建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用研究

建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用研究

孙雁飞 1 张晨 2

上海凯汇 建筑设计有限公司 200050 上海名亭建筑设计有限公司 201600

摘要：伴随着建筑暖通空调系统的运行，产生了较大的能耗损失，致使当下我国能源短缺问题日益突出。从建筑暖通空调系统入手进行优化设计，来提升整体的节能效益，成为未来改良创新的重要方向。新型节能理念在建筑暖通空调系统节能设计中的应用同样也需要引起设计人员高度关注，促使系统体现更强新型节能效益。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用进行了详细分析，并提出了一些建议，供广大暖通设计者参考。

关键词：建筑暖通设计；新型节能设计理念；环保；绿色；前期调研；变频变流量；行为节能

引言

近些年来，科技发展迅速，暖通空调系统的方便性以及舒适性日益突出，操作越发简捷便利先进，随着温湿度、洁净度、气流组织、空气品质等要求的提高，人们的体感越来越舒适，因此，深受大家喜爱。但是，暖通空调系统在为人们带来舒适环境的同时，也对室外的世界进行了悄然的改变，它的运行不仅对室外环境造成了一定程度的损害，而且也较大的消耗了一些不可再生能源。庆幸的是，人们已经意识到了这方面的不足，无论是国家规范，还是各种政策，都在传递节能、环保、可持续发展的理念。作为一名暖通工作者，要严格按照节能减排理念实施工作^[1]，对暖通空调系统进行改进优化，做到既能节能环保绿色，同时也有利于增强我国建筑行业的综合水平。

1、新型节能理念的基本含义

节能，不仅限于暖通空调专业，它需要全专业的共同努力，在建筑设计领域内，各专业都应加强关注建筑设计中的新型节能设计理念，并科学合理的应用到设计中，优化设计，节能减排。建筑设计中新型节能理念包括以下几点：

第一，建筑工程的节能。一般来说，有些技术、设备、材料等初投资的降低可以带来可观的经济效益，但工程经验告诉我们，虽然初投资降低不少，但是后期运行维护管理成本很高时，整个建筑在设计寿命期内并不节能，有些技术不能充分发挥作用，也是变相的浪费。因此，权衡好初投资和后期运行成本，降低整体工程的资源消耗，再通过适当的节能方案对当前的建筑设计进行有效的创新，对无法再生的能源科学利用、合理利用，是新型节能设计理念的关键点。保护能源、科学利用是重要的目标，设计人员要对能源的情况多加了解，例如，从狭义上看，绿色能源是指太阳能、风能等可再生能源，广义上看，绿色能源是指对生态环境污染小或无污染的能源，如天然气、清洁煤等。设计人员尚应对能源的损耗情况进行分析，搞清楚能源损耗的结构情况，这样在总体能源损耗的方面可以灵活把控，保障建筑的节能环保性达到更高的水准，提高能源利用率。

第二，建筑工程的环保。建筑环保问题是新型节能理念的侧重点，例如在建筑设计中，暖通空调系统的能源消耗在总体能源消耗中占比较大，环保若考虑到位，对环境的影响会减小，空调系统能耗亦会有所降低，因此，环保也显得尤为重要。设计工作者应将环保意识渗透，做好环保相关措施，结合新型节能理念优化设计，多采用环保材料，多利用绿色能源，保护环境，走可持续发展道路。

第三，建筑工程的绿色。建筑绿色设计是新型节能理念的执行者，有些绿色设计理念或直接或间接的减少了能源消耗、保护了室外环境。比如，多使用可再利用材料或可再循环材料，提高材料的使用率，可以充分发挥旧材料的再利用价值，减少新材料的消耗量或者减少生产加工新材料带来的能源消耗和环境污染。近年来，国家对建筑绿色设计的要求日益提高，标准在提高，星级得分也需要提高，这就要求设计工作者综合分析、完善设计、创新加分，贯彻执行节约能源和保护环境的国家政策，但也应避免因片面追求过高的星级而造成不必要的浪费。

