文／李腾飞 北京中环世纪工程设计有限责任公司 北京 100000

暖通空调设计始终是建筑工程设计体系的重难点内容，与常规设计工作不同，暖通空调设计所面临的影响因素众多，且设计内容涵盖面较广。在具体规划设计期间，除了需要考虑暖通空调设计可行性之外，还应该将节能环保理念融入到暖通空调设计当中。究其原因，主要是因为暖通空调系统运行期间所涉及到的能耗问题相对严重。如果不加以及时优化调整，就很容易引发能源浪费以及环境污染问题。近些年来，随着绿色建筑设计理念的贯彻落实，建筑工程暖通空调设计工作更加侧重于强调绿色建筑设计理念。在设计过程中，主动将可持续发展理念以及节能环保理念贯彻到系统优化设计过程当中，以期可以从根本上改善传统暖通空调系统运行模式存在的短板问题。

1、建筑工程暖通空调功能及设计现状

暖通空调系统可以简称为HVAC 系统，在功能应用上主要表现为实现对建筑工程暖气、通风以及空气问题进行优化调节与合理控制的系统设备。结合近些年的发展情况来看，随着我国建设事业的繁荣发展，建筑工程建设规模以及数量逐年扩增。在这样的发展态势下，建筑设计行业内部针对暖通空调系统优化设计问题予以了高度重视。再加上各项分支技术深入研究力度的不断增强，暖通空调系统在拓展应用以及优化设计方面取得了良好成就。其中，传统以水力电流系统为主的运行模式以及难以适用于新时期暖通空调系统运行模式当中。

目前暖通空调系统设计更加侧重于结合智能化控制技术实现对住宅环境温度、通风问题的优化控制。在具体应用过程中，主要通过应用传感器以及控制器等元器件，促使智能暖通空调系统得以构建完全，并以分布式控制方式保障整个暖通空调系统可以实现高质量运行目标。以集中空调暖通系统为例，具体运行原理参照图1。然而需要注意建筑工程暖通空调在运行过程中所涉及到的能耗问题比较明显。如暖通空调系统中所应用的制冷剂及其他材料如氯氟烃所表现出的污染性较强，容易对空气环境造成污染影响。如何实现暖通空调系统节能优化设计已然成为当前建筑工程设计体系予以重点强调与贯彻落实的问题。

图1 暖通空调系统原理图—以集中空调系统为例

2、建筑工程暖通空调常规设计要求分析

2.1 满足冷热负荷要求

部分建筑工程项目尤其是高层建筑工程项目在暖通工程建设体量方面表现较大，且施工设计所表现出的复杂性特点明显。为避免暖通空调系统运行过程中耗费大量电力能源，建议在前期规划设计中，设计人员应该对最大冷热负荷以及电力能源负荷进行合理确定。并按照标准设计要求，对最大冷热负荷以及电力能源负荷值的区间范围进行合理界定。确保暖通空调设备可以在最大化利用的前提条件下，实现高效稳定运作过程，杜绝出现负荷超载问题。

2.2 立足于整体进行规划设计

建筑工程暖通空调设计需要立足于建筑工程项目整体需求进行合理规划与设计。在设计过程中，除了需要按照业主要求进行合理规划设计之外，还应该结合建筑工程楼层数量、居住者实际需求进行合理规划设计。并且在设计过程中，应该主动依托于建筑工程暖通空调设计规范以及相关技术规程，对重难点问题进行有效处理。需要注意在设计规划过程中，利用新兴技术如BIM 技术提前构建建筑工程暖通空调系统三维模型，对暖通空调系统设计重难点问题进行提前掌握。并采取科学合理的措施，规避专业矛盾问题。

2.3 注重节能减排设计问题

近些年来，绿色建筑发展理念已经深入人心。其中，建筑行业更是将绿色建筑发展理念作为工程项目建设首要贯彻落实的重要理念。因此对于建筑工程暖通空调设计而言，也应该将绿色发展理念中的可持续发展理念、节能环保理念应用于建筑工程暖通空调设计工作当中。也就是说，在具体设计过程中，设计人员最好可以将节能降耗以及新能源技术等内容应用于暖通空调设计体系当中，保障建筑工程节能降耗水平得以全面增强。

3、新时期建筑工程暖通空调设计方向及具体要求

暖通空调作为实现建筑采暖、通风以及调节空气质量的重要系统设备，该系统设计是否合理往往会对建筑宜居性以及舒适性产生重要影响。然而结合实际情况来看，建筑工程暖通空调系统在运行过程中所涉及到的能耗问题比较明显，一般多可占据建筑能耗的一半及以上。近些年来，为全面实现绿色建筑以及可持续发展目标，建筑设计人员主动将绿色建筑理念以及可持续发展理念应用于暖通空调系统设计工作当中。通过严格按照绿色建筑建设要求对暖通空调系统体系运作流程以及技术关键点进行全新梳理与创新优化，以期可以从根本上实现绿色环保、节能降耗的发展目标。其中，对于新时期建筑工程暖通空调设计工作而言，必须满足下述要求：

