建筑节能工程中的供暖通风节能设计探讨

姚芬

摘 要：本文以建筑节能工程中的供暖通风节能设计为对象进行探讨。首先，介绍供暖通风设计的基本原则并分析供暖通风实际情况;其次，从屋顶绝热设计、墙体绝热设计、太阳能供暖设计、自然通风设计、机械辅助通风等方面深入剖析，并探讨供暖通风节能设计的可行性方案;最后，论述建筑节能工程中的供暖通风设计质量提升与发展趋势，目的是增强建筑节能工程中供暖通风设计的可行性与节能性，并为相关研究提供参考资料。

关键词：建筑节能工程;供暖通风;发展趋势

中图分类号：TU83     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0087-03

Discussion on Energy-Saving Design of Heating Ventilation in Building Energy-Saving Engineering

YAO Fen

（Lanzhou Nonferrous Metallurgical Design & Research Institute Co.，Ltd.，Lanzhou  Gansu 730000）

Abstract：This paper describes the energy-saving design of heating，ventilation and energy-saving in building energy-saving projects.Firstly，the basic principles of heating and ventilation design are introduced and the actual situation of heating and ventilation is analyzed.Secondly，from the aspects of roof insulation design，wall insulation design，solar heating design，natural ventilation design，mechanical ventilation，etc.Finally，the paper discusses the improvement and development trend of heating and ventilation design in building energy-saving engineering，in order to enhance the feasibility and energy-saving of heating and ventilation design in building energy-saving engineering，and to provide reference materials for related research.

Keywords：building energy-saving engineering; heating and ventilation; development trend

现阶段，我国的社会经济处在高速发展时期，能源消耗快，尤其是建筑能源消耗在市场能源消耗中所占比重大。只有实现建筑能源节约，才能实现“绿水青山就是金山银山”的理念。与发达国家相比，我国供暖通风能源过度消耗现象较为明显，供暖通风节能工程设计非常重要，需要引起相关人员的重视。科学合理地运用節能新技术，降低暖通空调能耗，从而给建筑节能工程带来更多的经济效益。

1 供暖通风实际情况

我国地大物博，人口众多，实施供暖的各气候分区的气象条件，能源结构、价格、政策，供热、供气、供电情况及经济实力等都存在着较大的差异，供暖方式还受到环保、卫生、安全等多方面因素的制约和人们生活习惯的影响，同时人们对住房环境的品质要求较高，因此，分析供暖通风设计中存在的现实问题迫在眉睫。第一是供暖。民用建筑供暖方式以热水供暖及空气调节供暖方式为主，由于供暖方式的差异，能源消耗量也不尽相同。采用集中空气调节的供暖方式，空调系统制冷制热设备及配套的输配设备等所消耗的电量比传统的热水供暖方式要大[1]。第二是通风，建筑通风是为了防止大量热蒸汽以及有害物向人员活动区散发，防止有害物对环境及建筑物造成污染和破坏。在通风设计上，合理的气流可以帮助人们缓解疲劳，提升环境的舒适感。空调通风系统不仅不受季节的影响，还可以随时实现室内温度调节和通风换气[2]。高效率的通风可以带给人们健康的室内生活环境，进而加快城市的现代化建设。

2 供暖通风设计的基本原则

随着人们对生活工作环境要求的提高，建筑供暖通风不仅要提高冬季保温效果及夏季通风效果，还要节能环保。要确保保温隔热性能的充分发挥，降低外部条件对建筑室内温度的影响，就要遵循供暖通风设计的基本原则[3]。第一个基本点是供暖系统。在设计时，设计人员必须时刻关注工程的实施情况，让供暖空调更好地提升建筑物的品质。例如，供暖系统通常选取施工成本较低的低温地板辐射采暖系统，该供暖方式不仅可节约室内空间，系统温度低，能源消耗少，而且隔音效果好。第二个基本点是建筑物通风。以经济、节能的自然通风模式为主，这种通风方式会有效减少建筑物的通风能耗。然而，每个地区的气候条件不同，不同气候分区的季节风力也表现出较大的差异，那么自然通风状态就会出现变化。例如，建筑物背风方向会产生空气动力阴影区，会影响自然通风的设置。所以在通风设计时，设计人员要掌握建筑物所在地区的气象情况，从而合理地设计气流组织的进排风口，让热空气以及有害气体及时排出。若建筑群密度大，还要设置机械通风系统，通过动力设备实现通风换气，从而保证较高的空气质量。

