暖通设计中的绿色节能技术及其应用分析

2021-03-30姜小龙

建材与装饰 2021年14期

姜小龙

（大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西大同 037000）

0 引言

近些年来，我国科研水平持续提升，建筑暖通空调系统的设计也随之不断精进，旨在提升居民的生活质量，改善百姓的生活条件。基于全新的时代背景，绿色理念与节能技术逐渐成为暖通空调系统设计的主流趋势，也是建设绿色建筑领域的关键所在。在暖通设计中，绿色节能技术的应用可有效降低对能源供应的巨大压力，如此一来，逐渐被广泛运用到建筑行业，推动可持续发展。

1 在暖通设计中应用绿色节能技术的重要意义

自我国实施改革开放以来，大量先进的施工理念及其工艺不断流入国内，推动着建筑工程暖通设计的创新发展，尤其是暖通设计的绿色节能等方面。计划经济时代，多数建筑工程的暖通空调系统均为老式设计，但在市场经济体制到来之后，传统的暖通设计无法达到现代化标准，从而无法满足人们对于暖通空调系统的实际需求，因此应当努力革新传统的建筑暖通设计，提升人们生活质量。

近些年来，我国的经济水平迅猛增长，为建筑行业整体的创新发展提供了坚实有力的物质基础，与此同时支撑国内可持续发展的能源消耗需求量不断增加，产生的能耗不断扩大。在发展经济的同时却要破坏生态，这是传统经济发展一大弊端，为了改变这一现状，必须创新建筑暖通设计思路，在其中加入绿色节能理念，满足居住者实际需求的同时，也达到现代化绿色发展的节能标准[1]。

2 暖通空调系统设计创新发展中的常见问题

2.1 供暖问题

对于工程设计而言，暖通空调系统的设计是重要组成部分，因此应当时刻关注供暖设计的创新发展。前文提到，传统的暖通设计无法满足现代化发展的实际需求，故而需要及时革新暖通设计理念，建立绿色节能设计理念以及节能设计模式，以此满足现代化城市与智慧城市的建设标准。从建筑工程的整体角度分析，供暖设计起到至关重要的作用，因此施工单位应给予高度重视。

举例来说，在建筑施工设计的过程中，邻室房间和楼梯间的散热器并未单独立管，因此无法保障其气密性，从而给建筑整体的供暖系统带来负面影响，致使邻室的供暖效果大打折扣。由此可见，在设计高层建筑工程暖通系统时，设计师应关注室外管理布置的合理性，其次就是室内供暖系统的适用性与功能性，以上均为整体暖通空调系统设计的重中之重，务必予以充分关注。

2.2 能源管理需求问题

绝大部分工作人员在设计暖通空调系统的过程中，缺乏“调整优化”意识，故而无法满足相关设计要求与标准，导致多数建筑工程的暖通设计没有相对严格的操作约束与行为限制，无法保障整体暖通设计的效率与质量。在实际的暖通设计中，只有建立严谨且严格的暖通系统调试机制，才能确保运营管理不会受到设计本身的影响，从而提升暖通系统设计的节能性，达到绿色节能设计的要求与标准。

众所周知，我国社会经济的发展建立在日益增长的能源消耗量的基础上，因此国内可持续发展对能源本身的需求量不断增长，为了满足可持续发展需求，目前最快的方法就是扩张能源挖掘范围，导致城市与乡镇生态遭到较为严重的破坏。实际上，除了加快对既有能源的挖掘之外，还能研发新能源，例如太阳能、风能、潮汐能等，但是新能源的研发周期过长，无法满足现代建筑行业的发展要求。

2.3 公共认识问题

近些年来，我国建筑领域实现了创新发展，尤其是建筑设计整体中的暖通系统设计。自改革开放以来，大量先进的设计理念涌入国内，给暖通设计带来了积极影响，提高了建筑暖通设计的节能性，满足了现代化建筑标准。虽然先进的绿色设计理念和节能设计概念为建筑暖通设计的创新发展提供了强有力的理论依据，但是在创新发展的过程中仍然存在公共认识问题有待解决，因此应重视公共认识问题。

据相关调查表明，当前多数工作人员以及社会公众并未对绿色节能技术建立正确认识，因此无法在设计的暖通设计过程中充分发挥出绿色节能设计理念的积极效用，这就是所谓的“公共认识问题”。公共认识是设计人员与社会公众认识的统称，只有先对绿色节能设计的重要意义建立正确认知，才能充分发挥出绿色节能设计的积极效用[2]。

