节能优化设计范文

导语：如何才能写好一篇节能优化设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】钢铁企业制氧站节能

中图分类号：C29 文献标识码：A 文章编号：

钢铁企业作为国民经济中最大的用氧部门，其在生产过程中需要使用大量的氧气、氮气和氩气，如氧气炼钢、高炉富氧、转炉溅渣护炉用氮、钢包底吹用氩等。因此，大中型钢铁企业一般都配备有一定规模的制氧站，制氧站在制取氧气的同时可以生产氮气和氩气等工业气体。在制氧生产中主要消耗的是电能，约占总能耗的80%；从总厂范围来说，制氧分厂是钢铁企业用电大户，约占20%以上。制氧站从选址、规模的确定到设备和管道的配置都需要进行优化设计，才能使工艺更先进，安全可靠性更高，能耗更低。

一、制氧站的规模确定

制氧站的规模需要根据炼钢、炼铁等用户的使用量及使用制度，绘制出用气平衡表，根据平均用气量来确定制氧站的规模。以下是某工程的氧氮氩平衡表。

氧、氮、氩的用量平衡表

通过上表可知，2×100万吨转炉冶炼、2×1280m3高炉富氧以及其它用户等共需氧气41000m3/h，纯度为99.6%；氮气40400m3/h，纯度为99.999%；氩气385m3/h，纯度为99.999%，为满足供应要求，需要建立二套20000m3/h空分装置。

2、制氧分离工艺的选择

目前，空气分离制取氧、氮等产品的方式有三种：变压吸附、膜分离和深冷法。前两种是常温下空气分离，第三种是低温下空气分离。

变压吸附与深冷法比较各有特点：首先，变压吸附流程简单，设备数量少，主要设备仅为鼓风机、吸附塔、贮气罐、真空泵和一些阀门；深冷空分装置流程较为复杂，主要设备包括空压机、预冷器、纯化器、换热器、膨胀机、空分塔、氧压机、氮压机等诸多设备。其次，变压吸附基建费用少，对厂房要求不高；深冷空分装置设备复杂，安装周期长，基建投资高。第三，变压吸附启动时间短，维修费用低；深冷空分装置操作较为复杂，启动时间长，维修费用多。第四，变压吸附产品单一，氧气纯度低（93%），产量少（一般在5000m3/h以下），不能生产氩；深冷法可以同时生产出高纯度的氧（99.6%）、氮（99.999%）、氩（99.999%），产量较高，而其液体产品的体积仅约为气体的八百分之一，所以产品非常便于经济的储存和运输。

膜分离技术与深冷法、变压吸附相比较，具有设备简单，启动时间短，投资少，由于不需要加压设备，故其简易程度超过了变压吸附；但也同样存在产量低，产品纯度低，氮气纯度仅为95%。

钢铁企业一般选用的是深冷法。

二、制氧站设计分析

1、制氧原理及改进措施

深冷分离工艺的基本原理是:空气经压缩、冷却和液化后，利用空气中氧、氮、氩沸点不同，采用多次蒸发、多次冷凝的方法进行精馏分离得到产品氧、氮、氩。再按不同用途将产品加压、贮存和输送供给用户。钢铁企业制氧站主体设备如图1所示。

图1 钢铁企业制氧站主体设备示意图

制氧站制取工业气体的能耗一般通过氧气的单位电耗来衡量。氧气单位电耗计算公式:

式中:N—吨氧耗电量，kWh/m3；

R—气体常数；

T—环境温度，K；

r—空气标准状态下重度，取1.293kg/m3；

P—加工空气压力(绝压)；

V空—加工空气流量，m3/h；

V氧—产品氧气流量，m3/h；

ΔV—设备切换损失，m3/h；

η等—空压机等温效率；

η机—空压机机械效率。

制氧站的单位产品电耗，与工作压力的自然对数成正比，工作压力越低，单位电耗越小，因此尽可能地降低制氧设备的工作压力从而降低电耗。目前全低压流程的制氧装置已经被普遍应用。

此外，提高氧提取率，也即降低V空/V氧，单位电耗N也随之减少。当采用规整填料、全精馏无氢制氩技术，氧提取率可提高到99.8%，氩提取率可达80.7%，且制氩过程完全通过低温精馏来实现，使装置更安全可靠。当上塔采用填料塔后，能降低上塔阻力约0.02MPa，空压机轴功率可降低5%～7%。当采用带氧气增压器的空分流程，充分利用冷凝器的位能(即液柱高度)，使出冷箱的氧气压力达到0.17～0.28MPa，从而使压氧电耗可降低0.03kW/m3左右。

我公司设计的某工程一期2万制氧、二期2万制氧均采用液氧自增压的方式，获得5000~7000Nm3/h，压力为55kPa的低压氧气，直接输送至炼铁区域进行机前富氧，这样即可选用1.5万Nm3/h的氧压机，大量减少了压氧能耗，每套2万机组年节约电量约8.0x106kWh。

我公司设计的某工程1.6万Nm3/h制氧采用了污氮气与增压空气进行换热的设计，节约了能耗。

2、减少氧气放散率

1)合理配置液体储槽和气体球罐。

液化装置的配置与使用是减少放散率、保证供气稳定性、安全性和增加制氧设备投资效益的一个重要手段。液化装置包括液氧、液氮和液氩储存及汽化系统。液化装置较空分设备容易开停，负荷可以增减，生产的液体产品可以进入后备汽化系统以保障气体供应，也可以进入市场销售，为企业带来可观的效益。液化装置的能力大小一般取决于氧气放散量的大小、氮气的富裕状况及对液体的需求量，一般以氧气总产量的5%～10%为宜，氧、氮、氩液化同时考虑。

氧气球罐的有效储量，需满足正常生产时的不均衡用量，包括转炉按一定规律用氧时的周期性高峰低谷的波动量和由于换出钢口、生产调度等原因造成不均衡用氧的富裕储量，同时还应考虑空分设备突然故障停止供氧时保证转炉仍能吹完一炉铁水所需的安全储量。转炉溅渣护炉是氮气用量波动较大的用户，每个冶炼周期吹氮时间为2～4min，因此氮气球罐的最小储量应能够满足其周期性波动的要求。

2)变负荷功能。

为了降低制氧单耗而增加氧气产量，但由于氧气需求的不连续性，氧气在部分时间会因用不了而放散掉。空分设备在选型时应该考虑变负荷功能。

装置自动调节负荷操作可以通过调节冷箱进口空气的流量，即靠增大或减少空气透平压缩机的排气量来实现。而空气透平压缩机通过控制其进口导叶，使轴功率随着排气量的变化而变化，可以实现变负荷操作平稳运行的同时达到降低能耗的目的。

三、制氧系统的优化节能

1、选择节电的设备及技术

从制氧装置规划起，就把节能作为工艺规划、设备选型的一个重要原则，把设备的价格、能耗、性能等放在一个系统中进行综合考虑。

空压机是空分装置中最大的耗能设备，也是制氧主厂房内最大件设备，在选择空压机时不仅要考虑设备投资，还应考虑电耗，业主使用习惯，最大件重量，气体进出口方式以及设备基础、对主厂房的要求等因素。例如，某工程一期2万制氧选用的是沈鼓设备，需设置8m高二层平台；二期2万制氧选用的是交大赛尔设备，需设置6.5m高二层平台；另某工程1#、2#2万制氧均选用的是陕鼓设备，设置在厂房地坪基础上；而某工程1.6万制氧Atlas的设备，设置在室外地坪基础上。

许多设备可利用变频技术节电，如循环水泵、循环氩泵等具备采用变频技术条件的设备，都采用变频技术。在循环水系统采用节电装置有效地控制了水泵的功耗。

我公司设计的某工程2x2.2万制氧分子筛系统加热器采用蒸汽加热器和电加热器配合，在蒸汽能满足供应的情况下，单独使用蒸汽加热器；蒸汽供应不足时，蒸汽加热器和电加热器配合使用，相比于单独使用电加热器，节能效果明显，每套2.2万机组年节约电量约3.74x106kWh。

