建筑环境与暖通设备工程节能设计

黄胡舟 李常兴 李卓学

1.广西华蓝工程管理有限公司 广西 南宁 530000

2.华蓝设计（集团）有限公司 广西 南宁 530011

随着全球社会对可持续性和环保问题的关注不断增加，建筑行业作为能源消耗的主要领域之一，正逐渐引领着节能革命的浪潮。建筑环境与暖通设备工程作为建筑领域的核心组成部分，在实现能源效率和环境可持续性方面发挥着关键作用。建筑环境的节能设计不仅能够降低运营成本，还有助于减少对有限能源资源的依赖，降低温室气体排放，从而为全球能源和环境挑战提供了解决方案[1]。在当前的背景下，能源供应的不稳定性和能源价格的上涨已经使节能设计成为建筑领域的重要议题。此外，气候变化、环境污染和自然资源枯竭等问题也迫使我们必须寻求更可持续的建筑环境解决方案。因此，建筑环境与暖通设备工程的节能设计在提高建筑能源效率、减少对传统能源的依赖、降低环境影响方面具有巨大的潜力和重要性。

1 设备工程节能对建筑环境的影响

1.1 影响室内空气质量

设备工程的节能措施可能对室内空气质量产生重要影响。一些常见的节能做法，例如密封性更好的建筑外壳、减少新鲜空气流入以减小供暖或冷却负荷等，可能导致室内空气流通不足。这可能会引发空气中湿度过高、二氧化碳浓度升高等问题，进而影响居住者的舒适度和健康。特别是在密封性较高的建筑中，如果不进行有效的通风处理，可能导致甲醛、挥发性有机化合物等有害物质的积聚，对居住者的室内环境产生负面影响。

1.2 对室内的环境造成影响

设备工程的节能措施还可能对室内环境产生其他不利影响。例如，一些节能照明系统可能使用冷色光源，这可能会影响居住者的视觉舒适度。此外，过度依赖节能玻璃或窗帘等隔热设备，有时会降低室内光照水平，需要更多的人工照明，从而增加了电力消耗。这种情况下，节能措施可能在某些方面取得了节能效果，但在其他方面可能引发了新的问题[2]。

2 建筑环境与设备工程节能设计中存在的问题

2.1 没有遵循以人为本的基本原则

在建筑环境与设备工程的节能设计中，一个显著的问题是缺乏足够的关注和重视以人为本的原则。过于注重技术和能源效率，却忽略了人们在建筑中的舒适性和健康。建筑应该是为人们而建，但在一些设计中，人们的需求和体验似乎被忽略了。这一问题的表现在于建筑中存在一些不适宜的环境条件，如通风不良、光线不足、噪音过大等，这些因素会直接影响到居住者和工作人员的生活质量。在过度追求节能的情况下，有些建筑可能会牺牲人们的舒适性，造成不必要的不适和健康问题。另外，一些建筑可能忽略了不同人群的需求，例如老年人、儿童、残疾人等。这导致了建筑的不包容性，使得一些人在使用建筑时面临更多的障碍和困难。

2.2 建筑功能设计不够严格

在建筑环境与设备工程的节能设计中，功能设计的不足也是一个突出的问题。功能设计包括了建筑的各种用途和需求，如供暖、通风、照明、水源等。如果这些功能设计不够严格和细致，就容易导致能源浪费和资源浪费。在一些情况下，建筑可能会过度设计，安装了过多的设备和系统，但实际上并不需要这么多。这导致了不必要的能源和资源消耗。另一方面，一些建筑可能会在功能设计上疏忽，导致供暖和通风系统不足，或者照明不足，从而影响到建筑的使用体验。功能设计不足还可能导致建筑在不同季节或使用情境下的性能不稳定。例如，在寒冷的冬季，供暖系统可能无法提供足够的温暖，而在炎热的夏季，冷却系统可能无法保持舒适的室内温度[3]。

2.3 图纸的审查缺乏严谨性

图纸是建筑环境与设备工程设计的重要文档，但在一些情况下，图纸的审查缺乏严谨性，容易导致问题的发生。这些问题可能包括设计错误、施工问题和设备选择不当等。审查不严谨的图纸可能会导致施工中的额外成本和延迟。例如，如果图纸中的尺寸和规格不清晰或不准确，施工队可能需要进行额外的调整和修改，从而增加了工程的时间和成本。此外，图纸中的错误和不一致性也可能导致建筑设备的选择不当。如果不正确的设备被安装，将会影响建筑的性能和能源效率。