3 暖通设计中绿色节能技术的应用途径

3.1 变频节能技术

基于持续提升的科研水准，加之国内对建筑暖通设计的不断重视，对暖通绿色节能设计的研究愈发深入。近些年来，对建筑暖通设计的研究与管理逐渐转向精细化，目前正停留在“变频节能”阶段。所谓的变频节能技术主要是指在建筑结构中空调负荷需求发生变化时，运用变频技术对冷水机组等设备进行调整，从而达到有效降低能源消耗的最终目的，可以说变频节能是暖通设计创新发展的关键所在。

在实际的运用过程中，变频节能的效率为30%，较之其他节能设计技术的效率高出很多，因此适用性较强，且适用范围相对广泛。当设计师进行暖通设计的过程中，必须注意以下三点：①冷冻水泵是用于冷冻水的循环系统；②水泵的容量成为最高温度；③设计系统处于固定的最大流量状态，余量约为10%。此外，设计时还应考虑到季节变化因素，在多数情况下，变频技术均可实现节能目标。

3.2 绿色环保材料

对于建筑工程而言，建筑材料是重要组成部分，为了积极响应国家对绿色发展的号召，必须创新当前所使用的建筑材料，从性质与思想上做出转变，例如建筑材料的选择与购置等方面。结合当前社会发展节奏以及建筑材料市场的发展趋势分析，绿色环保材料必将成为未来建材市场的主流产品，同时成为建筑暖通设计中的重要结构。较之传统建材，绿色环保材料对人们的身体不会造成危害。

在实际的暖通空调系统设计过程中，如何利用绿色环保材料成为设计者们共同关注的热议话题，只有合理运用绿色环保材料才能充分发挥出材料本身的环保作用。正式施工后或不动产迁移后，剩余或用过的绿色环保材料还可进行积极回收，转变为可回收的保温材料，进行有效的二次利用，以此实现暖通设计的节能要求，帮助建筑企业节省大量的能源消耗与其他建设资源。

3.3 地源热泵技术

地源热泵技术的核心动力出自地源耦合热泵机组，而地源耦合热泵机组主要作用于暖通空调系统的设计过程中，为百姓提供优质用水。地源耦合热泵机组的工作原理是通过地下岩石、土壤以及地下水的温度稳定性，在地下埋设少量电能管道系统，实现岩石、土壤与地下水的热交换。举例来说，夏季通过室内制冷，排除室内热量，使部分无热量加热，余热则可被送往低蓄热区，待到冬季再由热泵输出。

近些年来，地源热泵技术在建筑暖通系统设计中较为常见，且随着应用时间不断推移，该项技术的应用熟练程度越来越高，应用成效也就愈发显著。地源耦合热泵技术本身具备能源消耗量较低的技术优势，而其核心机组主要是由水循环系统、换热器以及控制系统等设备构成，对于建筑暖通系统的设计工作而言，地源耦合热泵技术具有良好的节能消耗，可助暖通系统设计达到绿色建筑的节能要求。

3.4 重视围护结构的保温隔热性能

建筑暖通系统的建立是为了确保人们的生活质量，冬天不受冷，夏天不受热，且随着时代的发展，“空气能”在现代化城市建设的过程中被广泛应用，对于暖通系统设计而言，起到积极效用。由此可见，保温或隔热功能是建筑暖通系统设计的前提基础，在绿色建筑的设计过程中，暖通专业需要注意结构保温性能的有效维护，也可出针对性建议，促使暖通系统中的维护结构占据更大比例。

可以说，暖通系统周围的建筑围护结构是其保温隔热性能的主要载体，只有建设好围护结构才是确保其隔热或保温性能的关键所在。此外，其保温隔热性能与空调系统本身的体积、荷载量等息息相关，因此在落实围护结构建设之前，应首先明确工程整体的施工设计图纸中的相关数据信息。如果建筑设计中存在大面积比例幕墙、屋顶窗等保留结构，设计人员需要注意采用有效的防护措施。

3.5 回收利用冷热资源

循环是建筑暖通空调系统专业设计的重要原则之一，而水循环系统也是建筑暖通空调系统的重要组成部分，因此在建设绿色建筑的过程中务必高度重视其循环设计。这里的循环也可理解为再次利用，为了满足绿色节能标准，设计师在设计过程中应当充分考虑回收与重用续期，能够收集和使用物质和能量进行消耗，如此一来不仅可减少能源消耗，还可在一定程度上节省资源，降低暖通空调系统的设计成本。

3.6 实现全面控制与科学管理

在人类文明的漫长发展过程中，人们见证了技术的改革与创新，同时技术的革新也推动了建筑暖通设计的创新发展，引导建筑领域整体进入新的篇章。在当前的控制系统中，智能化与自动化控制是技术核心，除此之外，还必须并保证自动化控制系统的综合性，目前的控制系统主要是由温度调节器、压力装置、精华控制装置等组成，为了满足系统的科学控制以及高效管理，需要在系统设计运行中由专人来承担[3]。