2、提高设备作业率

任何原因造成制氧设备停机，启动后至少要空耗3 h以上的能耗才能进行产品生产。因此，制氧节能降耗一个最重要的方面就是稳定生产，那么零工况波动为运行的最高目标。与此同时，探索最佳的压缩机压力，加温活化的时间，上、下塔的压力，机组膨胀量，氧氮的纯度等因素对耗能的影响，找到最佳的工艺点。平时根据用户的使用情况及时地调整工况和开停压缩机，力争在满足生产使用的前提下，电耗最少。由于钢铁企业氧气、氮气用户的压力等级为两个，一是0.8 MPa以下的氧气、低压氮气，二是0.8～3.0 MPa的中压氧气、氮气。以前中压采用压缩的方法供应、低压采用中压节流的方法供应，势必造成能量损失，可采用中压和低压分开供应的方法，增设了低压氧气、氮气管网，有效地减少了氧气、氮气压缩的电耗，粗略估算每套2万机组年节约电量约16.6 x 106kWh。

一般制氧启动时间需48小时，如果能缩短启动时间，提前出氧，就可减少设备作为无用功时间，节约电耗。我公司设计的某工程1#、2#2万制氧在制氧启动积液过程中，当主冷凝蒸发器见液并排放干净后，将储槽或槽车中的液氧返供主冷，比正常开车缩短20小时，每套2万机组每次开车节电量约3.06 x 105kWh。

四、结束语

制氧机组单体设备的改进可以降低制氧机组本身电耗，而确定合理的制氧规模以及采取变负荷等相关措施可以最大限度地减少氧气的放散率，避免不必要的浪费。液体储槽、气体球罐以及管网的优化布置可以节约投资成本，并满足氧、氮、氩气体用量的不稳定性。

参考文献

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[关键词]己二酸 节能环保 优化 装置

[中图分类号]TE08 [文献码]B [文章编号]1000-405X（2013）-6-171-1

伴随当今化工工业的迅猛发展，己二酸作为工业生产中重要的组成部分，其产量也在日益增加。己二酸是一种有机二元羧酸，又名肥酸，在常态下表现为一种白色晶体，能溶于水、醇、醚、环己烷、苯和丙酮，对人体的皮肤、粘膜、眼睛等具有刺激作用，并且能产生酸雨，污染空气和水，因而对环境的影响也很大。故而，在生产己二酸时，为了环境安全，有必要对其生产装置进行节能环保的系统优化设计。

1 己二酸给环境造成的危害

在生产己二酸的过程中，会产生对环境有极大危害的废气、废水和废油等大量的工业生产废物。

（1）己二酸在生产过程中，会产生大量的工业废水。己二酸在生产过程中，由于本身含有酸性，因此，其产生的蒸气中便会裹含数量极大的酸，这些酸性蒸气与工业使用水接触之后，就使得工业废水具有酸性。含酸的工业废水排出之后，便会给地下水或者河流湖泊等水源造成严重的污染，从而影响到周围动植物的生活健康。

（2）己二酸在生产过程中，会产生大量的工业废气。己二酸在生产过程中，会产生大量的氮气、氧气、二氧化氮、一氧化碳及二氧化碳等气体。其中二氧化氮和二氧化碳是产生温室效应的主要气体成分，而一氧化碳则会直接危害人体的血液和神经系统。

此外，在生产己二酸时，还会产生大量难以消除的工业废油，同样会给周围的土壤水源造成污染。

2 对己二酸装置节能环保系统的优化设计

通过对己二酸生产过程中产生的废水、废气及废油加以分解、回收和循环利用，从而达到节能环保的作用。

（1）使用合理的装置或材料净化排放的废气。由于在一定条件下，二氧化氮可以通过化学反应而成生氧气和氮气，这两种气体对空气均无害。因此，可以在己二酸生过程中，利用技改优化，将二氧化氮的分解装置与废气排放口相连，以便将二氧化氮首先转化为无污染的气体再进行排放，从而起着保护空气的作用。同时，还可以用铁锈等金属氧化物来除去己二酸生产过程中产生的一氧化碳毒气。来净化排放的废气。

（2）用废水代替回流水，实现系统水平衡。尽管己二酸在生产过程中产生的废水含酸浓度远远高于国家二级排放的标准，但是其排放的工业废水中所含的己二酸及硝酸，成分基本与己二酸生产装置系统中的内硝酸浓缩塔回流水相同。所以。可以将回流水用己二酸生产排出废水加以替代，从而有效地达到系统水平衡的效果。而通过循环利用排出废水，一方面能够避免废水给环境造成污染，另一方面还能节约大量的水资源，从而使节能环保的目标得以实现。

（3）利用废油回收装置，实现己二酸生产废油的回收再利用。在己二酸的生产过程中，将一套废油回收装置加入到起生产装置中，利用己二酸产生的废油混合物与其他有机物的化学作用，将废油中的二元酸分离出来，并让其冷却后得到二元酸结晶，从而实现己二酸回收再利用的效果，不仅节省了资源，还保护了周围的环境。

3 对己二酸装置节能环保系统的优化设计效果

对己二酸装置节能环保系统的优化设计前后比较，其节能环保效果特别明显。例如，某化工公司统计数据表明：利用己二酸装置节能环保系统的优化设计之前，其废水排放量为19t/h；每小时排放的1100m3废气中二氧化氮含量高达38%；费油排放量为1.3t/h，焚烧之后又给空气造成二次污染。由此产生的大量废水、废气、废油给周围的空气、水资源等环境造成了严重的污染。然而在对己二酸装置节能环保系统的优化设计后，通过循环利用工业废水，实现废水的零排放；且1300m3废气中二氧化氮含量仅仅为0.1%；而每小时排放的1.3t废油也被制成二元酸结晶而全部回收，从而有效地避免了产生二次污染。

由在对己二酸装置节能环保系统的优化设计前后的对比数据中可以看出，采用节能环保优化设计，能够明显降低周围空气、水资源等环境的污染，并能有效地节省能源，实现资源的回收再利用，从而为化工企业带来一定的经济效益。

4 结束语

己二酸作为工业中应用十分广泛的有机二元酸，除却能够制作尼龙树脂和尼龙纤维之外，还能作为有机合成的己二胺及已二腈的基础原料，并且它还可以当做生产的增塑剂及剂。甚至在医药方面也得到广泛的应用。然而，其生产过程中产生的大量废水、废气及废油给空气、水资源环境带来极其严重的污染。因此。作为化工企业，我们要加强做好对己二酸装置节能环保系统的优化设计。以便我们在达到经济效益目标的同时，还能有效地保护生态环境，实现人与自然的和谐发展。

参考文献

[1]朱玉华，吴晓明，高兰英等.己二酸装置节能环保系统的改造[J].化工自动化及仪表，2007，34（4）：183―189.

[2]吴彦庆，张华.己二酸装置中亚硝酸气的回收[J].化学工业与工程技术，2010，31（2）：142―143.

[3]徐天祝，张元札，闫成旺等.己二酸装置实施CDM项目的实践与技术分析[J].石油化工技术与经济，2010，26（1）：115-117.