2、基于新型节能理念的建筑暖通设计现状分析

2.1暖通设计图纸无法充分满足节能要求

如前所述，暖通空调系统的能源消耗在总体能源消耗中占比较大，因此，暖通设计图纸是否科学、节能、全面、准确，事关重大。实际工程中，绝大多数项目往往工期很赶，易造成设计粗略，有的设计图纸中的基本参数忽视了新型节能建筑的功能特点，大大降低了新型节能设计的质量和效率。

2.2暖通设计人员节能意识不够

基于新型节能理念的建筑暖通设计需要将关注点放在“新型节能”上，因此暖通设计人员要改变老的设计思路，培养新型节能意识，基于新型节能来考虑建筑暖通设计，并在实践中验证节能效果^[2]。就目前而言，有些设计人员的节能意识较为薄弱，贯彻执行国家相关节能政策方面做得不够。

2.3暖通设计人员创新能力有所欠缺

任何进步都需要不断的创新，创新是引领发展的第一动力，新型节能理念能否得以很好的执行，需要不断的创新应用。但是，建筑暖通设计人员可能由于设计周期短、应用新技术的能力不够等原因，不太愿意应用新技术或采取其他节能环保的创新，导致基于新型节能理念的建筑暖通设计进步速度缓慢，因循守旧。

以上三点可以看出，建筑暖通设计人员在暖通节能创新方面的研究投入较少，他们更关注建筑的基础功能需求，未能平衡好节能、功能的关系，未能找到整体工程资源消耗最少的方案。而这，正是需要改进的地方。

3、建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用分析

新型节能设计理念贯穿于建筑全专业，建筑设计中，各专业应紧密配合、因地制宜，综合考虑建筑全寿命期内的技术和经济特性，将节能理念应用于各处。

3.1前期充分调研策划

前期调研收集资料，对于设计定位、目标方向、技术应用、成本控制等具有重要的意义。做好项目可行性分析、场地分析、建筑功能分析、能源分析、材料分析、技术分析是方案阶段重要的环节。对于暖通专业而言，前期需与甲方及相关部门多沟通，调研项目所在地的能源供应情况，是否有可再利用的余热废热资源，是否有可再生资源，当地的电力、燃气价格及是否有优惠政策，对应用新型供能系统当地是否有奖励、补贴政策等。暖通设计人员对项目周边环境也要充分了解评估，不能瞻前顾后，做到建筑节能的同时也要通过改良或补偿的方式尽量减少对周边环境的影响。要注意不能盲目跟风，这些年很火的地源热泵空调系统，由于其采用的是清洁能源——浅层地能，高效节能且经济效益显著，受到很多人的青睐，但是它并不适用于所有地区，在我国的低纬度地区，供冷需求大，一年中向地下注入的热量多，取出的热量少，而我国的高纬度地区，供暖需求大，一年中从地下取出的热量多，注入的热量少，长年运行后，都会导致土壤温度失衡，影响生态环境，也会导致系统效率下降，温度达不到使用要求，利用地热能这一新技术不能充分发挥作用，那就是变相的浪费了。因此，前期调研方案阶段的各种资料收集、技术分析尤为重要。

3.2设置经济合理的室内环境参数

除了一些对空调温湿度、洁净度、卫生学有特殊要求的建筑外，大部分常规建筑舒适性空调设计时，在以下三方面可以尽量找到节能与功能的平衡点。

（1）室内设计温度。根据国内外有关研究结果，一般来说夏季人体舒适的温度范围是22℃~28℃，冬季人体舒适的温度范围是18℃~28.4℃，基于新型节能设计的原则，在条件允许的情况下，应尽量降低室内温度参数设置标准，符合室内基本舒适要求的基础上，夏季尽量提高室内设计温度，冬季尽量降低室内设计温度。在设计室内制冷时，其温度宜选用26℃，而在设计室内制热时，温度宜选用20℃。（2）室内设计相对湿度。一般来说，夏季室内设计相对湿度越小，冬季室内设计相对湿度越大，能耗越大。因此，当建筑对室内的湿度未提出明确要求时，可适当降低其设置标准，一般夏季时，建筑室内的湿度以不超过70%为宜，而在冬季时室内的湿度达到30%以上即可。（3）新风量。常规认为，在需要制冷与供热的建筑房间中，新风量越大，室内空气品质越好，但是系统能耗往往随着新风量的增加而变大，基于新型节能设计理念，将新风量严格限制在满足卫生要求最下限即可。在春秋两季，应该最大限度利用自然通风，缩短新风机组实际运行时间，节约能源。在满足卫生条件要求前提下，可借助有效手段控制新风量，如减少换气频次、于新风入口处增加旁通，采用双风机；于回风处设置二氧化碳检测装置，以回风中二氧化碳浓度为依据对新风风门实际开度进行调整；采用变速风机；根据室内人员流动情况，制定合理的风阀控制计划。这里，需要特别注意的是，对于可用新风作冷源的部分空调系统，应最大限度地使用新风。例如，冬季发热量较大的内区仍然需要制冷时，可加大新风量作为冷源，从而节约能源。