3.1 绿色环保

绿色环保始终是绿色建筑予以重点贯彻落实的目标内容，同时也是新时期建筑暖通空调设计工作予以重点追寻的目标方向。在具体实现过程中，设计人员应该主动从材料选择、系统运行以及技术应用3 个方面实现绿色环保目标。如可通过减少氯氟烃等制冷剂的应用满足节能降耗要求，或者也可以通过合理配置静压箱以及引进新能源等方式手段，进一步增强暖通空调系统节能运行效果。除此之外，为更好地实现建筑暖通空调系统绿色运行目标，在前期设计过程中，还应该对暖通空调系统运行期间所存在的噪声污染问题进行有效处理。

3.2 节能降耗

暖通空调系统在执行采暖以及降温通风等操作时常常会伴随着大量能耗问题产生。长此以往，容易对我国能源开发利用以及保护工作产生不利影响。针对于此，建议设计人员应该重点考虑暖通空调系统存在的能耗问题。并在前期设计过程中，注重对可再生能源技术的开发与利用。如比较常见的太阳能以及地热能等，进一步缓解暖通空调系统运行能耗问题。除此之外，设计人员也可以通过应用变频技术完成对暖通空调运行参数的智能调节，保障暖通空调系统始终处于高质量运行状态。

3.3 循环利用

对于新时期暖通空调系统而言，为保障各子系统之间的高效稳定运行，设计人员应该在前期规划设计中将暖通空调系统划分为不同功能区。并按照独立设计标准，对各个功能区安全运行问题进行重点强调与优化设计。通过采取独立设计理念，可以保障某个功能区构建出现故障或者其他问题时，不会对其他功能区安全运行构成威胁。除此之外，部分老化构件报废之后，可以根据老化构件材料实际情况进行适当回收与开发利用，以切实增强暖通空调材料循环利用效率。

4、绿色建筑理念视域下暖通空调设计新方法的应用分析

4.1 基于水冰蓄冷的设计方法

水冰蓄冷设计作为新时期暖通空调设计新方法内容，在设计应用过程中，主要以水为载体，重点针对暖通空调系统中的换热管以及机组进行优化设计。结合设计经验来看，基于水冰蓄冷设计理念的换热管与机组之间可以实现冷量与热量的来回传递，保障采暖以及制冷功能得以良好发挥。一般来说，暖通空调系统中的制冷系统在运行过程中所涉及到的能耗问题比较明显，具体运作流程参照图2。与常规暖通空调系统相比，以水为基础传递可以大幅度提升电网运行效能，同时也可以有效减少能耗问题。

图2 暖通空调中制冷系统运作流程示意图

基于水冰蓄冷技术的暖通空调系统在用电低谷期间，可以通过采取双工况运行模式，利用电能实现制冷过程。此时，冷水会集中储存于蓄能装置当中。而在用电高峰期，蓄能装置所储存的冷量会得到大量释放。这样一来，暖通空调负荷将会大幅度降低，能耗问题会不断减少。需要注意基于水冰蓄冷的设计方法必须保障水利平衡管理效果。在具体管理过程中，可通过合理配置静态水利平衡阀减轻暖通空调系统压力变化。

4.2 基于太阳能的设计方法

伴随着太阳能等可再生资源的开发利用，太阳能设计理念逐步被应用于建筑工程暖通空调设计体系中。在具体设计应用期间，设计人员可结合当地光照条件以及建筑结构形式，对太阳能接收板安装位置进行定位选择并合理安装。所安装的太阳能接收板可通过有效采集太阳能获取大量热力能源，实现高效采暖过程。

在具体应用过程中，基于太阳能资源的暖通空调系统可通过合理配置温度控制器以及换热设备等系统装置，促使太阳能可以全部转化为热能。并依托于热导循环系统，促使热能可以安全传输到换热设备当中。在此基础上，可通过利用温度控制器实现对室内温度的合理调节，打造良好的舒适环境。而处于阴雨天气时，建筑暖通空调系统可利用自动化功能切换常规功能设备模式。这样一来，不仅可以规避以往能耗问题，同时还可以满足绿色建筑设计要求。

4.3 基于地源热泵的设计方法

与太阳能资源相比，地源热泵在暖通空调系统中所表现出的功能更具优势，如地源热泵基本上可以实现制冷与采暖的良好应用。举例而言，通过合理配置与设计地源热泵设施可加强与换热器之间的配合应用，保障建筑内部温度得以有效调节。结合以往的设计经验来看，地源热泵一般多安置于地下30m ～100m 的位置左右。究其原因，主要是因为这个数值范围基本不会对地表建筑运行或者地下水流动产生负面影响。

从作用原理上来看，在夏季时节，地源热泵对换热器传输的热量进行有效储存，保障建筑内部温度得以有效调节。而在冬季时节，地源热泵可通过利用换热器设施将热量安全输送到建筑内部中。通过不断提高建筑内部温度，保障暖通空调运行负荷得以大幅度减少。此时，可达到良好的节约能源效果。除此之外，在应用地源热泵设计理念的过程中，设计人员应加强对中央空调系统以及生活热水系统的协调优化，以及可以进一步增强地热能利用效能。