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关键词：住宅建筑；优化；节能设计

引言：随着经济的快速发展，住宅建筑的数量和规模都得到了跨越式的提升。然而，建筑能源的消耗量随之增加，能源紧缺的现状不但没有得到缓解，反而还有加剧的趋势，在这种环境下，国家对住宅建筑节能提出了更高的要求。如何提升和优化住宅建筑节能设计水平，成为当代建筑设计人员的重要研究课题。

一、建筑平面设计

住宅建筑平面设计中，主要考虑建筑平面形状、热环境分区以及温度阻力区的设置等方面因素。

住宅建筑平面形状应规整，尽量减少护结构面积，增加冬季直射室内的阳光，夏季减少太阳辐射。比如把房屋外墙面积大、开窗多的一面正对太阳辐射强度大的南向，使建筑在冬季可以有效地收集太阳能，北侧外墙尽量减少开窗面积，主要满足通风的需要，而东、西方位不开窗或开小窗。热环境分区中把要求较低的厨房、卫生间、过厅等布置在北向，而尽量争取将主要起居空间和居住空间布置在南向，充分利用太阳能，保持冬季室内有适宜的温度。住宅建筑中设置一定的温度阻力区可有效地减少传热损失。例如住宅楼梯间多采用封闭式，楼梯间设窗；对于北方住宅建筑，北向单元入口均设门斗，避免冬季西北风灌入；对上屋面人孔密封处理，使整个楼梯间形成一个温度阻力区。

二、建筑规划节能设计

1、建筑选址

建筑选址的节能问题要符合自然规律，尽量利用自然环境来创造适合人类生存的条件。总体来说，建筑选址需争取日照，可参考各地风玫瑰图，避风建宅。争取日照包括争取日照时数、日照量和日照质量三个方面。建筑基地宜选在向阳的地段上，为争取日照创造先决条件；依据各地最佳建筑朝向范围合理选择建筑朝向，以争取更多日照；选择满足要求的日照间距。另外，避风建宅是减少冷风渗透和风压均对建筑物的保温造成不利影响，建筑应该尽量选择避风基址建造，采用错列式布局避免“风影效应”。

2、建筑朝向

建筑朝向对其能耗具有显著影响。朝向范围是日照和通风两个主要因素共同作用的结果，应综合考虑上述两种因素确定建筑物个体以及建筑群的朝向。朝向选择需满足以下要求：夏季尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭，以使建筑获得冬暖夏凉的宜人室内环境。

三、屋顶保温节能设计

屋顶是建筑护结构的主体部分之一，是建筑节能的又一组成部分，目前常用的屋顶保温节能设计包含以下几方面：

1、屋顶从结构上和形式上尽量设计成坡屋面，并加设通风层，可以提高建筑内热工效率，增加保温性能。

2、采用屋面种植设计，通过覆盖在屋顶表面的植物降低太阳辐射，达到调节降温的效果。另外还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

3、对于夏季日照辐射强的地区，通过改变屋面颜色或者对普通屋顶涂上高反射率的涂料，提高屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明：采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少10%～30%。

4、加设太阳能装置。在屋顶上架装太阳能吸收热量，产生热水热气，满足建筑空气环境，太阳能利用模式为：集热气DD补热系统DD输配系统DD末端。通过吸收太阳光能转化为加热水温，降低建筑内部的功能损耗并提供新的加热源。

四、建筑外墙的节能设计

墙体的耗热量要占建筑采暖热耗的30%以上。因此，改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。其措施有：

1、改善砌体的保温隔热性能

在材料选择时，采用新型节能砖，如多孔黏土空心砖、加气混凝土砌块、混凝土空心砌块等类型的材料，使其集承重和保温隔热于一体；也可利用当地出产的浮石、火山渣及其他轻骨料或工业废料生产多排孔轻质砌块，用保温砂浆砌筑，有节能、节地效果。

2、对墙体采取保温隔热措施

即采用外墙外保温技术和外墙内保温技术，构成复合墙体。目前，外墙外保温技术应用比较广，它不但解决了外墙热桥的问题，而且具有增加室内使用面积，方便室内二次装修等优点，目前使用较成熟的几种外墙外保温方案有：外贴聚苯板保温、外贴硬质聚氨酯泡沫保温、胶粉聚苯颗粒保温浆料、夹心聚苯板外墙保温、钢丝网架岩棉夹心板外复合保温等。外墙内保温有饰面聚苯板内保温复合外墙和纸面石膏板内保温复合外墙。

五、建筑门窗的节能设计

外门窗是耗热的重要渠道，它既是太阳辐射的得热部件，又是主要的失热部件，传热系数约为墙体的3～4倍，是节能的重点部位，所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应少做落地窗、飘窗，但在实际工程中飘窗运用的非常普遍。外墙门窗设计除满足自然通风外，设计中应该强调东西南北开窗有别，不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面，应尽量减少开窗面积。设置外窗部位，应提高外窗的密封性能（如选用胶条密封而不是毛条），选用好的窗型（如平开窗气密性相对较好），门窗配件，提高窗框的隔热性能（如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等），减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃（如中空玻璃、镀膜玻璃等）。根据国内外大量应用经验证实，采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光，通常也是建筑自然通风的渠道。所以，外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位，引进自然风，增加夏季的渗透通风。但同时，外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透，有利于室内保温，改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方，可采用凹式开窗设计，外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘，这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

六、节能材料的使用

建筑外维护结构的保温隔热性能对降低建筑能耗起着至关重要的作用，并直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性。在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能是国内目前通行的做法。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料在生产加工过程中会大量消耗各种能源，且价格很高。建筑节能不应只注重建筑建成后在使用过程中的能耗，还应从整体系统的全局出发，建筑全寿命周期的能源消耗应受到同样的关注。因此，建筑材料除应具有出色的保温隔热性能外，它的加工生产过程也应当简单易行并应节省能源。实际建设过程中，可以因地制宜，创造性地采用新型建材，这样可以减少污染和能源浪费，并且变废为宝，取得一举多得的效果。新型建材可以是科学上的合成，也可以是废物的升级利用，但如果加工处理过程中工艺过于复杂，能源消耗过大，那也没有开发的必要，应当注意去进行综合衡量。

七、结束语

作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对建筑进行优化节能设计，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，从而实现节约能源，减少能源消耗，为实现我国可持续发展战略，建设节约型社会作出应有的贡献。

参考文献

[1]陈荣深，陆海锋.浅议节能设计中存在的问题及解决办法[J].科技创新导报，2009（11）.

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关键词：小户型 优化设计 生态节能 探究

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

1.小户型要具有可持续发展性

现在户型主要有几个问题：面积上的浪费, 空间利用率不高；没有足够的储藏空间；设计的不够精致、 精细；未考虑小户型的可持续发展等。居住单元可灵活拼接从设计出发, 基本的功能需要应放在首位, 在有限空间内, 通过合理设计和可变家具实现各种基本功能, 按照重要程度和使用频率, 依次排序如下: 睡眠、收纳、卫浴、学习、就餐。在解决基本功能的基础上, 在局部设计一些个性化元素, 满足居住者精神层面的追求。为了取得空间最大化的效果, 最合理的方式是共享空间的打造，消除各种空间之间的实际隔断和心理界线, 形成整体空间的效果，例如, 在接待客人的时段, 整个房间就是一间客厅, 视线开阔，满足自由走动需求；在睡眠阶段, 整个房间就是一间卧室。

1.1 客厅

客厅是交流沟通的重要场所, 家人之间的交流以及朋友的聚会都会在客厅中完成。但是小户型面积有限, 在保障卧室的功能需求的前提下, 客厅的使用频率相对较低。因此, 客厅可作为隐性空间, 与卧室、餐厅共用同一空间, 在必要的时候通过可变家具实现客厅、餐厅功能的转换在接纳朋友或者家庭活动时, 客厅能容纳5一6人同时就座聊天即可, 超过6个人的聚会更适合在公共场所进行。

1.2 卧室

卧室的基本功能是睡眠休息, 分户墙、 卧室之间的隔墙均采用混凝土墙, 卧室门采用有隔音芯板的夹板门, 避免噪音相互干扰, 床以及足够的收纳空间是必不可少的, 人们喜欢在床上使用笔记本电脑或者看书, 在床头附近、 需要设计插座以满足使用笔记本或者床头灯的需要； 床头设计有放书、手机、闹钟、小台灯的空间。

1.3 书房

无论是儿童还是成年人, 学习都是生活的一部分, 书房这个功能空间是必不可少的, 这就要求书桌的长度满足学习需求的同时又有足够的收纳空间用于存放各种书刊, 包括课本、 报纸、 杂志等,书房可与次卧设计在同一空间之中, 抬升床的高度, 下部可放置书桌, 以增加使用功能。

2.小户型设计和优化

我们分别从平面和空间这两个方面进行设计,在保证结构没有大的变动的情况下, 合理利用有限空间, 使利用率最大化。

2.l 平面优化方案

在尽可能不改变外形尺寸-和结构的前提下, 在平面通过对家具的精细化设计,例如折叠床、组合儿童床、壁柜 橱柜等, 充分利用有限空间，扩大存储空间。

单间户型, 适于1到2人居住, 属于过渡性户型, 也是最基本的户型, 其它户型皆由此演变而来, 户内有卧室兼客厅、 卫生间、 厨房兼餐厅和储藏空间等, 家电也一应俱全, 如冰箱、 洗衣机、 电话、 电视,与过去的单身宿舍相比, 空间利用率有极大的提高, 户内建筑面积为21.6平米( 含公摊)。如图下：

