空调工程设计节能探究

蒋攀

重庆科技学院建筑工程学院  重庆  401331

摘要：人们对节能减排的要求逐渐增加，在建筑通风上对节能的体现也日渐明显，本文总结建筑空调工程在节能减排的技术发展，通过comsol有限元仿真对暖通空调系统设计进行微调，目的在于完善空调系统节能措施，希望为相关从业人员提供一些参考。

关键词：建筑通风 节能 有限元

在人们的日常生活中，需要一个清洁的空气环境，同时也需要有舒适的温度湿度。因此在建筑通风设计中，需要考虑的因素有很多，如今世界的大环境在于节能减排，建筑的通风工程也应该更多的考虑到节能环保。在空调通风节能减排技术上的优化，集中在工程设计、组织实施和施工质量等关键方面。在可持续发展政策的实施中，通风工程的节能减排的技术探究十分重要。

一、通风系统节能减排中存在的问题

（一）、通风工程节能设计的重视程度

在国家对节能环保的倡导下，越来越多的建筑工程正积极的朝着节能减排的设计发展，也对建筑内的电气系统进行重新设计优化。通风系统是建筑电气系统的重要部分，但无法得到足够的重视，在不少设计汇总，也只是将建筑通风设计作为辅助性工程，忽视了对通风工程的节能减排设计，例如未充分考虑到外界环境中出现的湿度温度变化，不同季节通风系统应该有一些不同的变化，来达到最佳的节能效果。实现对建筑通风系统的自动化和可持续运行的控制，才能满足不同环境条件下的经济节能效果，进一步改善建筑合理性。

（二）、存在的问题

在飞速发展的今天，空调已经出现在家家户户，大大小小的商城当中，作为民用和商用建筑中最重要的通风设备，空调设备伴随着的往往是巨大的能源消耗。但是在一些建筑的建设中，没有优先充分的考虑到节能和环保，不仅大大增加了空调系统的成本，在后续的运行中有着严重的资源浪费。同时，空调通风的工程设计上，出现多种多样的节能设计方案，但没有一个统一的评价标准，导致在设备的安装设计以及后期的运行中，只注重工程的达标而不在于实际的节能效果，忽略对技术人员的专业培训，使得在设备的运行阶段以及维护仅仅是开机关机冬夏转换，缺少足够的理论知识，无法发挥有效的

 

节能减排效果。

二、建筑通风设计规范与原则

对建筑通风问题进行探讨，首先需要掌握设计规范与标准。针对通风设计主要分为两种类型：自然通风与机械通风。根据GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》的要求，在不影响人们的正常活动基础上，室内风速控制在5m/s内。同时也需要建筑区域的空气情况，对建筑周围环境的空气展开评价。虽然目前不少学者将节能环保逐渐融入到设计当中，但还没有形成统一的标准，限制了通风设计及的创新性发展

在建筑设计过程中，通风与空调节能控制应该作为不容忽视的重要内容，不仅要有效的保障建筑内部的空气质量，还要同时兼顾节能减排，为了达到这两个目的，设计人员必须按照标准展开设计，力争达到完美的效果，针对现场检测标准如表1所示。

检测项目	检测要求
室内温度	冬季≧设计温度2℃，≦1℃
	冬季≦设计温度2℃，≧1℃
每一风口风量	≦15℃
暖通与空调系统总风量	≦10℃
空调机组水量	≦20℃
冷热水、冷却水总流量	≦10℃

表 1  建筑通风与空调工程的节能性能现场检测项目及要求

三、建筑通风空调工程节能设计

在空调系统中，耗能在最多是主机，因此节能运行的重点在于主机的节能，正常情况下，主机耗能占比在总耗能的60%以上。

（一）、合理利用自然通风

自然通风只利用建筑物内外空气的密度不同引起的热压，或者室外的大气运动产生的风压，达到室外新鲜空气与室内空气的置换目的。自然通风不需要机械动力，在一些情况下，可以有效的完成空调的任务。对自然风的利用，可以提高建筑内的通风效果，同时还能减少能源消耗。

例如，在利用风压进行自然通风时，可以设计利用狭窄的通风孔，在通道刮风机就会形成抵抗力，在通风口附件产生气流。这种通风方式适合在大型建筑中。当室内需要转换新鲜空气的时候，可以充分利用自然通风，最大限度节省能源损失。利用热压进行自然通风时，会通过排气口排出热空气，并且将建筑外面的冷空气吸入。由此，在空调工程设计中，应该在顶部设置可调节的排风口，在需要的时候，启用自然通风，减轻空调的能源负担，加大对自然通风的利用并有效的节约能源，已达到建筑通风的标准。