3 建筑环境与暖通设备工程节能设计

3.1 暖通空调系统设计

暖通空调系统在建筑节能设计中扮演着至关重要的角色。这些系统包括供暖、通风和空调，通常占据了建筑总能耗的相当大的部分。合理的系统设计可以显著降低能源浪费。在系统设计阶段，需要考虑建筑的需求和特点，以选择最适合的供暖和冷却方式。采用高效的设备，如热泵系统，可以显著提高能源效率。此外，智能控制系统的应用可以根据实际需求自动调整温度和湿度，以避免不必要的能源消耗（如图1所示）。综合考虑这些因素，设计出高效的暖通空调系统是实现节能目标的关键一步。

图1 智能调节温度、湿度系统

3.2 空调系统热回收

空调系统热回收是一种有效的节能技术，它有助于利用废热来提供额外的供暖或冷却。这项技术可以在多种环境中应用，包括商业建筑、工业设施和住宅。在传统的暖通空调系统中，大量的热能被废弃，例如从冷却设备中产生的废热。热回收系统通过捕捉这些废热，将其用于加热水或供暖，从而降低了对其他能源的依赖。这不仅减少了能源成本，还有助于减少温室气体排放。

3.3 合理降低室内温湿度的标准

合理降低室内温湿度标准是一项有助于节能的措施。在某些情况下，室内温湿度标准可能被设置得过高，导致供暖和制冷系统需要额外的能源来维持这些条件。通过重新审视和调整室内温湿度标准，可以降低能源消耗。然而，降低室内温湿度标准必须谨慎进行，以确保不影响室内环境的舒适性和健康。适度的湿度控制对于预防霉菌和维护良好的室内空气质量至关重要。

3.4 协调建筑环境与暖通空调的关系

建筑环境与暖通空调的协调关系对于实现节能设计目标至关重要。建筑的设计和布局应考虑气候条件和采光需求，以最大程度地减少对人工采光和供暖/制冷的需求。例如，通过优化建筑的朝向和窗户布局，可以最大程度地利用自然光线，并减少人工照明的使用。此外，建筑的隔热性能和绝缘材料的选择也可以减少冷却和供暖系统的负荷。

3.5 采用太阳能供暖系统

太阳能供暖系统是一种可再生能源的应用，已经在建筑领域广泛采用。这种系统利用太阳能来加热水或空气，从而提供供暖（如图2所示）。它可以通过太阳能集热器和热储存系统来实现。太阳能供暖系统的优势之一是其环保性，因为它不会产生温室气体排放，同时可以降低能源成本。然而，系统的性能仍受到天气条件和地理位置的影响。

图2 太阳能供暖系统

3.6 自然资源和新能源的应用

建筑环境与暖通设备工程的节能设计还可以通过利用自然资源和新能源来实现。这包括风能、地热能、生物质能等。风能可以用于发电和供暖，特别是在风能资源充足的地区。地热能可以通过地源热泵系统来利用，为建筑提供稳定的供暖和冷却。生物质能源可以用于取暖和热水供应，尤其在农村地区具有巨大潜力。这些自然资源和新能源的应用有助于减少对传统能源的依赖，降低能源成本，减少温室气体排放。

4 建筑环境和设备工程节能设计的要点分析

4.1 建筑环境的可操作性

建筑环境的可操作性对于节能设计至关重要。这意味着建筑应该能够适应不同的需求和使用情境，以最大程度地减少能源浪费。在四季变化明显的地区，建筑需要具备适应夏季和冬季的能力。例如，在炎热的夏季，可操作性建筑可以通过智能控制系统自动降低室内温度，减少冷却系统的负荷，降低能源消耗。而在寒冷的冬季，同样的建筑可以通过调整供暖系统提供额外的温暖，确保居住者的舒适度。此外，多功能性设计也是可操作性的一部分。一个灵活的空间布局可以适应不同的用途，避免了需要多个建筑的情况，从而减少了资源和能源的浪费。例如，一个办公楼的会议室可以在非工作时间变成培训室或社交空间，最大程度地提高了建筑的利用率，减少了闲置空间的能源浪费。