两房一小厅户型, 户内由一间主卧兼客厅、 一间次卧兼书房、一个餐厅和厨房、 卫生间、 储藏空间等组成, 由两个l代居住单元拼合而成, 适合夫妻和老人或者夫妻和子女2代人共同居住, 户内建筑面积为30平米。如图下：

2. 空间优化方案

从结构上将睡眠空间抬高, 设计夹层摆放床铺, 夹层至天花板净高l.lm , 地面至夹层底部净高l.8 m ,这样就将睡眠空间全部抬升, 并可将卧室功能与客厅、 书房以及老人房等空间任意组合, 使变化更加灵活, 利用率也更高, 同时, 基本单元拼合后, 基本结构可以保证不变,它也能满足l代至3代人的共同居住,

适于1到2人居住的户型,通过木质楼梯上至夹层休息空间, 同时楼梯兼有储藏功能, 下层空间作为客厅, 与餐厅厨房相连, 扩大功能空间, 使室内感觉温馨、 舒适,户内建筑面积21.6平米( 含公摊)。

适合夫妻和老人或者夫妻和子女2代人共同居住的户型, 由于室内夹层的设计, 可实现主卧与客厅、 次卧与书房的组合, 既能达到共用空间的目的, 又能保证两种空间的相对独立, 扩大了小户型的使用面积,户内建筑面积30平米(含公摊)。

2.4 组合体设计：

组合体设计同样很重要, 它涉及到周围环境、小区总平面的布局、小区的建设密度、 容积率, 并影响户型设计中的使用系数( 使用率) 的高低, 现仅结合上述户型探索组合体的设计。

（1） 组合体的形状可有多种选择,但公租房的组合体设计,必须把适用和经济放在首位, 经各方面的综合比较, 首选“一”字型中走廊的板楼,可以减少公摊面积, 增加使用面积,同时, 中间走廊两端有窗可以采光通风；中廊的吊顶上部, 还可以安装水暖电管线； 其次有利于住户的交往和物业管理人员的安保、卫生工作。

（2）组合体宜采用东西朝向, 使两侧的住房都有阳光照射。

（3）户型设计还应明确适用层数是多层、小高层还是高层, 因为层数决定采用的结构体系, 影响到平面的轴网和尺寸。

3.自然通风的有效引导

小户型对于风的利用和处置，比一般建筑有其特殊性。小户型拥有得天独厚的通风优势，但随着高度的不断增加，建筑上部的风速和风压越来越大，在这种情况下上部直接开窗狂风可能吹袭室内，形成紊流和噪声，而且还会导致建筑与外界热交换迅速增加，不利于建筑中的能量保存，热工能耗增多，这也是众多小户型采用全封闭外立面、依赖机械通风系统进行内部空气和温度调节的原因所在。但凡事有利有弊，合理的自然通风设计可以降低成本和节约能源，此外，减少对机械通风和空调系统的需求可以提供一个健康的建筑环境。研究表明，使用自然通风的能耗要比使用空调的能耗减少一半。

对小户型进行通风设计，主要考虑服务核的位置设置，和建筑首层、建筑中部、建筑顶层的通风处理。首先，通风设计要结合服务核的位置。前面讲到，合理的服务核布置，为内部的使用空间提供“隔热带”，阻止阳光的直接射入，增加热量的散发，从而减少空调的负荷。其次，小户型的首层地面层要特别考虑入口位置的通风引导，湿热气候中更应全部向外开放，让其成为可以引导自然通风的空间，而不是封闭的空间。作为由外到内，由热到冷的过渡空间，还应注意对风雨的防范。开放的地面空间也会鼓励人们的自由进出，增进彼此的交流，使街道的气氛变得亲切宜人。再次，在建筑中部的受热的一侧，可以设置内凹的空间来遮阳，可采用：凹入的窗子，阳台和小尺度的空中庭院。空中庭院可沿建筑的表面任意延伸，形成多层的中庭，充当通风管道，引导自然风进入内部并排除热气。此外，使用中庭的设计有利于自然通风，因为中庭的设计将改变进深过深的建筑形式，而在内外立面上开窗，形成良好的交叉通风。空中庭院应让使用者随意出入，领略建筑周围的自然景观，同时此处可以灵活设置其他功能，例如避难处、绿化平台，甚至增建洗手间或厨房。最后，建筑的的顶部无需封死，可以盖上灵活开启关闭的百叶式屋顶，既可遮阳，又能将风引入建筑内部。

4.结语

面对城市人口大量增加, 低收入群体对住房的刚性需求等社会问题, 小户型的研究在国家政策的有力支持下势在必行。本文提出了对生态节能型小户型优化设计的一些思路，从而达到适应小户型需求，并根据中小户型面积紧凑与精细的要求，满足良好的舒适度和居住环境。

参考文献：

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关键词：建筑工程；暖通空调系统；节能

1 建筑暖通空调系统节能设计现状分析

空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响。在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，加上目前工程设计周期普遍较短，设计收费与设计产生的经济效益不挂钩以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，有的设计单位只求数量，忽略质量，使得设计的系统不仅初投资大，运行能耗也高，大大超过了国家标准。

建筑施工监理行业中暖通空调专业的从业人员水平参差不齐，非本专业院校毕业或对口专业的人员占很大一部分，甚至一部分人员根本未经过任何培训，对本专业理论只是似懂非懂，设计或施工中遇到的一些设计方案性的调整问题不能进行及时正确的处理和解决，最终导致工程出现无法挽回的不良后果，给系统的运行管理留下隐患。

许多设计人员对空调的运行特点及原理缺乏深入的了解，在进行空调系统设计时，往往照搬以往的空调系统的设计经验。有的设计人员不管节能效果如何，盲目追求采用新技术，认为只要是潮流技术就是节能的，实际上每种方案都有其使用条件和范围。

2 建筑暖通空调系统节能优化设计探讨

2.1 节能优化设计目标

优化住宅空调节能设计方案，就是选用最恰当系统方案，在满足使用要求的前提下，尽量做到一次性投资、系统运行经济、耗能低。总结以往设计经验，风系统、水系统及冷热源的不同选择导致不同的空调系统节能效果。

2.2 节能优化设计总则

设计单位应要求设计人员设计的每项暖通空调工程项目，都有较详细的冷热负荷计算书和采取了那些节能措施。施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。另外，系统在确定设计方案时，要按照“以人为本”的设计思路，做任何项目设计之前，都要深入现场，与业主进行有效沟通，结合工程的具体情况，根据负荷特性、建筑使用功能要求、当地的能源结构以及环境特点等多方面综合考虑，经过全面技术分析比较后确定出最佳的设计方案。要及时掌握各种节能新技术的原理，在设计中适当采用以获得巨大的经济效益和社会效益。我们建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的审查管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工。

在设计期间，设计人员不仅要考虑空气的处理和分布，还要考虑设备管道的布置在空调系统施工的配合与协调问题，与土建、装饰、水电、消防、灯光等工种之间的配合和协调，这种协调是贯穿整个施工过程的。所以，对设计人员来讲，一个工程项目，都要自始至终跟踪其进展状况，时刻做到在线管理。

2.3 节能优化设计策略

针对空调系统减低能耗问题，在冷、热源设备的节能方面，对冷、热源设备进行优选及优化配置。所谓设备的优选和优化配置，是指相对于工程所在地区能源结构、系统负荷特性等具体条件下，最适合机组的选型和配置。设备选型及配置的优化主要依靠冷水机组或热泵机组的性能系数COP。在水系统输送节能方面，降低水系统输送能耗主要依靠，优选水泵：提高水泵的运行效率；加大供回水温差：无论是对冷水系统，或是对冷却水系统。一般都是取5℃。但如今为了减小系统流量，降低水泵能耗，有逐步加大供、回水温差，由5℃加大到8-10℃的趋向；降低水泵扬程，水流流速不宜太高，应采用经济流速，以控制系统的阻力，避免静压损失，水系统的设计应优先考虑采用闭式系统。

