基于节能理念下的民用建筑暖通空调设计探究

2023-01-12周贺

工程技术与管理 2022年2期

周贺

中国建筑科学研究院有限公司，中国·北京 100100

1 引言

随着社会的不断发展，能源开发及利用程度不断提升，这不可避免地出现资源的严重损耗、生态环境破坏等，这必然会对社会的可持续发展造成阻力，同时对社会大众的生命财产安全等带来威胁。在中国建筑领域中，民用建筑暖通空调设计存在污染、耗能等特征。所以，在实际规划中必须引入节能理念，由此能够体现出工程设计的绿色化、节能化等发展趋势，这对于降低能源损耗率、避免生态环境污染、增强综合效益等发挥积极作用。

2 基于节能理念下的民用建筑暖通空调设计原则及价值

2.1 原则

把节能理念与民用建筑暖通空调设计全面融合，则是实现社会经济发展与生态文明建设同步发展的一个必要路径，也是促进国家经济可持续发展的一个重要战略。对此，民用建筑暖通空调设计原则包括三点。

2.1.1 低碳环保原则

民用建筑暖通空调设备存在比较严重的能耗问题，其表现之一是碳排放量超标。所以，工程技术人员在进行系统规划与设计的过程中一定要对这一指标给予严格限制。对此，必须遵循低碳设计原则，这也是实现暖通空调设计行业绿色化、节能化的一个必要过程。站在某种层面来看，低碳设计原则与整个设计过程全面融合，设计工作者一定要对整个设计流程进行全面考虑，逐步增强项目设计的综合效益。

2.1.2 协调控制原则

在节能理念的作用下，加强民用建筑暖通空调设计质量必须体现出“协调设计原则”，其一般是指暖通空调工程中的三个重要构成即采暖、换气、通风等保持协调性，对于这三个构成来说，其功能不一样，所以在进行整体设计与规划的过程中，必须彰显出其综合效能[1]。

2.1.3 循环应用原则

在民用建筑暖通空调设计过程中，一般需要耗用大量的原料，同时也通常会出现剩余等。假若剩余物料和中间冗余得不到循环利用，必然会引起资源的大量浪费，甚至会变成环境、生态污染的一个重要源头。对此，在设计民用建筑暖通空调的过程中，必须遵循循环应用原则，科学、高效地在整合冗余资源，大大提高其利用率，这不但能够控制设计成本，而且还能够避免生态环境遭到破坏，对加强生态文明建设发挥积极作用。

2.2 价值

2.2.1 生态效益

关于民用建筑暖通空调设计而言，工程师一定要严格遵循低碳、可循环、协调性等三大原则。对此在挑选设计材料、施工技术、维护保养方案等过程中，必须渗透节能环保理念，逐步减少能源损耗，避免环境污染。那么关于设计过程中的一些细微之处的分析来说，设计人员必须谨慎、认真。例如，灵活地应用太阳能、地热能、潮汐能等，这些都属于循环清洁能源，在将其灵活应用的过程中，能够避免设计元素过于单调，同时还能够避免由此造成的能源损耗。也就是说，在加强民用建筑内部空间设计的过程中需要体现出环保特点，而且还需要逐步改善所在区域的生态环境。由于可持续发展理念的不断渗透，对于民用建筑空调系统的供暖、通风等模式来说，其工艺已经发生明显的占比，对此设计人员必须精简工艺，扩大室内空间，促使空调设计系统更优化、更高效。

2.2.2 经济效益

把节能环保理念与民间建筑暖通空间设计互相渗透，能够大大减少电能损耗，降低经济费用。对此在节能设计过程中，能够间接性地降低企业的投资飞跃，增强其经营效益。此外，由于时代的持续性发展，再加上社会文明建设步伐持续加快，人们的环保理念愈发成熟，尚有节能环保已经变成各个领域的一个主流设计趋势。特别是对于同时兼备实用性、环保性的暖通设备而言，其市场需求量也在持续提升，这必然能够增强各个行业的市场发展活力，为刺激市场经济的全面发展做铺垫[2]。

2.2.3 社会效益

由于城市人口的不断增加，其内部空间的可利用土地数量在持续缩减。高层建筑和超高层建筑逐渐变成现代化城市发展的一个必要选择。若民用建筑的能耗指标无法得到有效控制，社会资源过于紧张，则会诱发社会矛盾与冲突，对社会和谐发展造成阻力。对此，渗透节能环保理念非常重要，这是优化资源配置、提高资源利用率的一个必要策略，这对于减轻社会矛盾、保障社会关系稳定、创建和谐的社会主义等发挥一定的推动作用。