3 供暖通风节能设计的优化方案

3.1 建筑围护结构节能设计

3.1.1 屋顶绝热设计。通常情况下，建筑物屋顶分为平屋顶及坡屋顶。平屋顶应选取保温性能优质的建筑材料，处理好屋面热桥部分。利用所选材料使屋顶的传热阻增大，从而减小屋面的传热系数，让室温不易传递到室外。针对坡屋顶的设计，应按规定设置保温层、隔汽层，可选取顶棚架空部位铺设天花板，之后铺设油毡，最终铺设保温材料[4]。

3.1.2 墙体绝热设计。一些建筑物外墙在保温设计中应用先进的外墙保温技术，即使用预制构件的外墙保温技术。应用预制构件保温技术的建筑物外墙抗裂性、保温安全性均比应用常规保温技术的外墙好得多，更能减少建筑物供暖热负荷。但外墙保温技术投资成本较高，所以现阶段应用外墙保温技术的建筑较少。如果在后期的建设中能够使用先进的预制外墙保温技术，就能够起到整合墙体材料的效果，继而降低能源消耗量。

3.1.3 太阳能供暖设计。太阳能是一种清洁的可再生能源，具有极大的利用潜力，其凭借总量丰富以及获取便捷的优势，具有其他类型能源物质不可比拟的优势。太阳能供暖是集热装置收集储存光照射形成的能源，给人们提供生活生产所需的热水。但在间接获得太阳能的同时也有部分能源损失，目前减少这部分损失的装置尚未成熟。民用建筑供暖设计应结合建筑的特点，考虑太阳能供暖，为建筑提供热能，达到保护生态环境的目的。

3.1.4 低温地板辐射采暖系统设计。辐射供暖是一种卫生条件和舒适标准都比较好的供暖方式。低温地板辐射采暖系统已经被广泛运用在民用建筑物供暖领域，主要是以耐高温的塑料管材敷设在所需供暖房间地面的绝热层之上，然后用混凝土填充层进行全面掩蔽。供暖季时热水流经供暖管路，带给供暖房间人员所需的热舒适环境。因为低温地板辐射采暖系统供暖温度相对其他系统低，所以既能实现高效供暖，又能达到降低资源消耗的目的。

3.2 通风设计

3.2.1 自然通风。自然通风主要是利用热压和风压作用形成自然气流，从而减少通风能耗。在外部风环境中，热压和风压充当自然通风调节的媒介。在众多建筑物中，引进自然风压使得空气流通，同时通过热空气上升理念[5]，在建筑物上部设置排风口，下部设置进风口，将污浊的热空气直接排至室外，新鲜空气从建筑物下部进入建筑物内。热压与室内外温差之间有着直接关系，室内外温差的大小决定室内外空气密度差值的大小，差值越大表明热压效果越显著。在设计初期，要把自然通风方式考虑在竖向功能分区的建筑体系内。同时，在顶部设置的热空气排风天窗应有自动开启与关闭的电气控制装置，在实际使用中能更为流畅地进行自然通风换气。

3.2.2 机械通风。在大体量且内部功能复杂的建筑物中，由于建筑物窗口设置有限，通风路径相对较长，如果利用自然通风的方式对室内外空气进行置换，会使空气在流通中受阻。因此，往往仅借助自然通风原理，室内的空气状态基本上不能达到理想状态。对于空气污染严重和噪声污染明显的区域，选取自然通风方式反而会造成污染空气进入建筑物内，在此需要引入机械通风的理念，通过合理地划分通风内外区域，选用与之对应的机械通风方式、气流组织，提高室内通风效果。

4 建筑节能工程中的供暖通风设计质量提升与发展趋势

4.1 节能提升的关键点

4.1.1 冷热源管理。通常情况下，空气调节系统中冷热源通过集中化的自动控制程序来联锁控制冷热水机组。纵观实际中的应用，冷热源机组的类型较为丰富，不管是溴化锂吸收式机组，还是电制冷机组，各自都具备一定的使用条件。不论是外部条件还是建筑物内部因素，均会影响到机组的運行效率。因此，设计合理的冷热源机组和联锁控制程序对建筑物的节能至关重要，尤其是运行费用、投资费用等。设计者应全方位分析工程现状，明确冷热源使用计划，确定合理的新风量与新风比，合理划分空调区域，从根源上做好建筑物的节能设计。