（1）空调风系统

水环热泵空气调节系统可以叫收建筑物内部余热，具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。对于我国北方地区办公、商业等建筑来说，建筑物内面积大，常年有稳定的大量余热，使用水环热泵空气调节系统十分有效。但对于南方地区采暖时间短或建筑物内余热很小的情况，水环热泵空气调节系统毫无节能优势。

针对房间空间较大、人员较多的空气调节区．如报告厅，需要新风量大，采用风机盘管系统不仅投入大，运行费用也相应增加。在这种情况下，单风管全空气的空气调节系统应为最佳选择。

对于各房间需要独立调节室温的建筑物，如宾馆采用风机盘管加新风系统的，可在满足客人对温度个体性要求的同时，随时开关机组，节约运行费用，节能效果良好。对没有设置集中新风、排风系统的房间，可在空调房间分别安装带热回收功能的双向换气装置，让新风与排风在该装置中进行显热或全热交换。

（2）空调水系统

由于开式系统循环水泵扬程大，需要耗费更多的能量，应采用闭式循环水系统。由于三管制水系统冷热水共用一根回水管，有冷热混合损失，宜慎用。系统管径的确定应当同时考虑到投资费用及运行费用。系统较大、阻力较高，各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时，应采用双级泵系统。在冷、热源侧与负荷侧分别设置循环水泵，可以降低电耗。二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；单级泵则更适用于系统较小或压力损失相差不大的系统。冷水机组的冷水供水和回水，其设计温差不应小于5℃。在技术可靠、经济合理的前提下宜尽量加大冷水的供水和回水的温差。空气调节水系统的定压和膨胀宜采用高位膨胀水箱方式。

（3）冷热源

空气调节系统的冷热源宜采用集中设置的冷(热)水机组或换热设备。当前各种机组、设备品种繁多，电制冷机组、溴化锂吸收武机组及蔷冷蓄热设备等各具特色，由于机组或设备的选择受占地面积、使用特征、当地能源种类、投资和运行费用、环保规定等多种因素的影响和制约，设计人员只有在充分做好上述因素的调研后，客观全面地对冷热源方案进行综合论证，才能真正达到节能、使用效果的双赢。

提高采暖通风与牵调系统的能量利用效率，通过减少能耗达到节能目的。采暖通风与空调系统的用能过程主要由转换，输送和使用三大部分组成。系统的能耗也丰要发生在转换、输送阶段和使用过程中，因此设计时应考虑：冷热源系统的节能；选择合适管材、管径，减少空气与水输送过程的能耗分析运行工况，合理地使系统在最小运行能耗下运行；适当加大系统自动凋节功能，减少使用过程中人为浪费。

（4）全系统优化

目前对于空调系统的节能优化研究都集中在各个设备节能的模型研究上，没有考虑系统中各个设备之间的相互影响。然而空调系统的运行是由各个设备组成的一个系统．某些设备的优化并不一定就会带来整个系统的优化，而只有整个系统优化了，才能保证系统的节能。所以在空调系统的节能研究中必须坚持系统化的观点，对整个系统进行优化。

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我国是一直处于能源稀缺边缘的人口大国，而在消耗的能源中，建筑能耗上约占全国总能耗的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。如何有效的进行建筑节能是近年来国内住宅建筑的设计研讨的热点。建筑节能的重要性主要体现在以下几方面：（1）可以缓解能源资源的紧张局面，建筑节能是社会经济发展的需要。（2）是减轻大气污染的需要，建筑采暖和饮食能量是造成大气污染的两个主要因素。（3）可以保护生态环境和提高建筑热环境的质量，随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高，舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需求。（4）是发展建筑业的需求。我国建筑节能的范围包括：建筑采暖、空调和照明的节能，并与改善建筑舒适性相结合。（5）建筑用能使地球变暖，正危及生态平衡与人类生存，为了拯救环境，必须重视建筑节能。因此住宅的节能是我国节能工作的重点，意义重大。我们应该把建筑节能作为我国可持续发展战略的一部分。在提高和保证住宅舒适性的前提下，有效地利用建筑节能设计原理，尽量降低建筑物使用过程中的能耗。

1.门窗节能

门窗作为建筑护结构的开口部位，不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求，还要具有优良的保温、隔热、隔声性能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，才能满足人们节约能源、保护环境，改善热舒适条件，提高生活水平，实现社会可持续发展的要求。门窗在一般建筑护结构中约占30%-40%，其热损失占到了50%左右。从理论上讲，窗户越大其热损失也越大。而实施建筑节能时，窗的节能造价也占到节能总造价的50%左右。

通过建筑外窗的热量中，占窗面积80%左右的玻璃传热是第一位，其次是窗缝隙空气渗透传热，而窗框所传热量占第三位。因此，使用既隔热又隔声的采光玻璃是提高窗户热学、声学和光学性能的关键。热反射镀膜玻璃、中空玻璃、热反射中空玻璃、低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃中，采光、隔热、保温综合节能效果好的低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃是目前世界上最理想的窗玻璃材料，相对价格也是最高的。

除了玻璃之外，提高窗框隔热性能也是确保外门窗保温隔热效果的措施之一。虽然PVC的气密性、隔声和保温隔热性能较铝合金窗好，但其抗风压、水密性能、单一色彩的装饰性能明显不足，而且在明火下会燃烧放出有毒气体，防火性能较差。采用隔热条的铝型材传热系数可以下降得比较低，铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力，其表面的反射能力与表面状态和颜色有关，对热辐射的反射能力最高可达90%，这对于阻隔太阳辐射热是很有利的。

再就是要确保门窗的负压气密性。在空调通风制冷房间中，通常是保持室内正压（≤50Pa），即室内压力大于室外压力，这对外窗要求的就是“负压气密性”。因此，双向密封的推拉窗型和内开式平开窗型，对防止夏季空调房间的空气渗透能量损失会更有利。

最后，外门窗的设计还有适当考虑窗的通风换气和散热，夏季的建筑白天隔热好，晚上散热快，就利于降低冷负荷。建筑外窗的窗墙面积比（南向）和窗的可开扇比例适当大一些，有利于充分利用窗及其缝隙的自然通风和晚间散热作用，处理好隔热和散热的矛盾。

2.墙体节能

我国长期以实心黏土砖为主要的墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪赞，因而在节能的前提下，应进一步推广复合墙体和空心砖墙技术。

复合墙体的应用越来越广泛。其主要原理为：用砖或钢筋混凝土做承重墙，并与绝热材料复合达到增加墙体的保温隔热性能，绝热利料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。目前复合墙有三种做法：① 内保温，将绝热材料复合在外墙内侧。此方法实施简易，目前应用广泛。② 中间保温，既将绝热材料设在外墙与内墙中间，以取得良好的保温性，但要填充密实，避免内部空气对流。③外保温，将绝热材料复合在承重墙外侧，此方法热稳定性好，居住较舒适，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，对外保温材料的耐久 提出了很高的要求。

外墙围护结构是建筑工程设计中的重要结构，是建筑能耗的主要门户，在空调居住建筑中，外墙能耗约占总能耗的20% 左右，外墙的节能率占总节能率的比例也比较大，改变外墙的传热系数和太阳辐射吸收系数P，可以节能15%左右。

3.屋顶节能

屋面节能的主要措施为：①屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排除的水分 ②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大。

比如，在某别墅建筑设计中，屋面保温层由阻燃型挤塑聚笨板、专用胶粘剂、耐碱玻璃纤维网布、高弹防水涂料组成，并采用浅色铺地砖。增加了屋顶的隔热性能。局部可结合屋面结构体系设计成绿化屋面，由于覆土层和植被层的蒸发作用，对降低屋面内外表面的温度有很大的作用。

4.结束语

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【关键词】建筑暖通空调；节能设计；原则；问题；措施；优化设计

一、建筑暖通空调节能设计的原则

1、动态性原则。暖通空调节能的设计中，需要综合考虑多项因素的影响，所以在优化设计中提出动态性原则，不断改进节能的设计，促使暖通空调达到节能的标准。暖通空调的动态设计决定了节能的效果，促进暖通空调节能设计的发展。