3.3应用变频变流量技术

新型节能理念下的建筑暖通空调系统节能设计还需要关注于先进技术的灵活运用，比如变频技术的应用就需要予以高度重视^[3]。变频变流量技术关系着空调系统的运行能耗，比如在多联式空调系统中，采用变频控制主板和直流变频风扇电机，实现了空调负荷变化时制冷（热）量的及时调节和风机输送能耗的节省；再如，在一些人员密度较高且随时间变化大的区域设置室内空气质量监控系统，通过对室内二氧化碳浓度或者其它室内污染物浓度进行监测，当浓度超标时，联动调节或开启通风系统，既可以保证室内空气质量，又可以实现建筑节能。

虽然当前变频变流量技术已经在暖通空调系统中得到了广泛运用，但是应用效果参差不齐，依然难以发挥出较强节能效益，需要围绕着变频变流量技术应用需求进一步研究，以求更好优化节能效益。变频技术应用于建筑暖通空调系统往往还需要考虑到自动化技术以及先进电子技术的协调配合，能够促使变频控制更为精确及时，可以较好实现整个建筑暖通空调系统的运行能耗降低，体现较强节能优势。这也就需要设计人员能够在暖通空调系统中合理布置温湿度感应装置，进而设置科学合理的调控程序，促使暖通空调系统的运行更为精准，杜绝不必要的运行负荷。

3.4计量与控制

新型节能设计理念应贯穿于整个建筑设计寿命期内，计量与控制主要关系着建筑工程后期运营管理的节能性。常规的节能措施这里不再赘述，结合笔者多年工作及生活经验，这里提出设计好计量与控制带来的另一种节能方式——行为节能，它是一种具有中国特色的节能新理念，通过采用能耗计量管理收取费用等一些技术方法，促进人们主动节能，适时调整室内温度，按需用冷（热）。多宣贯节能减排的科学小知识，提高全民节能意识，也可以产生较大的经济效益，比如，空调房间配合使用电风扇，夏季空调温度提高1℃，出门前提前几分钟关空调，每台空调每年可节电数十度，就可以减少二氧化碳的排放量；冬季供暖房间按需开启，按需设定温度，可以节约煤的消耗量，减少二氧化碳的排放量。

3.5其他节能设计方案

（1）采用具有较高能效且自带能量调节功能的制冷机，在运行设计中考虑大小结合，符合基本要求基础上，保证蒸发温度，减小冷凝温度，以此保证机械运行效率，避免不必要的能耗产生。（2）设计中将调节阀替换为变速风机与泵机，以此降低系统内部实际消耗，保证整机运行效率^[4]。（3）尝试采用新技术，比如，当空调区散湿量较小时，可考虑采用温湿度独立控制系统；热源塔可用作空调冷热源，并使冷热源合一，提高了设备的利用率，利用了可再生能源，做到了节能降耗。

结束语

综上所述，在能耗损失问题较为严重的今天，如何减少能耗损失，成为设计人员的首要任务，这也就需要充分结合新型节能设计理念的要求，针对建筑暖通设计中各项进行优化，借助于先进技术予以合理布置，缓解当前建筑暖通空调系统运行带来的压力，达到建筑暖通设计的节能设计标准。

参考文献

[1]邱林.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用与体现[J].住宅与房地产,2019(27):69.

[2]刘丽娜.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用[J].新型节能环保建材,2019(07):35+38.

[3]张志涛.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用[J].农家参谋,2019(13):161.

[4]张建龙.新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用[J].智能城市,2019,5(09):133-134.