4.2 建筑环境技术性

建筑环境的技术性是现代节能设计的关键要素，它涉及到采用最新的技术和工程方法来提高建筑的能源效率和环境可持续性。在当今世界，我们正面临着严峻的能源短缺和环境问题，因此技术性在建筑设计中的应用变得尤为重要。高效的绝缘材料是技术性的一个重要方面。它们可以有效地减少热量和冷气的传导，降低了建筑的能源消耗。例如，优质的绝缘材料可以阻止冷空气在冬季逸出，也可以阻挡炎热的夏季热气进入建筑。这有助于维持室内温度的稳定性，减少了供暖和冷却系统的负荷。另一个关键技术性因素是可再生能源的应用，如太阳能光伏板。这些系统可以将太阳能转化为电能，减少了对传统电力的依赖，并减少了温室气体排放。热泵系统是另一种技术性的创新，可以有效地利用地热能源或空气中的热能来供暖或冷却建筑，从而降低了能源消耗。智能建筑管理系统是技术性建筑环境设计的亮点之一。这些系统可以监测建筑内部的各种参数，如温度、湿度、光照等，并根据需求自动调整建筑系统的运行，最大程度地提高能源效率。例如，在没有人员的区域降低照明和空调的运行，可以显著减少能源浪费。

4.3 建筑环境的节能目标

建筑环境的节能目标不仅是节能设计的核心，也是确保建筑在其整个生命周期内对能源和环境的影响最小化的基础。这些目标的明确定义和贯彻对于确保设计和施工过程的一致性至关重要，以及为建筑的未来运营提供了清晰的方向。节能目标的具体内容需要根据建筑的性质和环境来定制。在炎热的气候中，降低冷却能源的使用可能是首要任务，因此目标可能包括优化冷却系统、增加遮阳措施、提高建筑绝缘性能等。而在寒冷的气候中，提高供暖系统的效率可能更为重要，目标可能包括采用高效供暖技术、减少冷桥效应、优化窗户选择等。此外，降低温室气体排放也是节能目标的重要组成部分，与应对气候变化和减少环境影响密切相关。建筑设计可以通过使用可再生能源、减少能源消耗、改善材料选择等方式来减少碳排放。

4.4 设备工程的节能设计必须考虑到行业的规范要求

在设备工程的节能设计中，遵守行业规范和标准是绝对不可或缺的。这些规范和标准是制定的行业准则，旨在确保设备的性能、安全性和可靠性，同时也考虑到了能源效率和环境可持续性的因素。规范和标准确保设备在设计和制造过程中符合国际认可的最佳实践。这包括了材料的选择、组件的制造、安全性和可靠性测试等方面。遵守这些标准可以确保设备的性能达到预期水平，从而减少了不必要的故障和维修，降低了运营成本。规范和标准还关注能源效率和节能方面的要求。这对于设备工程的节能设计至关重要，因为它确保了设备在实际运行中能够最大程度地减少能源浪费。

4.5 设备工程的节能设计过程中维护结构的冷热负荷状态

维护结构的冷热负荷状态在设备工程节能设计中的重要性无法被忽视。这个概念关乎建筑内部环境的舒适性和能源效率，特别是在不同季节和气候条件下。在冷季，确保供暖系统能够提供足够的热量至关重要。这意味着需要根据室外温度和室内需求来精确控制供暖系统的运行。如果供暖系统过度运行或不足运行，都会导致能源浪费。通过实时监测温度和使用情况，并采用智能控制系统，可以调整供暖系统，以满足精确的热负荷需求，同时确保室内的温度和舒适性。相反，在炎热的夏季，维护结构的冷负荷状态同样至关重要。冷却系统需要保持室内温度在舒适范围内，但也要避免过度制冷，从而浪费能源。

5 结束语

建筑环境与暖通设备工程的节能设计在当今社会中已经变得至关重要。随着能源资源的稀缺和气候变化的不断加剧，我们迫切需要采取行动，改善建筑领域的能源效率和环境可持续性。本论文深入研究了这一领域的关键问题和挑战，并提出了一系列观点和见解，以推动建筑行业朝着更可持续、更节能的方向发展。建筑环境与暖通设备工程的节能设计不仅是一个迫切需要的解决方案，也是一个全球性的责任。通过采取合适的措施，我们可以为能源效率和环境保护做出贡献，同时创造更健康、更舒适的建筑环境。希望本论文的研究和见解能够为建筑行业的专业人士和决策者提供有益的参考，推动建筑领域朝着更加可持续的未来迈进。