2、技术性原则.技术性原则是暖通空调节能设计的根本，通过技术改进暖通空调的设计，促使其具有最大化的节能效益。暖通空调设计中的技术性原则，可以在根本上找出设计中消耗比较大的点，进而依照节能的要求，优化改进设计方式，发挥技术性原则的指导性。

3、控制室内空气品质。通风量大是暖通节能空调的设计趋势，解决空气质量是最重要的问题。因此，对室内气流进行合理的排风、进气，对室内空气质量进行提高，不仅保障了室内空气质量，而且达到了节能目的。

二、建筑暖通空调节能设计中存在的问题

1、规划设计不够严格。暖通系统的设计缺少严格的规划也是节能设计的一大问题。设计方案不符合相关法律规范及节能环保要求，随意性大。在空调系统的选择上不够严谨用心，在无竞争压力的环境之下，设计人员的设计方案缺少提升的空间。在设计方案的选择上缺少科学的比较，使设计方案本应达到的节能效果大打折扣。

2、节能意识不强。部分设计师缺乏与时俱进的思想，节能意识不强。作为暖通空调的设计者，其设计思路和设计结果将直接影响系统的节能效果，但设计人员在开展设计工作时始终保持传统的设计理念，以设计的准确性和可行性为标准，对节能环保的要求持漠视态度，缺乏追求环保节能的责任感，使得建筑暖通空调设计的节能效果难以保证。

3、可再生能源的利用率低。可再生能源的空调系统可以大大降低能耗，但实际的设计方案却常常忽略了这一方面，对可再生能源的利用率较低。一方面相关研发部门对可再生能源的发掘力度不足，使暖通空调设计的选择范围受限；另一方面技术的提升速度缓慢，使可再生能源的运用缺少技术支持，能源难以被有效地循环利用，造成能源浪费，影响暖通设计节能功效的实现。

三、加强建筑暖通空调节能设计的措施

1、提高设计人员的节能意识。暖通空调是否可以到达节能标准与设计人员的设计方案有很大关系，只有设计人员树立起了节能意识才能将其体现在设计方案当中，使每个环节的设计都体现出对环保节能的追求。建筑行业也应该加强管理，建立起针对设计人员的制约体制，使他们的节能意识不断增强。作为设计人员也要不断提升自身素质，以节能环保为己任，在保证设计准确无误的基础上，将节能要求、环保理念融入到设计当中。

2、科学规划设计方案。设计方案优劣将对暖通空调的节能状况产生直接影响。（1）保证暖通设计方案不能违背相关法律规范，同时，还要与环保标准相契合。（2）设计方案要保障水电气的正常供给，能够及时应对突况，在此基础上选择拥有高能效比的暖通空调设备。（3）要使暖通空调设计领域形成竞争氛围，督促设计人员投入足够的精力，促使更优质的节能设计方案出炉。（4）在选用设计方案时要进行科学公平的比较，找出具有最佳节能效果的设计方案，同时，还要将投资成本、后续维护成本纳入考虑之中，最终敲定暖通空调的设计方案。

3、提高设计人员的综合素质。要实现暖通空调的节能设计，必须要对设计人员的综合素质有所要求。作为设计者首先要具备暖通空调设计的专业知识和技能，在节能意识的指导下，开展暖通系统的设计工作。另外，设计人员还应该具备实践能力，从实践中获得提升节能效果的经验。只有同时拥有设计理论知识与工作实践能力，才能不断进行节能参数的合理优化，使实际节能效果与设计方案的预期效果相符合，避免资源浪费。设计人员要随时与施工人员进行沟通，及时发现设计中的不足或漏洞，做出相应的调整。暖通空调的设计者要定期参加相关专业的培训，保证知识常新，保证暖通系统的节能效果最佳。

四、建筑暖通空调节能的优化设计

1、改进暖通空调的运行方式。随着节能的发展，暖通空调优化设计中引入了变频技术，其可根据室内的需要，自主调节暖通空调的运行方式。例如在办公楼、商务类建筑内，暖通空调对变频技术的应用较为广泛，因为变频运行状态的暖通空调，实际消耗的功率远低于传统运行方式，可以节约30%～50%的能耗，所以变频技术普遍应用在公共区域比较大的建筑工程内，目前逐渐推行到民用建筑工程内，目的是通过变频式的运行方式，控制暖通空调的能源消耗，达到节能的目的。

2、积极推进新能源的应用。新能源是暖通空调节能的发展趋势，近几年，越来越多的新能源投入到工程项目中，如太阳能、地热等，而且此类新能源具有可再生的特点。暖通空调节能设计中应该积极落实新能源的应用，采取新能源优化暖通空调的设计。建筑工程暖通空调设计中，比较常见的新能源是太阳能，例如：利用太阳能构建热泵系统，用于降低暖通空调对传统电能供热的依赖性，同时体现太阳能资源清洁、无污染的优点，改善暖通空调的运行环境，既可以优化暖通空调的消耗，又可以减少运行中的污染，遵循节能的思想。

3、合理的选择暖通空调系统的设计参数。室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗密切相关，经调查研究表明夏季制冷条件下，室内温度每升高1℃，能耗将会降低10%左右； 冬季制热的情况下，温度每降低1℃，能耗可减少8%左右。因此，科学合理地进行室内温度计算取值能够有效地降低暖通空调系统的能耗。我国《公共建筑节能设计标准》对一般民用建筑室内供暖和制冷设计计算温度的取值标准进行了科学合理严格的规定，公共建筑夏季空调制冷不应低于25℃，居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。

4、控制暖通空调的新风环节。暖通空调的新风供应是能源消耗比较大的环节，如果暖通空调的新风量较大，直接加重了空调运行的负担，促使大量的电能负荷投入运行，但是不能全部转化成新风供应，由此增加了暖通空调的运行电量。暖通空调节能优化设计中，应该控制暖通空调的新风环节，主动调整新风与送风的比重，合理安排暖通空调的新风量，避免新风量供应中消耗过度的能源。

5、推进热能回收再利用理念。暖通空调节能优化设计中可以发现，暖通空调的热能可以实现再利用，提高热能资源的利用效率。暖通空调运行中散发出诸多热量，针对此部分热能资源实行再回收设计，重新利用暖通空调的消耗热能，避免暖通空调的热能过度损失.

五、结束语

建筑暖通空调系统的节能在整个建筑节能中占重要地位，因此进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。并且其关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染，因此必须加强建筑暖通空调的节能设计。

参考文献：

[1]陈波.暖通空调系统节能的问题及措施[J].中国高新技术企业，2012

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关键词：给排水设计；建筑节能；策略

Abstract: along with our country's urbanization advancement speeding up unceasingly, and promote the development of the construction industry, a large number of construction projects is increasing accordingly. Architectural engineering of water supply and drainage, as one of the important part of, it is now more and more attention by people. In recent years, with the energy crisis intensifies, water resource is becoming more and more attention by people, so how to control the water supply and drainage design in construction is of vital importance, this text set about from the aspects of energy conservation and environmental protection building water supply and drainage design optimization strategy is proposed.