3 基于节能理念下的民用建筑暖通空调设计路径

3.1 减少能源输送期间的损耗率

在启动暖通空调系统的过程中，往往会引起动力损耗，从而出现能源浪费。对此在进行空调节能循环设计过程中，必须降低能源损耗率，促使能源转化利用率大大提升。所以，把节能理念渗透到暖通空调设计体系中，不但能够减少能源传输过程中的消耗量，而且还能够降低动力损耗带来的压力。所以，必须考虑两个处理策略：

①降低暖通空调内部系统介质流速，从而改善能源损耗耗量指标，进一步降低动力损耗用来。其操作方式包括：将冷源机组与水泵通过45°管路对接主管，选利用兼备低压蒸发、冷凝等功能的冷水机组，尽可能地减少高阻力阀门的数量，通过系统及管路自身布置实现水利平衡，并利用增加管径尺寸，达到降低冷冻水、冷却水管路的沿程阻力等目的，从而彰显出循环高效等特征。

②调节暖通空调内置系统温差。若暖通空调内置系统的水介质温差偏高，设计者必须相应地控制水量，把温度差限定在合理范围内，其操作方式包括：将冷冻水出水温度由7℃提高至10℃，冷却塔冷却水温度降为31℃，降低冷却塔的逼近度等措施，以此来降低其能源耗用量，尽可能地减少能源损耗，力争实现生态效益的不断提升。

3.2 高效整合变频调速技术

通过市场调查能够发现，大部分民用建筑暖通空调的内部结构都配置了供风系统、供电系统、疏水泵系统等。以上系统的耗能占比约有20%之多，由此来看，必须给予严格控制。把变频调速技术与暖通空调系统全面结合，能够避免能源的过度损耗。在配置变频调速技术的过程中，设计工作者必须结合具体情况，持续优化暖通空调系统的经营制度，科学设置其运行频率。其操作方式包括：配置冷却塔风机的变频系统，通过调整空调新风机组变频参数、厨房排油烟风机需求量等，灵活应用变频控制技术，然后由此能够使动力设备输出能更接近真实使用需求，减少不必要的耗能。所以，在严格限制暖通空调系统运用耗能损耗的前提下，能够保证生态污染控制在最小范围内。

3.3 增强民用建筑的热工性能

对于民用建筑设计来说，热工性能覆盖一些复杂的内容，其作业空间比较大，例如：建筑物的气密性、保温性等。现今，大部分民用建筑带来的热量一般是利用主体建筑附件的防护结构给予扩散的。主体建筑四周的防护结构面积一般与热量传播速度存在很大的相关性。并且，建筑物的气密性和室内空间的供暖能源损耗率有直接的相关性。若室内往室外分散的热能持续增加，其它热能通常会分散到气密性比较低的区域，如供暖管道、供风管道、门窗等。这是民用建筑暖通空调系统必须重点关注的一个耗能问题。所以，设计人员必须配置气密性极强的材料，由此能够大大降低室内空间的热空气分散率。同时，在安装门窗期间必须保障气密性，增强室内空间的热工性能。其操作方式包括：利用送、排风系统的联动、连锁控制，再借助于风量平衡法明确合理、有效的控制策略，保证建筑物内气流组织条件可测、可调、可控，促使能源损耗得到有效控制，并实现循环利用。

3.4 引用采暖技术完善取暖管道规划

供暖管道属于暖通空调的一个关键构成元素，在进行管道设计期间，必须体现出精简、便捷等特点。只有对整个过程进行精简设计，方可大大提高材料的利用率，预防材料损耗及浪费，为下一步进行设备维修做铺垫。由此来看，简单的取暖管道设计，不但能够增强管道的实用性，而且能够尽可能地减少其维护费用，确保经济效益持续提升。

另外，还需要通过用户分摊热量的供热模式，保障各个建筑空间中的调温系统的独立启动，促使其调温功能不断增强。由于技术的持续发展，取暖设备愈发成熟和完善，能够在不同的类型建筑物中得到广泛应用[3]。一般来说，适合在高层建筑物中广泛应用的采暖系统包括竖状分区系统、供水单管道系统等。