建筑环境和设备工程节能设计初探

　　【摘要】全球气候变暖已经成为困扰人类的主要环境问题，我国承诺“2030年实现碳排放达峰，2060年实现碳中和”，建筑和建造业占了能源消费量三成以上，其中主要是建筑环境设备的能耗，随着人们对生活环境要求的提高，建筑物的能耗量有可能进一步增大，对建筑环境设备的能效要求将变得尤为重要，建筑暖通空调系统及电气系统是建筑环境和设备工程中能耗大户，通过选择能效较高、环境友好型的设备和工艺，对设备系统进行优化，采用更先进高效的控制系统，使系统整体的能效水平得到提高，同时促进被动节能技术的应用，根据建筑物实际环境条件应用太阳能和风能等可再生能源，实现建筑物整体能耗水平的降低，创造出可观的环境效益和经济效益。

　　【关键词】节能降耗;暖通空调;电气节能;被动节能;整体设计

　　引言：

　　从上个世纪开始，人类大规模焚烧化石燃料以获取能源，导致二氧化碳等温室气体大量排放，造成了全球气候变暖的日益严重，近年气象灾难频仍，应对气候变化成为世界各国急需面对的首要环境问题，2020年9月我国向世界郑重承诺“2030年实现碳排放达峰，2060年实现碳中和”。而另一方面，随着人们对生活环境要求不断提高，建筑物的设计也更加注重功能和舒适性的需求，建筑环境设备更多地被应用在建筑物中，同时建筑物的能耗也就相应的更高，如何解决日益高企的建筑能耗与节能减排的压力之间的矛盾，成为了设计师们的重要课题。

　　1、建筑环境和设备工程节能技术应用的现状

　　1.1项目建设过程中建筑环境设备节能投入不平衡

　　根据联合国环境规划署发布《2021年全球建筑和建造业现状报告》，2020年建筑和建造业占全球最终能源消费量的36%，占与能源相关二氧化碳排放量的37%。而建筑物的建造过程能耗占比较小，约占其中五分之一左右，其余均为建筑物运行能耗，这其中又以建筑环境设备耗能为主，所以降低建筑环境设备能耗对节能减排的总体部署意义重大。然而实际上，在大多数建设项目中，关于建筑环境设备工程节能的投入是失衡的，其体现在：

　　(1)在建筑节能设计过程中，一般设计师会把报建图审的政策性要求当作重点，而往往缺乏对项目的深度调查研究，无法对项目的实地环境、功能需求、当地的社会、经济状况进行综合全面的了解，通常相对于建筑专业围护结构节能设计的大篇幅详尽设计，建筑环境和设备各专业的节能设计则显得比较简略、粗浅，同时也难以保证设计方案适用于当地的实际环境，并能产生理想的效果。例如在中南地区冬季潮湿寒冷、缺乏日照而夏季日照充足却炎热的情况下，为了满足绿建指标采用太阳能热水系统则经济性和实用性就要大打折扣了。

　　(2)在施工过程中，无论建设方还是施工实施方均有控制成本压缩投资的原始冲动，而建筑环境设备系统其功能和能效与投资是成反比的，通常在资金压力下，各方往往会达成共识，牺牲系统设备的节能性能，而在低价中标的大市场环境下，这种现象尤为突出，这使得建筑物难以达到理想的节能效果。

　　1.2建筑物在使用运行过程中因管理欠缺使节能措施难以实现应有效果

　　近年城市化的进程飞速发展，城市规模日趋庞大，新建的高楼有如雨后春笋，比比皆是，然而整个社会却面临日益严重的劳动力紧缺问题，尤其缺乏成熟的技术工人，而运维人员技能水平通常决定了设备系统的运行效能，在运维人员不足，技能欠缺的条件下，建筑环境设备往往难以实现其理想节能功效。

　　1.3人们对居住环境的舒适性和便利性要求越来越高，带动了建筑能耗的增高

　　经过几十年经济的高速发展，人们生活水平的不断提高，对于建筑物的功能需求早已从最初的遮风挡雨，进化到现在的要更加智能便利的设施，要有更舒适健康的室内环境，这需要建筑环境设备的更大投入作为支撑，同时意味着建筑物将消耗更多的能源，为建筑节能降耗到来更大的压力。

　　2、关于建筑环境和设备工程节能设计的探讨

　　2.1建筑暖通与空调节能设计探索

　　(1)冷热源配置和设备选型

　　对于采暖和通风空调工程而言，冷热源的选择是整个系统能耗的决定性因素，在冷热源选择及设备选型时，除了以国家规范和标准为主要依据，还需要对项目进行深入了解，一方面了解业主的详细使用需求，另一方面要了解当地的自然环境和气候特点，还要了解项目所在地的社会经济环境，以下就是冷热源选择及设备选型在节能方面值得推荐的几种探索：

　　浅层地热能利用：一般指利用200米以内浅层地下水、地表水或土壤岩层吞吐热量，为空调系统提供热能或散热，在浅层热能资源丰富的地区以及有大量工业热(冷)废水可以利用的地区，采用地源热泵作为空调系统的冷热源较常规空调系统可以节省约30%左右的能源消耗，而浅层地能系统寿命较长，能达30年[1]，虽然初期建设投入较大，但从包含使用的全寿命过程来看，相较于传统空调系统有更高的经济效益和环境效益。

　　蓄冷技術的应用：蓄冷空调系统通过利用夜晚用电低谷制备冷水或冰蓄冷，白天不需制冷，直接释放蓄冷量供冷，单纯从空调系统的角度考虑，蓄冷空调技术热力损失较大，增大了耗电量被认为省钱不节能，但从电力大系统考虑，用低谷电制冷蓄冷技术提高了低谷电时段发电机组的负荷率，使发电机组的效率得到提升，降低了低谷电时段发电单位煤耗，同时能降低高峰发电需求，实现大系统节能，参考深圳前海供冷3号站，根据等效计算，采用蓄冷空调技术考虑用电削峰填谷的节能效益，系统能效能够提高16%，达到4.91[2]。对于夏季用电量峰谷差距较大地区，蓄冷技术的应用能有效平衡电网供需，在为业主节省电费的同时，还能创造社会层面的节能效益。

　　空气源热泵的应用：空气能是一种储量非常丰富的低品位能，空气源热泵通过从空气储热获取低位热能，经系统集热转化为高温热能，用来取暖或制备热水，夏季也可以通过向空气中散热转化为制冷工况，因其安装方便，对环境污染较小，可以替代锅炉和冷却塔，较传统的空调形式更节能，在南方地区得到广泛应用。

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文章名称： 建筑环境和设备工程节能设计初探

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