Keywords: water supply and drainage design; Building energy conservation; strategy

中图分类号：TL353+.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言：我国正处于经济迅速发展的阶段，这也使建筑工业拥有了自己的市场，与此同时，建筑节能也被提到日程上来。水作为生命之源，关系到国计民生。近年来，随着能源危机的加剧，水资源越来越受到人们关注，所以在建筑上如何控制好给排水设计是至关重要的。

一、建筑给排水设计的现状分析

（一）管道问题

1.给水管道。以往我国多数建筑工程中的给水管道设计进户管采用的都是DN20。随着建筑使用功能的不断完善，在较大面积的单位中，都会有两个卫生间，若是仍旧采用DN20作为进户管的话，因管线总体长度过长，其末端很容易出现噪音。同时，由于有些地区供水压力相对较高，致使底层住宅的管道压力较高，这样一来更容易引起管道振动，从而产生噪音。该现象会严重影响住户的日常生活和休息，严重时甚至会危害到人们的身体健康。此外，这种设计由于进户管径较窄，若是在集中用水的时段，还有可能影响到顶层的供水情况。

2.排水管道。以往的建筑排水管基本采用的都是铸铁管材，这种材料本身很容易受潮锈蚀，进而使水质受到影响，有可能危害到用户的身体健康。为此，国家已经出台了相关规范，要求建筑排水管必须采用塑料管材。然而，由于一般的UPVC管的噪声要比铸铁管材高很多，若是管道与住宅的卧室或客厅靠得太近，会使用户收到噪音的影响，从而影响正常生活和休息。虽然这种情况大部分设计人员都了解，但是出于降低工程成本的角度考虑，又不得不选用这种材料。

（三）地漏水封问题

通常情况下，建筑室内的卫生间中都需要设置地漏，其主要起到排水的作用。然而，很多住户却发现卫生间内经常会有臭味，导致这一问题的根本原因是地漏质量不达标。按照我国GB50015-2003中的有关规定，普通住宅建筑卫生间地漏水封的埋深深度不得小于50mm。然而，这一问题却经常被设计人员忽视，同时，有些开发商为了节约成本，会使用一些劣质地漏，据调查结果显示，这种质量不合格的地漏，其水封深度最大仅为30mm，与规范中要求的50mm相差甚远，正因如此，使得卫生间经常会出现异味，这样既污染了用户的居住环境，而且还有可能影响到用户的身体健康。

（四）管道敷设问题

近年来，随着化工材料的不断发展和完善，诸多质优价廉的新型管道相继问世，如PP-R管、PEX管以及铝塑复合管等等。目前，许多建筑为了达到整体上的美观性，给水管道基本采用的都是暗敷。但是由于不同材料性能均各不相同，若是设计人员忽视了这一点便会引发问题，如采用可热熔的PP-R管时，可将其接头部位暗敷于地面以下，若采用的是非热熔管材，按照有关规范要求接头应当明敷与地面之上。如果将不可暗敷的管线暗敷，那么必然会引起相应的问题。此外，给排水管道一般都安装在管道井内，而大部分管道井都设置在卫生间内，这样会造成卫生间面积变小，一旦管道出现问题，维修也不太方便。

二、建筑给排水优化设计的具体策略

针对当前建筑给排水设计中存在的诸多问题，本文从给水和排水这两个方面提出一些优化设计策略，具体内容如下：

（一）建筑给水优化设计

1.增设户外控制阀。在建筑给水设计中，立管底部的给水阀是必不可少的部件，其最主要的作用是能够在住户发现下水管堵塞引起冒水时，及时关闭给水总阀门，降低污水的排出量，进而防止事态愈演愈烈。

2.增设室内控制阀。为了便于住户更换卫生器具的需要，以及在实际使用中管道故障时便于维修，应当在厨卫给水管的上游部位增设一些控制阀。同时，必须选用优质的阀门，避免因阀门问题无法及时关闭，造成不必要的损失。

3.减压降噪措施。为了进一步降低给水管的噪声，应在给水管设计中采用管径为DN25的管道，并且应当合理设计减压分区，同时还应确保每个分区中最低处用水器具的给水压力均在0.35Mpa以内。

4.合理布设给水管。由于一般住宅建筑的给水系统没有固定的形式，为此，在设计时应当按照用户的使用要求，并充分结合室外给水系统的具体情况，确定最优的供水方式。简单来讲，一般住宅建筑的给水系统设计应当遵循节能和便于管理的原则优选设计方案。当一个单位有两个以上卫生间，且给水管需要由房间中穿过时，横管应当尽可能敷设在楼板垫层内，楼板可相应降低7-10cm左右，垫层应采用细石混凝土。若是采暖管道需要穿梁或紧贴楼板下部安装时，给水管应当与采暖管并排，并将管道布置在客厅或餐厅等位置。

（二）排水优化设计

1.地漏水封优化设计。传统的地漏水封非常容易挥发，这样便会造成异味进入室内，从而污染室内空气，危害人体健康。为此，在实际设计中，应当对这一问题加以注意，并严格按照GB50015-2003中的相关规定进行设计，具体如下：地漏的顶面标高应当低于地面5-10mm，水封深度不得小于50mm。同时应尽可能采用高水封或是新型防返溢地漏。此外，由于厨房地面溅水量相对较小，故此可不设置地漏。

2.优选排水管材。为了降低排水管的噪音，在管材选用时，可以考虑选用超静音排水管。同时在排水立管的布设上应尽可能远离客厅及卧室，这样有利于减少对住户的噪音污染。在搬运和安装时，应避免管道被硬物划伤，以免造成管道损坏。具体安装中应避免污染物接触管材及其配件，如油漆等等，若是在安装过程中需要中断，必须对敞开口进行封闭处理，防止杂物进入。

3.合理设置吸气阀。对于现代建筑而言，在确保安全的同时还要考虑整体美观，基于此点原因，建筑的排水立管一般都无法直接穿越楼层，为了保证所需的排水能力，常会采用增大排水管直径的方法。但是，这样一来，极有可能影响到排水效果，而且还很容易形成负压，进而使水封被破坏。解决此类问题最佳的途径是可在立管的顶部位置处设置吸气阀。当吸气阀负压时，便会开启吸气，正压时则关闭，这样便能够达到既满足排水立管排水能力要求，又保证管内臭气无法扩散到室内。

4.合理设计座便排水口位置。目前，由于市面上的座便规格比较繁杂，不同的规格型号所需的排水口位置也都不相同，为此，在设计中应当对此加以注意，以免影响座便及淋浴设施的安装。根据大量的工程经验表明，座便排水口的最佳位置应当在距离墙面40cm左右，这是在不考虑卫生间墙面装修的最佳距离，通常卫生间的墙面装修最大厚度约为10cm，除去这一厚度，排水口的最佳位置应当是距离墙面30cm左右。

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【论文摘要】 目前，建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。 因此，建筑节能已迫在眉睫。而优化设计是建筑节能的根本途径，优化设计不仅影响工程建造直接能源消耗，而且影响建成后使用的能耗。

目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的28%，其中最主要的是采暖和空调，占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源（占全社会总能耗的16.7%），和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中，只有4%采取了能源效率措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。 因此，建筑节能已迫在眉睫，要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此，通过优化设计来有效控制能源消耗，应得到广泛重视。

一、优化设计对建筑节能的影响

1、设计方案影响工程建造直接能源消耗

在工程设计中，其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。 中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤，比发达国家高出10%~25%，水泥用量为221.5公斤，每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗；某综合办公楼，在优化设计中，因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋，单此一项优化设计，共节约钢筋1000T，钢筋总节约率达30%左右。

2、设计方案影响建成后使用的能耗

建筑是牵涉到很多专业的复合体，并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工，以及多年的运营使用，直至最后拆除重建的全生命周期过程。 但以往只注重直接建造成本的降低，轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看，与发达国家相比，我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年，中国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在，我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计，即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能，获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗，包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗，而且还影响使用阶段的能源消耗，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等，一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低，全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高，以及采暖空调设备能效的提高等等，来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中，建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化，必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时，也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计，工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率，比对各种影响因素，最后向客户提供最佳的设计方案。例如，在空调与采暖设备的市场上，各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同，那么通过模拟量化，计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用，消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中，为减少能耗，设计者没有采用普通的新风系统和空调系统，而是经过多次优化设计，寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境，采用了智能电动窗，很好的解决了新风问题；在场馆空调设计中（包括“水立方”和“鸟巢”）都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用，节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置，在空气处理机中采用了新型热管热回收装置，可以回收场馆排放总热量的50%，回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水，另一部分用于加热新风。

二、现阶段推行优化设计运作困难的成因

1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力

长期以来，主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题，它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加，它需要定量化。例如，人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等，但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益，从多方面影响因素出发，以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计节能成果进行量化全面审查。

2、业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上，而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因：一是对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位要让利等，殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约；二是对建筑节能的认识不到位，没有一个节能环保绿色建筑意识。

3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系，使得节能工作缺少内在经济利益推动力，政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全，造成执法不严、监督不力，国家政策不配套，缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目，有关行政审批单位在审核初步方案时，只注重设计的建设规模和投资限额，对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析；另外，由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行节能分析，而是追求高标准，造成能源浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少了，从而挫伤了优化设计的积极性。

