在發(fā)達(dá)國家中,建筑能耗占社會(huì)總能耗的40%左右,我國盡管社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高,建筑能耗已占總能耗的近30%,且還有上升的趨勢(shì)。中央號(hào)召全社會(huì)開展“開源節(jié)流”,開源就是開發(fā)新的能源、節(jié)流就是節(jié)約能源的消耗。在建筑能耗里,用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗又占到建筑能耗的30%~50%,能源供需矛盾日益激化。隨著暖通空調(diào)的廣泛應(yīng)用,能源問題成為設(shè)計(jì)和建筑的焦點(diǎn),暖通空調(diào)系統(tǒng)往往以高品質(zhì)的電能為能源,我國的電力在某些地區(qū)又相對(duì)緊張、匱乏,這勢(shì)必會(huì)引起能源供求矛盾進(jìn)一步激化。所以研究暖通的節(jié)能技術(shù)勢(shì)在必行,并且具有深遠(yuǎn)的歷史意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。
一、暖通系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
暖通設(shè)計(jì)師要比普通建筑師更懂得建筑節(jié)能的途徑,多與建筑師溝通才能提高節(jié)能設(shè)計(jì)效果。我國正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展時(shí)期,每年大約有20億平方米的建筑總量,建筑供暖、空調(diào)、降溫及熱水供應(yīng)約占70%,暖通節(jié)能的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,建筑節(jié)能的職責(zé)義不容辭。設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先深入了解業(yè)主的能源狀況及其對(duì)空調(diào)的使用情況以及是否有余熱、廢氣等利用條件,并綜合對(duì)比各種能源方案。為保證室內(nèi)空氣質(zhì)量以及人們對(duì)新鮮空氣的需要,現(xiàn)行《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)最小新風(fēng)量作出明確規(guī)定,要求建筑滿足國家現(xiàn)行有衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。從設(shè)計(jì)入手,節(jié)約巨大的建筑能耗,是當(dāng)前的迫切任務(wù)。在設(shè)計(jì)方面應(yīng)從以下幾方面考慮:首先供暖系統(tǒng)要保證除樓梯間以外的各房間實(shí)現(xiàn)分戶或分室供暖,室內(nèi)溫度獨(dú)立控制狀態(tài),采暖所用材料要堅(jiān)持簡單、量少的投資原則。其次在墻體、窗戶、屋面等三個(gè)方面圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)考慮。改善維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能,通過維護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的熱損失占空調(diào)系統(tǒng)的能耗比重很大,所以改善維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能,可以提高空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能指標(biāo)。
城鎮(zhèn)平均每年新建筑住宅建筑2億平方米,農(nóng)村6億平方米,其中約有一半為采暖住宅建筑。設(shè)計(jì)是工程的龍頭,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響其使用性能。合理選擇、設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng),使其在高效、經(jīng)濟(jì)的狀況下運(yùn)行,隨意性地把冷、熱負(fù)荷用的單位建筑面積冷、熱負(fù)荷指標(biāo),作為施工圖設(shè)計(jì)階段確定冷熱供應(yīng)的依據(jù)是設(shè)計(jì)的弊端。
以一座大廈的暖通設(shè)計(jì)為例:
設(shè)計(jì)理念:多方面多角度地采取一系列節(jié)能措施,以保證大廈安全為主導(dǎo)的舒適性前提下,設(shè)計(jì)最大限度降低該大廈空調(diào)系統(tǒng)的能耗。
節(jié)能思路:在該大廈的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)采用先進(jìn)有效的節(jié)能技術(shù),安裝配置高效的節(jié)能設(shè)備,采用BAS系統(tǒng)有效的管理控制空調(diào)系統(tǒng)。主要從以下幾方面考慮:
第一是符合建筑熱工要求的圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能,盡量考慮有效的自然通風(fēng),便于春秋過渡季節(jié)充分利用室外條件。
第二包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、氣密性等指標(biāo)。其次采用天然氣及電冷熱水機(jī)組做冷熱源,合理利用能源。
第三采用分區(qū)四管制系統(tǒng),外區(qū)設(shè)置采暖的空調(diào)水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中配置冷熱水泵,有效利用二次泵變流量系統(tǒng)以及大溫差送等技術(shù)。
