基于绿色节能理念下的建筑暖通设计改进措施探讨

程星灿

华东建筑设计研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

暖通设计在建筑工程设计中占据重要地位，通过暖通可以有效调节建筑湿度与温度，使建筑内部维持良好的温度和通风调节状态。而目前在建筑暖通设计中，存在图纸不完善、缺乏节能设计、设计缺乏准确性等问题。为有效改进建筑暖通设计，需要坚持绿色节能理念，在设计环节合理选择热源，关注使用清洁能源及可再生能源，科学构建能量回收系统，运用多种绿色节能技术，以全面提升建筑暖通的绿色环保性。

1 建筑暖通设计现状

在建筑暖通设计期间，不仅要对暖通系统展开详尽、合理的设计，还要全面细化内部结构，对暖通系统连接部位作出合理规划，保证系统整体无缝衔接。但就目前情况看，很多暖通设计图纸缺乏完善性，主要是比较关注自有系统设计，忽视连接部位设计，一些连接部位设计缺乏合理性，使暖通系统在施工阶段面临诸多问题，影响施工效率与质量[1]。另外，一些建筑暖通设计人员会过多考虑暖通基础要求及功效，设计中依旧保持传统设计思路及模式，很少渗透节能设计理念，不够关注节能设计和节能试验验证。同时，设计人员比较关注按照业主方提出的功能性或基础性需求展开设计，对节能设计缺乏关注度。还有一些设计人员考虑到节能设计可能增加系统建设投入成本，为满足业主方成本控制需求减少节能设计。目前，暖通设计中很多参数缺乏准确性，影响系统有效使用。比如公共建筑暖通设计中，部分设计人员为迎合甲方的成本控制要求，盲目减少幕墙开窗，不核实幕墙开窗率，影响自然通风效果，导致后期需增加机械通风设施；或者在公共建筑中，空调设备容量及数量选择不当，导致一些设备投入使用后出现高负荷、低效率运行状态等。

2 基于绿色节能理念的建筑暖通设计原则

以往在建筑暖通设计环节存在诸多不足，包括设计参数选择不合理、设计存在缺陷、设计图纸不完整等，为有效改善这一现状，进一步提升建筑暖通设计水平，体现建筑暖通的绿色节能性，需要在设计中坚持基于绿色节能理念的建筑暖通设计原则。首先，在设计中要坚持低碳环保原则，具体就是应尽量提升暖通空调系统中的清洁能源利用率，包括浅层地能、太阳能等，有效减少传统能源消耗，促使暖通空调系统在实际运转中减少对大自然的破坏。其次，在暖通系统设计过程中要坚持协调统一原则。为有效提升建筑暖通系统的绿色性、节能性，一个重要途径就是对暖通空调系统内所有构成元素实现充分、全面的利用，并使各构成元素和相应系统保持协调配合，在此基础上使暖通空调系统自身效能得到充分发挥。最后，暖通系统设计过程中要坚持可循环原则，具体要求暖通空调系统在实际运转期间，要能够对各种资源保持更高的重复利用率，比如可重点提高暖通空调系统中废料以及余热等循环利用率。

3 基于绿色节能理念的建筑暖通设计改进措施

3.1 合理选择热源

在建筑暖通设计环节渗透绿色节能理念，需要设计人员合理选择暖通系统热源，如锅炉房、热电站、热泵装置等。经相关调查研究，发现当前空调暖通系统中地源热泵热源和电热联产热源具有较高的能源效率比，选择此类热源有助于提升能源效率，并保持较好的节能性能，有助于改善环境质量。因为新型热源所排放的颗粒物、粉尘等大气污染物相对较少，所以在设计环节可结合具体情况合理选择热源，优选新型热源，更充分地在暖通空调系统设计中渗透节能理念。

3.2 注重使用清洁能源与再生能源

在我国社会经济持续发展过程中，建筑工程数量与规模持续增加，使得建筑暖通系统的能源消耗量不断扩大，大量的能源消耗直接影响着自然生态环境和人类身体健康。所以，在对建筑暖通系统展开节能设计期间，要优选清洁能源、可再生能源，通过整合与优化利用这些能源，减少或避免浪费资源，引发资源枯竭问题，促进人与自然和谐相处。若建筑物所在地区可相对充足的供应天然气，暖通设计环节可通过天然气制冷制热设备对室内通风以及温度进行调节；若建筑物所在地区阳光充足，则可结合太阳能制冷制热技术展开暖通设计；若建筑物所在地区涉及较多工业厂房，则可合理地对工业生产中所产生的废热、余热等实现重复循环利用。

3.3 构建能量回收系统

在建筑暖通系统设计期间，构建能量回收系统有助于缩减暖通系统能源消耗量。将空调系统和集中供暖系统安装于智能化建筑物当中，有助于提升建筑业主生活舒适度，但空调系统及集中供暖系统在运行期间对建筑新风提出更高要求，在进行相关处理期间，暖通系统会消耗大量能源，这一环节的能源消耗量占到暖通系统的10%[2]。而在暖通系统中构建能量回收系统，有助于减少能源消耗，体现节能环保理念。

在炎热的夏季，空调建筑系统的排风温度比室外新风系统的温度较低，且室内含湿量也相对较低。基于此，可利用排风余热回收设施，对新风、排风时因热量交换而产生的余热进行回收利用。此外，在寒冷的冬季，排风温度比室外新风温度要高，室内含湿量也较大，此时可以利用余热回收系统对新风进行预热和加湿。目前该技术已经成为暖通设计中采用较为广泛的绿色节能化手段。