三、搞好优化设计的几点建议

1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控

为保证建筑节能优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力，而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求，可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标，转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果，特别是建筑外围结构热损失计算结果。建筑能耗总量（包括供暖、通风和热水供应）和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时，建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”，证明清楚地列出了该住宅每年的能耗，及节能等级。以上措施，必须逐步实施，特别是国有投资项目要先于执行。

2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计

国家制定节能政策，并要求以多样化的经济激励等扶持举措，形成推动建筑节能的市场机制，推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持，减免税费等优惠措施，并可建立评价机制，对因建造节能建筑而超支部分资金，国家应给予无偿免息贷款或奖励机制，使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。

3、开展积极有效的宣传引导工作

建筑节能政策要取得理想的实施效果，重在宣传引导。不但政府职能部门对节能政策的推行不遗余力，而且有关企业也应加入到宣传节能政策的行列。政府职能部门应免费对社会公众提供节能政策咨询、进行节能知识宣传和相关培训，以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能政策的宣传引导，大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力，从而使节能政策得到有力的贯彻实施。

【参考文献】

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【关键词】暖通空调；节能；优化设计

1引言

暖通空调的设计，要遵循节能减排的基本理念，尽可能提高居住环境的舒适度，合理地应用创新理念，尝试新产品和新工艺的应用，多方面采用科学灵活的设计方法，促进节能减排目标的实现[1]。

2暖通空调的特点分析

2.1构件相对复杂

在建筑工程中，对暖通空调的节能减排设计主要包括房间冷暖末端设备、冷热源及冷热量输配等参数。单个部分的构建相对复杂，并且存在非常紧密的联系。为了顺利地完成暖通空调节能减排优化设计，加强对其复杂性的重视十分必要。

2.2形式多种多样

现如今，暖通空调系统在我国具有多种多样的形式。因此，在对暖通空调系统的具体形式进行选择的过程中，需要对各种因素进行综合考虑，尤其是不能忽视节能问题，这也是其系统设计过程中最重要的一个方面。同时在选择的过程中也要对其应用效果进行充分判断，对暖通空调运行过程中所产生的能源消耗量进行合理分析。

2.3影响因素众多

在暖通空调节能减排优化设计的过程中，会遇到很多动态因素的影响。为了保证暖通空调节能减排设计的顺利进行，就要对这些动态因素进行全面、综合性的考虑研究，提高设计方案的合理性和科学性，最终保证在做到节能减排的同时还不影响系统的正常使用。

3暖通空调节能减排优化设计的原则

3.1整体性设计原则坚持整体性设计原则

对暖通空调节能减排设计有着非常重要的指导意义。在进行具体的暖通空调节能减排设计过程中，相关人员要对各方面的节能因素进行综合性的考虑，提高设计的科学性和合理性，以降低空调运行过程中的能源损耗为根本目标，从根本上推动节能减排事业的健康发展。

3.2以人为本的原则

以人为本的设计理念，是暖通空调系统节能设计必须要坚持的理念。在这一过程中需要明确的是，坚持以人为本的原则就需要在降低能源消耗的设计过程中充分考虑使用者的感受。在实现室内温度自我调整的基础上，尽可能地满足每个个体对室内温度的要求，满足人们的居住需求。

3.3动态设计原则

众所周知，暖通空调系统具有复杂性的特点，因此，在对暖通空调系统进行优化设计过程中，要能够用发展的眼光科学地看待系统建设的问题，同时要结合实际情况，加强对暖通空调设计趋势的观察，随时做好方案的调整工作。

3.4不断创新设计原则

加强对暖通空调系统节能减排技术的不断创新和改良，可以有效实现其节约能源的根本目的，在暖通空调系统设计的过程中，加大对能源利用方案的研究力度，尽可能地应用最少的资源创造出最大的供暖效果，这也是暖通空调节能设计的根本目标。

4暖通空调节能减排优化设计分析

4.1优化系统设计

暖通空调系统相对复杂，就空调系统来说，其设计就会对系统的性能和耐久性等方面产生不同的影响。因此，在对暖通空调进行节能减排优化设计的过程中，要以建筑物的具体情况和业主的实际要求为主要依据，对可能产生不必要能源浪费的环节进行科学的缩减。比如说，当管材穿过建筑围护结构时，很容易产生负荷和冷热损失，因此，在进行优化设计时需要采取一定的手段来确保围护结构的隔热保暖性能。根据暖通空调工程的具体工程特点分析，在实现节能的过程中不以缩减性能为代价。

4.2减少热媒介输送经过中的能耗

首先，在管道保暖材料的选择上，要尽可能选择保温效果好的新型保温材料，例如，可以选用热水预制保温直埋管等。其次，在对能力输送体系管理进行设计的过程中，可以利用计算机体系对供暖系统进行全面的平衡调试，加强对平衡阀和其专用智能仪表为重点的管网水力平衡技术的应用。再次，为了确保暖通空调工程施工中和应用中都能实现节能的目标，在设计时应该考虑实用性比较强的动力传输体系，加强对动力系统的优选。这样可以有效提高输送效率，减少输送能耗，既提高了暖通工程的整体质量又实现了工程的节能减排。

4.3合理应用变频技术

一般情况下，空调系统的运行都是按照提前设计好的额定功率进行，如果在负荷较低时还按照额定功率进行全负荷运行，就会造成一些不必要的资源浪费。在对暖通空调进行设计时，要合理地应用变频技术，可以对设备的变频、末端变风量等进行调节，这样空调的输出功率就会随负荷的变化而变化，最大限度发挥节能效果。同空调系统的实际负荷情况相结合，合理改变风流量和水流量，最终达到节能的目的。

4.4加强新型节能、舒适健康空调的使用能够对人体舒适性产生影响的环境参数有很多，不同的环境参数组合可以获得同样的舒适性结果，不同的热湿环境参数组合，空调体系的能耗是完全不同的。例如，在寒冷的冬天，如果对室内空气进行加热时选用陈旧的空调，经过空气完成人体和环境的热湿交换，对室内温度要求较高，在这一过程中产生的热损失也相对较大。如果根据湿热环境的研究成果，采用辐射加热的方式，改变陈旧的空调方式，这时所需要的空气温度显著降低，通常能达到12耀14益，而传统方式通常在18耀20益，通过对比不难看出，后者比前者的节能效果更加明显。

4.5尽量选择可再生与低品位能源

在现在的暖通空调系统中，通常使用不可再生能源和高品位能源作为关键能源，这样一来就会出现能源消耗量大、环境污染严重的问题。因此，加强可再生能源和低品位能源的推广应用势在必行。

5设计中应注意的问题

5.1暖通空调的施工管理不够严格

在暖通空调工程中，不仅设计会影响节能效果，施工对节能也会产生一定程度的影响，也可以说两者之间存在着相互影响的关系。在具体的施工过程中，一些施工人员缺乏质量意识，没有按照设计意图进行设备安装，这样使得施工效果与设计意图大相径庭。面对这种情况，要及时做好施工人员的培训教育工作，对其施工操作进行严格的要求管理，严格按照工程设计进行科学施工，将暖通空调节能减排设计成果最大化体现出来，提高整个建筑的节能性。

5.2后期使用管理方面存在漏洞

近年来，虽然国家对建筑节能环保的要求不断提高，节能技术在不断发展，但是在进行项目前期考察的过程中还是会遇到各种问题阻碍。另外，要做好预备方案的准备工作，对一些可能出现的突发问题，进行及时处理，避免问题的扩大。在对管道埋设进行施工之前要进行反复测量和确认，尽可能避免人为原因造成的工程误差。

6结语

总之，在新时代的背景下，加强暖通空调节能减排优化设计已经成了建筑企业的一个重要发展目标。暖通空调系统是建筑工程中一项重要的组成部分，加强其节能减排设计不仅可以提高建筑工程的整体效果，可以促进社会经济的快速发展，提高建筑企业的经济效益和社会效益，已经成为我国建筑工程发展的重要推动力。

【参考文献】