4.1.2 空调水系统。开式水系统中水泵的吸入侧与定压水箱之间往往需要足够的静水压头，导致常年运行的水泵能耗较大，因此要适当选用闭式循环水系统[6]。在三管制模式的水系统中，冷热水管和共用的回水管存在冷热混合问题，设计人员选用水系统模式时要谨慎运用此模式。管径的选择方面，一方面需要思考系统合理，另一方面也需要思考后期投资运营成本。在变负荷建筑物的水系统中，首选双级泵系统配置，其是在负荷侧及冷源侧均设置循环水泵，机组应与水泵一一对应，方便负荷侧负荷变化时冷源测能及时地切换，从而有效地控制能源消耗。另外，在定频泵定流量系统中负荷侧的系统总水量是恒定不变的，但这不利于房间的温湿度参数的控制，不能实时通过改变输配管路的水流量来调节室内参数。对此，大多数工程的水系统在方案选择时，设计者要选择变流量的水系统。最后，在具体计算冷水机组时，按相关规定选择合适的供回水温差，一般空调供回水温差不小于5 ℃，有条件时，可适当增大。

4.1.3 科学选用保温保冷层厚度。在建筑物围护结构设计时，必须进行围护结构保温层的设计。因为不同气候分区存在不同的外部气象条件，保温保冷层厚度应按需计算，并做校核调整。南方地区的建筑物保温层可薄一些，南方区域一般以隔热为主，外围护结构应做好隔热设计，例如外墙、屋面、幕墙外窗等采取隔热措施，即可有效降低建筑物的能耗。

4.2 供暖通风工程发展趋势

4.2.1 强调整体布局，转变设计理念。由单一形式的设计转变为综合整体的设计思路。不管是单栋建筑，还是建筑群的设计规划，都要有明确的理念。不仅要考虑能源是否可被高效利用，还要思索各个环节的节能设计是否周全，能否满足建筑空间功能的真实需求，提供优质的供暖通风工程设计。探索建筑节能的时效性，最为关键的是强化建筑物结构性能，将降低建筑物自身负荷视作重点，让供暖热源与能源利用率达到最大化。除此之外，将设计的成果和健康舒适、绿色环保关联起来，推动国家高质量建设。

4.2.2 借助动态管理，制定高效的管理方案。在建筑物的建设过程中，相关人员应借助动态管理。依托高新技术，即建筑物负荷组成研究、气流组织CFD的模拟技术应用，进行高效地设计，同时要求工作人员认真勘察，协同配合，制定精准的设计思路，从而完成建筑物的现代化理念设置。合理的施工组织计划和后期的运营维护制度也是实现建筑节能的一个重要因素。按照先进的施工流程开展建筑物供暖通风工程，切合实际地提高建筑物整体施工水平。

4.2.3 关联节能减排。建筑物设计中，坚持节能减排理念，确保改善居民居住环境，达到国家对建筑物建设的节能标准。结合先进技术经验，在具体设计中将节能减排体现在建筑工程的各个方面。空气调节技术耗能量大，在其应用时，尤其要在供暖通风工程中体现出高效性与节能性。设计应适应现代高速发展需求，将供暖制冷设备视作基础源头，促进市场规范化管理。最后，节能理念势必和社会发展息息相关，完善与改进节能技术在现实中的应用，是供暖通风工程重要的发展方向。

5 结语

综上所述，在我国建筑行业高速发展的背景下，建筑节能工程理念必不可少。建筑物设计与施工作业都应强调供暖通风节能的必要性，制定科学合理的设计方案，健全供暖通风设计体系，以增强居民的舒适感为目的，如采用屋顶绝热设计、墙体绝热设计、太阳能供暖设计、自然通风设计、机械辅助通风等措施，全面重视节能理念的实施，确保建筑工程规范化进展和运作。

参考文献：

[1] 马同兴.采暖通风设计在建筑节能工程质量中的应用分析[J].中国石油和化工标准与质量，2019（19）：50-51.

[2] 徐磊.建筑采暖通风空调工程的节能减排措施研究[J].商品与质量，2020（3）：88.

[3] 周秀丽.绿色发展理念下给排水及暖通安装问题研究[J].建筑·建材·装饰，2019（12）：182，192.

[4] 赵民，罗昔联，李杨，等.一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统：CN109373481A[P].2019.

[5] 张晓月.北京农村地区太阳能空气源热泵双水箱复合供热系统性能模拟研究[D].北京：北京建筑大学，2020.

[6] 汪亚盼，丁皓月.民用建筑节能工程质量通病的控制和预防措施[J].產城（上半月），2019（3）：71.