第四對(duì)冷熱源系統(tǒng)、熱交換器設(shè)備、VAV系統(tǒng)等進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。VAV系統(tǒng)采用風(fēng)量控制法,并對(duì)周邊散熱器聯(lián)鎖控制。
第五VAV系統(tǒng)配合自動(dòng)變頻裝置調(diào)節(jié)空調(diào)箱風(fēng)量,合理劃分系統(tǒng)并采用大溫差輸送等技術(shù)。
二、熱能的回收利用是節(jié)能的重要途徑
冷熱源是設(shè)計(jì)師最關(guān)注的一點(diǎn),因?yàn)槠淠芎耐苷伎照{(diào)系統(tǒng)總能耗的50%左右。當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)中普遍存在設(shè)計(jì)工期短,專業(yè)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)不專業(yè)的情況,暖通專業(yè)既然是建筑節(jié)能的支柱力量,因此,目光不僅要盯住如何優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì),更應(yīng)該有所轉(zhuǎn)移,設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先深入了解業(yè)主的能源狀況及其對(duì)空調(diào)的使用情況以及是否有余熱、廢氣等利用條件,并綜合對(duì)比各種能源方案。在熱能的回收利用方面也要重點(diǎn)考慮節(jié)能的方案:首先是回收制冷機(jī)組的冷凝熱,此種換熱設(shè)備已經(jīng)為市場(chǎng)所關(guān)注,與生活用熱水結(jié)合起來,制冷劑被壓縮后溫度很高,完全可以把水加熱到洗澡的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)又環(huán)保和節(jié)省鍋爐附屬設(shè)備的資金。其次回收空調(diào)的排風(fēng)余熱,可以采用轉(zhuǎn)輪全熱交換器、板式顯熱交換器和板翹式全熱交換器來回收顯熱和余熱,實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)的預(yù)熱和預(yù)冷。
三、采暖的節(jié)能措施
現(xiàn)代建筑基本取消了電能取暖而換成了以熱水供暖系統(tǒng)為主要采暖形式,采用熱水作為熱媒。實(shí)踐證明熱水作為熱媒能夠明顯提高供熱質(zhì)量。在節(jié)能方面的主要措施更多的是應(yīng)用熱泵系統(tǒng)和太陽能采暖系統(tǒng)作輔助。集中或區(qū)域供熱系統(tǒng)是較普遍的取暖方式,鍋爐房的節(jié)能是取暖的重點(diǎn)。對(duì)采暖非常值得的一項(xiàng)節(jié)能措施就是鍋爐的節(jié)能運(yùn)行,正確運(yùn)行和調(diào)節(jié)鍋爐使其在滿足功率要求的一個(gè)最佳值下運(yùn)行。供熱單位室內(nèi)的具體調(diào)節(jié)自動(dòng)控制設(shè)備的安裝也具有重要節(jié)能意義。供熱管道的節(jié)能設(shè)計(jì)也是最近時(shí)期的節(jié)能方式,目前采用的供熱管道是組合式管道系統(tǒng),管道中間的管子是鋼制的,管外是塑料,熱保溫層是由泡沫塑料直接澆注而成適宜按照南北走向分環(huán)供熱原則進(jìn)行布置并分別設(shè)置室溫自控裝置。對(duì)于公共建筑的高大空間,比如候車(機(jī))廳、大堂、展廳應(yīng)采用輻射采暖方式或者把這種方式作為補(bǔ)充。小面積的房間散熱器數(shù)量設(shè)置要按照扣除明裝管道撒熱之后的熱負(fù)荷計(jì)算,應(yīng)該選擇節(jié)能產(chǎn)品,參考散熱器生產(chǎn)廠家提供的資料。
四、暖通設(shè)計(jì)施工中存在的浪費(fèi)能源問題
第一,由于形象工程的觀念和投資者與使用者不統(tǒng)一的原因,使得暖通工程設(shè)計(jì)不重視后期暖通系統(tǒng)的運(yùn)行成本問題,只關(guān)注一次性投資控制,節(jié)能問題更是沒在“計(jì)劃之內(nèi)”。
第二,維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能沒有得到重視,設(shè)計(jì)過程中只考慮外觀效果,窗墻比偏大,玻璃幕的大量采用使得維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫效果極差,導(dǎo)致維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失大,設(shè)計(jì)中片面考慮建筑的立面效果,節(jié)能的因素很少被納入到設(shè)計(jì)過程中。
第三,一套空調(diào)系統(tǒng)多家合用,費(fèi)用分?jǐn)偛豢茖W(xué)也不合理,造成人為浪費(fèi)。
第四,管理因素導(dǎo)致的浪費(fèi),即便設(shè)計(jì)合理,但管理不科學(xué)也是造成浪費(fèi)的原因,缺乏必備的自控節(jié)能設(shè)施,那些投入少,系統(tǒng)又不復(fù)雜的節(jié)能裝置應(yīng)該廣泛采用在節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能運(yùn)行中。
建筑暖通節(jié)能問題應(yīng)該得到政府和社會(huì)的重視,在引進(jìn)新技術(shù)、開發(fā)新能源方面,加大投入。在高溫地區(qū)的一些建筑設(shè)計(jì)中推廣“水空調(diào)”(水源熱泵),在多層住宅小區(qū),也廣泛應(yīng)用“水空調(diào)”,以水源熱泵技術(shù)取代70%以上建筑的冷卻塔以及燃油、燃?xì)忮仩t,達(dá)到節(jié)能減排目的。在地暖方面,可以借鑒和購買歐洲新型尖端節(jié)能產(chǎn)品,利用高效冷凝換熱器和空氣預(yù)熱器來吸收鍋爐尾部排煙中的顯熱和水蒸汽凝結(jié)所釋放的潛熱,實(shí)現(xiàn)冷凝式鍋爐的節(jié)能效果。