5、建筑工程暖通空调设计优化措施及实践分析

某高层办公建筑工程共15 层，为消除传统暖通空调设计方法存在的能耗问题以及污染问题，设计人员通过建筑本身以及水冰蓄冷设计方法，对高层办公建筑工程暖通空调系统进行全面设计与优化处理。结合实际设计情况来看，具体设计优化措施主要可以参照下述内容：

5.1 冷热源设计

暖通空调系统中的冷热源设计需要依托于建筑工程形式特点以及采暖制冷需求，对冷热源设计体系进行合理健全与完善。在前期规划设计期间，设计人员需要按照相关计算法则确定暖通空调系统负荷。并结合负荷情况合理配置冷热机组，保障暖通空调系统始终处于高效稳定的运行状态。与此同时，设计人员应该按照规范标准以及技术规程合理设计与配置冷热源。

大多数暖通空调系统在结构组成方面主要以冷水机组、水冷一体化以及多联式机组等重要结构部分组成。为进一步增强暖通空调系统运行效能以及节能降耗水平，在冷水机组的选择上，应该优先以螺杆式冷水机组为主。其中，螺杆式冷水机组可负责该建筑低层区域制冷操作。而水冷一体化机组则需要对建筑机房冷源进行全面负责。除此之外，多联式机组可选择应用VRV 多联机系统，保障建筑高层区域制冷效果达到预期。

该建筑工程在能源输配设计方面，因比较侧重于强调中央空调系统设计问题，为保障达成节能降耗效果，设计人员可对中央空调部分采取依次泵系统设计方式进行操作处理。在具体应用过程中，可针对建筑低层以及高层区配置规格合理且质量达标的分集水器设施。除此之外，对于空调部分应该优先配置两管制一次泵系统进行高效使用。而对于高层办公区而言，则可以优先采取多联式机组输配方式进行高效使用。需要注意的是，对于高层办公区而言，可采取多联机与新风系统相结合的方式进行合理配置与高效应用。

5.2 水系统设计

基于水冰蓄冷设计方式的暖通空调系统在制冷剂的选择上，可优先采取水资源作为首选应用。结合设计经验来看，水输送环节所表现出的能耗控制效果在一定程度上可以减轻暖通空调系统运行能耗。因此在具体设计中，为确保水系统节能降耗效果达到预期，设计人员应该重点针对一级泵空调水系统进行优化设计。在具体设计过程中，应优先采取变频水泵设施进行设计应用。主动结合暖通空调运行需求，对水泵运行参数进行适当调节。可以有效减少水泵能耗问题。

在水系统优化设计方面应优先采取闭式循环系统设计方式，实现节能降耗目标。设计人员应该对阀门以及冷却塔进行优化配置，通过不断减少阀门设施的使用量，保障阀门阻力得以有效降低。除此之外，还应该结合暖通空调设计要求对冷却塔设施进行合理选择。结合本工程案例来看，通过优先选择高效冷却塔可以减少传统冷却塔结构运行过程中产生的噪声问题。设计人员还应该关注空调过滤以及防腐等问题，以保障空调水质量得以全面加强。

5.3 风系统设计

关于风系统的优化设计应该首先从科学选择硬件设备入手，如可以通过配置变频风机并在新风段安装空气过滤设备，保障系统整体节能效率与环保效率得以全面增强。与此同时，对于排风与新风间的热交换设计问题，设计人员可通过安装排风热回收机组确保建筑物每层的暖通空调风系统都可以实现废气热量回收与利用目标。这样一来，可以有效减少新风能耗问题。除此之外，设计人员也可以通过合理配置变频器与静电除尘器等设施，保障新风送风量调节效果以及防污染效果。

5.4 控制系统设计

控制系统作为建筑暖通空调系统体系的重要内容，通过高效运行可以完成对系统各项参数的有效调节。控制系统运行质量往往会影响暖通空调系统整体节能效果。在具体优化设计过程中，设计人员应该结合暖通空调系统运行特点，对当前控制系统所涉及到的设计重难点问题进行强调分析。在此基础上，结合各个部分硬件设备运行工况要求，按照科学高效的设计原则，对设备参数进行合理调节与优化调整。与此同时，为保障室内空气质量达标，减少污染问题，对于建筑空间内人流密集区域如会议室，可通过设置二氧化碳传感器实现对室内二氧化碳浓度的监测分析。根据数值分析结果，实现对新风量的智能调节。

结语：

建筑工程暖通空调设计通过立足于绿色建筑设计标准以及新时期暖通空调设计新新技术原理，基本上可以达到良好的运行应用效果。以案例工程为例，该系统投入使用之后，暖通空调能耗率明显下降，基本上可以满足绿色建筑建设要求。针对于此，在今后的发展过程中，建筑工程暖通空调设计人员应该立足于新时期暖通空调设计标准以及技术应用方法，对当前暖通空调设计体系存在的滞后性问题进行及时处理，以期可以从根本上缓解暖通空调能耗问题以及污染问题。