民用建筑暖通空调设计中的问题及解决对策

民用建筑暖通空调设计中的问题及解决对策

刘会杰，马金良，魏晓娜，张欣

机械工业第六设计研究院有限公司  河南郑州 450007

摘要：随着城市化进程的加快，暖通空调已成为现代化建筑中不可缺少的设施，其设计水平直接关系到民用建筑的整体居住效果。因此，在民用建筑工程建设中，如何因地制宜做好暖通空调设计以提升民用建筑的能源利用效率，同时打造出舒适的室内环境，成为设计人员需要重点解决的问题。本文分析了暖通空调设计中的问题，并提出了针对性的优化对策，以期为相关设计人员提供参考。

关键词：民用建筑；暖通空调设计；问题；对策

1民用建筑暖通空调设计中的问题分析

1.1暖通空调设备选型存在问题

循环水泵装置、加热器设备、膨胀水箱装置及自动排气阀门设备等都是暖通空调的组成设备。部分建筑暖通空调设计人员的设计理念过于传统，导致设备选型中存在较多问题，进而影响后续暖通空调系统的运行，降低了系统适用性。例如，在传统设计理念的指导下，设计人员会使用连接管将暖通空调冷水系统和膨胀水箱装置进行连接，不会加设阀门装置，同时，膨胀水箱装置的膨胀管会直接连接到冷水系统的底部位置。然而，在这种设计方式下，一旦补水方式变为由上到下，暖通空调系统上半部分的气体将难以有效排放。此外，系统水泵装置规格选择不合理的情况也时有发生，影响系统的暖通流量需求，导致系统中循环水泵装置的流量无法达到参数标准。

1.2暖通系统供能方式存在问题

当前，民用建筑暖通系统的供能方式会造成一定程度的污染，能源利用效率有待进一步提升。这主要是因为部分设计人员所选择的暖通供能方式节能效果较差，设计方案的灵活性不足，未能结合建筑室内室外真实的参数变化和建筑供能需求对供能方式进行科学调节，暖通系统的供能转换模式也只有冬夏两种。在这种情况下，暖通空调的长期使用必然会造成严重的资源浪费和环境污染。因此，设计人员必须对建筑暖通系统现有的供能方式进行改良设计。

1.3空调冷热负荷计算存在的问题

第一，负荷计算方法不准确。在传统的空调负荷计算中，往往将得热量直接等同于冷负荷，或将失热量直接等同于热负荷，忽略了得热量和失热量中的动态变化以及空调区的蓄热特性。倘若采用这种简化处理的方式，那么就很有可能导致负荷计算结果与实际运行状况存在较大偏差。第二，气象数据应用不当。暖通空调设计室外计算温度参数是供暖空调计算负荷的重要依据。但由于规范中只提供了有限的室外计算温度参数站点，难以满足全国范围内的工程需求。在实际应用中，可能出现对气象数据的误用或不当处理，导致负荷计算结果不准确。第三，忽视室内负荷的动态变化。从实际设计过程来看，对于室内负荷的动态变化考虑往往存在不足，包括人员活动、灯光开启、设备运行等因素都会影响室内负荷，而这些因素在传统的负荷计算中往往被忽视。第四，围护结构的保温隔热性能对空调负荷计算也有影响，但是从实际情况来看，一旦围护结构的设计和施工质量出现问题，那么保温隔热性能必定大打折扣，而负荷计算精准性必定受到影响。

2民用建筑暖通空调设计改进对策

2.1科学、合理落实暖通空调设备选型

全面了解各种暖通空调设备的性能参数，包括设备的制冷／制热量、能效比、噪音等级、适用环境等，参数可以明确设备的运行效果和能耗，为进一步选型提供依据，而设计者需要对这些参数进行仔细的比较和分析，以确保所选设备能够满足项目的实际需求。除了性能参数，设备的能效比也是选型中需要考虑的重要因素。能效比是衡量设备能源效率的指标，决定了设备在运行过程中的能耗水平。设计者应优先选择能效比高的设备，以降低建筑物的运行成本和能源消耗。同时，还需要考虑设备的生命周期成本，包括设备的购买成本、维护费用、更换成本等。综合比较不同设备的生命周期成本，可以更全面地评估设备的经济性。

在选型过程中，设计者还需要考虑设备适用的环境条件。不同的地区、气候和建筑用途对暖通空调设备的要求不同。例如，在寒冷地区，需要考虑设备的低温启动和运行效果；在湿热地区，需要考虑设备的除湿能力。而对于高层建筑、地下室等特殊场所来讲，也需要根据其特殊的环境条件进行设备选型。