3.4 引入蓄冷蓄热节能技术

在建筑暖通系统设计环节应用蓄冷蓄热节能技术，可明显缩减暖通空调系统运行能耗，并可控制系统运营环节的造价成本。目前很多城市制定的用电收费标准中，对不同时间段制定不同的电费标准，在暖通系统设计中应用蓄冷蓄热技术，可着重在用电低峰期储存能量，为系统全天运转提供充足能源。在建筑暖通设计环节引入蓄冷蓄热节能技术，虽然前期投资相对较高，不过该技术在后续应用中拥有较大节能优势，并且能够显著降低系统运营成本。

3.5 应用变频节能技术

在绿色节能理念下改进建筑暖通设计，可积极应用变频节能技术。该技术应用中，可结合建筑结构在不同环境下提出的不同空调负荷需求，如在太阳辐射、室内人员数量、室内外温差等因素出现改变情况下，空调系统可智能、自动的变频调节冷水机组、水泵与风机的工作功率，进而有效减少能源消耗与浪费，并可同步满足建筑内温度调节要求。经相关研究，发现应用变频节能技术可获得良好的节能效果，一般可节约能源30%～40%[3]。比如可在暖通系统中应用冷冻水泵，也就是在中央空调的制冷系统内设置冷冻水循环系统，系统内水泵容量主要参考满住率和高温度，并要求包含10%冷冻富余量。

对于暖通空调系统，如果系统运行负荷明显超出实际需求很多，则会导致空调系统的能源利用出现极大浪费。而采用变频技术，可以对水泵和冷水机组进行自动化与智能化调节，实现按照实际需求调控运行负荷的目标，这对提升能源利用率和降低能源浪费具有显著作用。此外，应用变频技术利于实现不同能耗设备的独立运行，操作者可以依据需求对某一设备的运行频率进行优化调节，而又不改变其他设备的运行状态，从而有效提升了设计水平。实践已经证明，变频调速技术从长远来看带来的经济效益将非常可观。

3.6 采用低温送风和大温差的方式

不论采取哪种制热制冷源，空调的送风方式是固定的，即通过空气处理机组将控制的温度送到房间内，温度的变化主要是在送风的过程中体现的。一般情况下，空调在送风时温度会保持在10°左右，但是对于冬季，温度本身就偏低，送风时要将其加热，需要消耗能量。如果可以降低送风的温度，所需要的能量就会大大减少。在降低温度的同时，为了避免用户使用时的不适，还可以减小送风量，使能源消耗得更少。低温送风空调成本较小，所需空间较小，在实践中多有应用。空调送风方式还可以根据气候的不同来改进。冬季室外的冷空气具有温度低、湿度低的特点，可以充分利用这种特点使其与室内湿热的空气交换，达到改善室内环境、提高空气质量、降低室内温度的作用。夏季夜间的空气凉爽宜人，可以与室内的空气交换，将室内的热量带走，利用自然环境达到节能的目的。

降低输送体系动力消耗，优化节能运行管控建筑工程设计及实践阶段中，应采用有效的动力能耗节约策略，可提升暖通空调冷冻水体系与冷却水体系的实践运行温差，也就是水系统应用大温差方式，进而降低水量，节约输送耗能，并降低管径，实现良好的投资节约目标。由于风机与水泵的能量消耗同管路体系流速立方为正比例关系，因此可利用低流速实现良好节能目标，并利于水力工况实现良好的稳定性水平。通常来讲，利用水输送热量以及冷量的消耗能量水平较空气输送低，同时传送等量热量以及冷量应用水管管径较风管小，占据空间也不大，为此，应科学利用高效率传送载能介质，实现良好的节能目标。暖通节能系统运行阶段中，还应强化监督管控，做好节能管理，实现管控模式缺陷、能源设计自身不合理等环节的良好弥补。只有强化对各类运行设备的管理控制，方能令能源应用更为节约并精确消耗。

3.7 科学应用分布式燃气冷热电三联供技术

基于热电联产技术发展而来的燃气冷热电三联供系统，属于一种新型能源供应方式，为分布式能源系统。该系统的机组体型比较小，可分散布局在用户周边，共同为用户供电、供热、供冷，并可综合梯级利用能源，对能源转换技术实现了集成化利用。该系统能够满足一个区域或建筑供热、供冷、供电三种需求，应用中可梯级利用能量。经研究，其能源利用率超过80%，同时该系统在运行中可有效减少粉尘、硫氧化物、氮氧化物、固体废弃物等排放量，一旦遇到突发事件，还可灵活、安全地供电，目前在国际上应用非常广泛。

3.8 采取风系统优化措施

建筑当中所设计的风系统主要为通风系统、调风系统。根据国家相关规范要求，建筑物室内要严格控制空气中二氧化碳浓度，确保浓度在一定范围内，以维护业主生命安全，所以在暖通设计过程中要重点优化设计风系统。针对设置有多个不同区域、具有较强分散性、建筑面积大且人员密度高的公共建筑内部，比较适合设计全空气空调系统，以此可有效减少通风能耗；针对超高层建筑或高层建筑，比较适合设计分层空调系统。由于使用空调系统会使建筑能耗量明显增加，因此在建筑暖通设计环节可重点结合建筑实际情况以及设计要求，适当扩大建筑物的自然通风面积。

4 结束语

当前的建筑暖通设计还存在诸多不足，一定程度上影响着系统设计效果与质量。通过对目前暖通系统设计情况进行深入分析，建议在系统设计环节渗透绿色节能理念，使暖通系统设计不断提升实效性。基于绿色节能理念展开建筑暖通设计，还要注意考虑系统特征及设计要求，保证暖通系统设计更加科学、合理与全面，为系统后续正常、高效的投入使用奠定基础。