（二）、送风模式自动切换

对于大部分建筑来说，都会有采用自动调节送排风模式的空调系统，这种通风系统在风速允许值的范围内，能够有效的减少能源的消耗。当春秋两季的时候，空调系统的作用主要是通风，制冷效果很少用到。此时只需要开启送风机与回排风机，配合上自然通风就可以有效的节约能源。自动切换模式主要由三种模式切换。

模式一：只送不排，多用于在气温较低的时候，比如说冬天的时候，建筑内部的人群本身就会产生热量，只送风可以保证空气的质量，而不浪费人体产生的热量。当只送不排时，需要将系统的送风机打开，并关闭回排风机，排风用自然通风使得室内保持正压。

模式二：只排不送，在温度较为舒适的季节，温度不会出现较高的情况，这时候就可以合理利用自然通风与机械排风。系统的回排风机打开而关闭送风机，使室内始终处于负压状态。

模式三：排送结合，这种模式适合在空气质量较差，空气中存在污染气体的时候，所以要保持内为正压或者微负压。

这三种模式，只有前两种模式节能，由于排风管道与送风管道相比，排风管道的阻力较小，因此模式二更加的节能。

四、使用仿真对暖通空调系统设计进行微调

为了实现通风系统节能的目标，首先需要保证空调系统能够安全的运行，在设计及空调系统时，最重要是对空调的负荷进行计算，保障空调系统所能承受的极限。在计算空调的负荷时，必须考虑到各种可能影响到通风系统运行的因素，例如气象变换，昼夜温差等。只有保证计算的准确性才能使系统正常运行，在各种情况下都可以稳定运行，降低安全事故的发生概率，不仅可以减少维护成本，还能提升空调系统在各种情况下的抵抗能力。

空调系统运行中的能源消耗不仅取决于空调的建筑大小与室内环境差，还取决于建筑物的结构与建筑本身材料的保温效果。因此通风工程的设计，从建筑设计之初就需要中和考虑到节能减排，对空调系统设计进行优化。在全面了解建筑一年四季的气候特点，确保所设计的暖通空调可以满足节能减排的要求。

计算模型如图1所示，分别拥有两个房间，空调在其中一个房间当中，假定空调的出风速度为0.25m/s，对比在空调出风口不同位置与不同温度对实际室温的影响。室温与外界温度初始值均为35℃。

图1 a，b两类出风口的建筑模型图

具体计算结果如下所示

空调温度与空调位置	24℃，a类	25℃，a类	26℃，a类	27℃，a类	27℃，a类，
开机5分钟后最高室温(单位K)	304.28	304.78	305.01	305.31	306.14
开机5分钟后平均室温(单位K）	299.38	300.21	301.00	301.79	302.20

表 2  a,b两类空调分布在不同出风温度下温度最大值

图2 24℃下房间温度分布与平均温度变化

图3 25℃下房间温度分布与平均温度变化

图4 26℃下房间温度分布与平均温度变化

图5 27℃下房间温度分布与平均温度变化

图6 不同出风位置27℃下房间温度分布

由图5与图6可知，合理选着出风位置对空调的效能有着非常大的影响，在空调运行后五分钟后，a类的空调分布比b类情况下温度低0.83℃，意味着，想要达到相同的温度需求，a情况更加节约时间与能源。

研究表明，人体最适宜的温度是25℃，但是人体的不同部位、不同的年龄、穿衣的厚度、活动情况等不同，人体感觉舒适的温度也不同。夏季的温度在19-24℃人体最为舒适，冬天是17-22℃。大多数人认为最舒适的温度差异最高可达6°C。不同出风温度下，温度越低，最高室温下降的越快，但为了节能考虑，空调可以再前期启动时温度设置较低，等到稳定时，再采用更适应节能的温度。

五、结语

随着节能减排的提倡，空调系统的节能技术也逐渐被重视起来。在通风系统的设计中，需要与时俱进，更多的采用新设备、新材料、新技术以实现更有效的节能减排，保障通风工程设计的经济效益与社会效益。对于从业人员来说，理论与技术过硬才能使空调工程的节能效果稳定有效的实施。对于已经建立好的通风系统，研究新的变频技术与自动控制系统可以有效的改善耗能情况；对于新建建筑，还可以从风道构建与施工质量中加以改善。

 

参考文献

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