整个系统的整体性与未来的扩展性也是设计过程中必须高度重视的方面，因为对于一个建筑项目而言，暖通空调设备往往不是孤立的，而是与其他系统相互关联的。因此，设计者需要从系统的整体角度出发，确保所选的设备能够与其他系统协调工作，达到最佳的系统效果。同时，因为未来需求的变化，可能会对系统进行改造或升级时，所选设备应具备良好的兼容性和扩展能力。

2.2优化暖通系统供能方式

采用高效的暖通设备、优化系统设计和运行方式等措施，能够将能源消耗有效降低。例如，采用热回收技术，将排出的热量进行回收再利用，可以减少对新鲜能源的需求。此外，利用可再生能源，如太阳能、地热能等，也是提高能源利用效率的重要途径。例如，某民用建筑采用太阳能供暖系统，通过集热器将太阳能转化为热能，再通过热力循环供给暖通系统，大大降低了对传统能源的依赖。通过清洁能源和低排放技术，可以显著减少暖通系统对环境的负面影响。例如，采用燃气冷凝锅炉代替燃煤锅炉，可以减少有害气体的排放；采用高效过滤器，可以降低室内空气污染物的浓度。在设计过程中，必须对供能稳定性引起重视，建议采用可靠的能源供应和备份系统，可以保证暖通系统的稳定运行。例如，对于可再生能源的利用，可以采取混合能源供应的方式，将太阳能、风能等多种可再生能源进行互补，确保能源的持续供应。随着技术的完善与成熟，智能化控制是主流趋势，依托智能化系统，结合不同地方不同地区的个性化需求，例如，结合实时需求和能源价格波动，自动调节供能系统的运行状态，实现能源的节约和优化利用。

2.3精准计算空调冷热负荷

第一，采用更精确的负荷计算方法。一方面，动态模拟空调区域的得热和失热过程，考虑建筑材料的蓄热特性、室内外温差、日照变化等因素。另外一方面，可以利用计算流体动力学（ＣＦＤ）等数值模拟方法，对空调区域进行详细的热环境分析，以更准确地预测负荷变化。例如，在某办公大楼的空调负荷计算中，通过动态模拟建筑材料的蓄热特性，准确预测了白天日照引起的温度升高和晚上的温度下降，从而优化了空调系统的设计。第二，改进气象数据的处理和应用。基于实际需求，建议利用更详细的气象数据，如逐时气象数据，进行负荷计算。还需要考虑气候变化对建筑负荷的影响，如全球变暖导致的极端天气增多。例如，在某寒冷地区的住宅设计中，通过采用更详细的实时气象数据，准确计算了供暖和空调负荷，避免了过度设计或设计不足的问题。第三，考虑室内负荷的动态变化。在设计中，有必要引入动态人员活动模型，考虑不同时间段和不同区域的人员分布和活动强度。结合智能家居系统，实时监测室内负荷变化，并调整空调系统运行状态。例如，在某商场空调设计中，通过引入动态人员活动模型，准确预测了不同时间段内的空调负荷，使得系统设计更加灵活和高效。第四，对围护结构的保温隔热性能进行改善，例如，可以使用高效的保温材料，减少热传递损失；优化建筑物的朝向和遮阳设计，减少太阳辐射得热。在某节能住宅设计中，通过使用高效率的保温材料和优化的窗户玻璃，显著降低了空调负荷，提高了居住舒适性和能效。最后，需要对新风负荷的计算引起重视，考虑室内外温差、湿度和人员活动等多种因素，进行新风负荷的动态计算。

３　结束语

民用建筑暖通空调设计在实践中面临诸多问题，其中设备选型、供能方式和空调冷热负荷计算是较为突出的三个问题。针对这些问题，本文提出了相应的改进对策，包括科学选型、优化供能和精准计算，旨在提高暖通空调设计的效率和效果，满足人们对舒适度和节能环保的需求。在实际应用中，设计者应根据项目实际情况综合考虑，灵活运用这些对策，以达到最佳的设计效果。通过不断优化和改进暖通空调设计，可以推动民用建筑行业的可持续发展，实现经济效益和社会效益的双重提升。

参考文献

[1]梁文伟.住宅小区建筑电气设计中有效节能策略分析[J].石材,2023,（05）:122-124.

[2]贺晓静.“双碳”背景下暖通空调节能技术精细化设计[J].石材,2023,（03）:120-122.