工业建筑暖通设计常用节能措施分析

引言

工业建筑在国民经济发展中占据重要地位，而暖通系统作为工业建筑的重要组成部分，对于维持适宜的生产环境起着关键作用。现代建筑对舒适性和能源利用的要求越来越高，暖通空调系统作为保障室内环境质量的核心部分，如何在保证舒适度的同时实现节能，已成为建筑设计的重要课题。随着 GB/T40390-2021《独立新风空调设备评价要求》的实施，独立新风空调设备在适用性和能效评价方面有了更加明确的标准，为其在节能设计中的应用提供了技术支持。

1 暖通空调系统概述

暖通空调系统的核心作用在于调控建筑内部的空气质量与温度，以营造出一个宜人的居住或工作环境。在 2022 年 3 月 1 日正式生效的 GB/T40390-2021《独立新风空调设备评价要求》中指出，此类设备通常由空气净化装置、能量回收组件、冷源处理单元以及终端设施构成。为保障用户健康安全，这些组成部分均需采用无毒无害且不会产生异味或二次污染的材料制造，并且还应具备良好的耐久性能。根据所选用的不同冷却技术，独立新风空调系统的适用范围及其能效评定标准也会有所区别。《独立新风空调设备评价要求》不仅规定了此类设备的能效评估准则，而且将这些标准细分为三个级别，以此来清晰地区分不同产品的节能性能；满足最低标准的产品被认为是合格的。此外，该文件还强调了对于空气净化效率的要求，明确规定实际测量的新鲜空气清洁量至少要达到设定基准值的百分之九十。

2 工业建筑暖通设计现状

目前，部分工业建筑暖通设计仍采用较为传统的方式，在负荷计算方面不够精准，导致设备选型不合理。例如，一些设计者未充分考虑工业厂房负荷组成的复杂性，简单套用民用住宅的负荷计算方法，使得暖通空调设备功率过大或过小，过大造成能源浪费，过小则无法满足生产环境需求。在冷热源选择上，部分企业未结合自身实际情况，未能充分利用余热、可再生能源等，导致能耗居高不下。此外，通风管道系统设计也存在诸多不合理之处，如管道布局混乱、阻力过大，影响通风效果的同时增加了能耗。

3 工业建筑暖通设计常用节能措施

3.1 合理计算负荷

工业厂房与民用建筑在制冷和采暖负荷计算上存在显著差异。应严格按照相关暖通空调设计规范确定设计温度范围，一般工业厂房设计温度可控制在 ，采暖温度在 14-16C ，空调温度在 26⋅27^∘C 。不同类别的工业厂房，其负荷组成和大小千变万化。如某些厂房新风负荷可能占总负荷一半以上，有些厂房因常年热加工或人员密集、劳动强度大，导致空调冷、湿负荷比例较高。因此，必须依据实际情况进行科学精准的负荷计算，合理控制设计温度，以实现节能减排、高效生产的目标。

3.2 冷热源的合理选择

（1）依据工艺需求选择热源。对于工业建筑，若厂区仅以采暖用热运行方式为主，可优先考虑高温热水作为热媒。因为高温热水供热相对稳定，且热效率较高。若厂区供热方式主要以工艺用蒸汽为主，且卫生条件与节能条件符合要求，则可利用蒸汽方式供热。同时，应尽量避免选择用电采暖方式，工业用电价格昂贵，用电采暖会大幅增加能耗成本。（2）冷源的节能选择。在冷源选择方面，如果厂房不处于极寒区域，可优先采取风冷热泵机组。风冷热泵机组无需冷却水系统，减少了冷却塔等设备的能耗及相关维护费用。此外，冷源的选择应遵循高效节能原则，根据工厂实际情况合理调整冷源分布，以提高能源利用效率。

3.3 恰当设置空气幕

工业厂房人员进出频繁，大门常处于开启状态，易导致室外空气侵入，影响采暖效果，增加热量消耗。在厂房大门上方设置空气幕，选择热水或蒸汽作为热源，通过高速风轮产生强大气流，形成气幕门帘，阻挡室外空气进入。对于高大的厂房大门，应采用离心式空气幕；超大出入口则需使用装配式热空气幕，以有效维持厂房内所需温度，减少外门冷风侵入的冷热负荷，降低锅炉容量。

3.4 合理选择散热器

不同厂房的热负荷、空间大小、粉尘性质及质量等因素对散热器的选择有重要影响。当工业厂房负荷比例较大且放置散热器空间较小时，应选择散热面积大的钢翅式散热器；对于化工、机械加工等粉尘大、腐蚀严重的厂房，宜选用钢柱式散热器或抗腐蚀散热器。在运行过程中，需定期清理散热器灰尘，防止影响散热和产生扬尘。每组散热器进水支管应安装恒温控制阀，以调节热水流量，且散热器宜明装，外表面应刷非金属涂料，以增加散热量。

3.5 运行设备的调控优化

（1）合理设置设备运行参数。对于工业建筑的暖通系统，可通过减少冷却塔能耗来实现节能。合理设置暖通空调开机数量以及运行时间，结合气候条件和厂房布局，优化加热设备和制冷设备的放置位置。例如，在温度适宜的季节，减少制冷设备的开启台数，延长设备停机时间。（2）闲置设备的节能管理。针对工业厂房中部分供暖设备利用率不高、闲置时间长的问题，当设备不运作时，可利用散热器维持温度，减少能源浪费。在生产过程中，根据现场实际情况适时开启空调系统补充热量，避免设备长时间全功率运行。

3.6 水源热泵技术

水源热泵技术在现代暖通空调系统中被广泛应用，其能够利用自然界水体的热能实现高效的冷热转换。该技术通过水源作为热泵的热源或热汇，利用热泵循环系统进行热量的提取和释放，在冬季提供采暖，在夏季提供制冷，且能源利用率高，运行成本低。在冬季，水源热泵系统可以从环境水体中，如地下水、湖水、河水或海水中提取热量，利用热泵循环将低温热能升温后供室内采暖；在夏季则可以将室内的热量通过系统释放到水体中，从而实现制冷效果。相比传统的电加热供暖和空调制冷方式，水源热泵系统的能效比更高，且温度稳定，适用于一些特定的环境需求。

3.7 通风管道系统节能设计

（1）优化管道数量和布局。通风管道系统节能设计至关重要。应根据工业厂房实际需求合理设置通风管道数量，避免过多或过少的管道造成能量浪费或通风效果不佳。结合空间环境，选择合适区域安装通风管道，可将其安装在高处墙体等无人为接触区域，既能节省空间，又能减少车间粉尘对暖通设备的影响。（2）降低管道阻力。选择合适的通风管道材质和截面形状，减少管道内壁粗糙度，降低空气流动阻力。合理设计管道的弯头、三通等部件，避免管道布局过于复杂，以减少局部阻力，提高通风效率，降低风机能耗。

结语

工业建筑暖通设计节能对于节约能源、降低企业成本和保护环境具有重要意义。通过合理计算负荷、科学选择冷热源、恰当设置空气幕和散热器等节能设计要点，并注意厂房设计、管道布置和车间特殊要求等问题，能够有效降低工业建筑暖通系统的能耗，提高能源利用效率，实现工业建筑的可持续发展。未来，随着科技的不断进步，应进一步探索和应用更先进的节能技术和设备，不断优化工业建筑暖通设计的节能方案，为工业领域的节能减排做出更大贡献。

参考文献

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