建筑節能工程中的供暖通風節能設計探討

姚芬

摘 要：本文以建筑節能工程中的供暖通風節能設計為對象進行探討。首先，介紹供暖通風設計的基本原則并分析供暖通風實際情況;其次，從屋頂絕熱設計、墻體絕熱設計、太陽能供暖設計、自然通風設計、機械輔助通風等方面深入剖析，并探討供暖通風節能設計的可行性方案;最后，論述建筑節能工程中的供暖通風設計質量提升與發展趨勢，目的是增強建筑節能工程中供暖通風設計的可行性與節能性，并為相關研究提供參考資料。

關鍵詞：建筑節能工程;供暖通風;發展趨勢

中圖分類號：TU83 ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2021）36-0087-03

Discussion on Energy-Saving Design of Heating Ventilation in Building Energy-Saving Engineering

YAO Fen

（Lanzhou Nonferrous Metallurgical Design & Research Institute Co.，Ltd.，Lanzhou ?Gansu 730000）

Abstract：This paper describes the energy-saving design of heating，ventilation and energy-saving in building energy-saving projects.Firstly，the basic principles of heating and ventilation design are introduced and the actual situation of heating and ventilation is analyzed.Secondly，from the aspects of roof insulation design，wall insulation design，solar heating design，natural ventilation design，mechanical ventilation，etc.Finally，the paper discusses the improvement and development trend of heating and ventilation design in building energy-saving engineering，in order to enhance the feasibility and energy-saving of heating and ventilation design in building energy-saving engineering，and to provide reference materials for related research.

Keywords：building energy-saving engineering; heating and ventilation; development trend

現階段，我國的社會經濟處在高速發展時期，能源消耗快，尤其是建筑能源消耗在市場能源消耗中所占比重大。只有實現建筑能源節約，才能實現“綠水青山就是金山銀山”的理念。與發達國家相比，我國供暖通風能源過度消耗現象較為明顯，供暖通風節能工程設計非常重要，需要引起相關人員的重視?？茖W合理地運用節能新技術，降低暖通空調能耗，從而給建筑節能工程帶來更多的經濟效益。

1 供暖通風實際情況

我國地大物博，人口眾多，實施供暖的各氣候分區的氣象條件，能源結構、價格、政策，供熱、供氣、供電情況及經濟實力等都存在著較大的差異，供暖方式還受到環保、衛生、安全等多方面因素的制約和人們生活習慣的影響，同時人們對住房環境的品質要求較高，因此，分析供暖通風設計中存在的現實問題迫在眉睫。第一是供暖。民用建筑供暖方式以熱水供暖及空氣調節供暖方式為主，由于供暖方式的差異，能源消耗量也不盡相同。采用集中空氣調節的供暖方式，空調系統制冷制熱設備及配套的輸配設備等所消耗的電量比傳統的熱水供暖方式要大[1]。第二是通風，建筑通風是為了防止大量熱蒸汽以及有害物向人員活動區散發，防止有害物對環境及建筑物造成污染和破壞。在通風設計上，合理的氣流可以幫助人們緩解疲勞，提升環境的舒適感?？照{通風系統不僅不受季節的影響，還可以隨時實現室內溫度調節和通風換氣[2]。高效率的通風可以帶給人們健康的室內生活環境，進而加快城市的現代化建設。

2 供暖通風設計的基本原則

隨著人們對生活工作環境要求的提高，建筑供暖通風不僅要提高冬季保溫效果及夏季通風效果，還要節能環保。要確保保溫隔熱性能的充分發揮，降低外部條件對建筑室內溫度的影響，就要遵循供暖通風設計的基本原則[3]。第一個基本點是供暖系統。在設計時，設計人員必須時刻關注工程的實施情況，讓供暖空調更好地提升建筑物的品質。例如，供暖系統通常選取施工成本較低的低溫地板輻射采暖系統，該供暖方式不僅可節約室內空間，系統溫度低，能源消耗少，而且隔音效果好。第二個基本點是建筑物通風。以經濟、節能的自然通風模式為主，這種通風方式會有效減少建筑物的通風能耗。然而，每個地區的氣候條件不同，不同氣候分區的季節風力也表現出較大的差異，那么自然通風狀態就會出現變化。例如，建筑物背風方向會產生空氣動力陰影區，會影響自然通風的設置。所以在通風設計時，設計人員要掌握建筑物所在地區的氣象情況，從而合理地設計氣流組織的進排風口，讓熱空氣以及有害氣體及時排出。若建筑群密度大，還要設置機械通風系統，通過動力設備實現通風換氣，從而保證較高的空氣質量。

3 供暖通風節能設計的優化方案

3.1 建筑圍護結構節能設計

3.1.1 屋頂絕熱設計。通常情況下，建筑物屋頂分為平屋頂及坡屋頂。平屋頂應選取保溫性能優質的建筑材料，處理好屋面熱橋部分。利用所選材料使屋頂的傳熱阻增大，從而減小屋面的傳熱系數，讓室溫不易傳遞到室外。針對坡屋頂的設計，應按規定設置保溫層、隔汽層，可選取頂棚架空部位鋪設天花板，之后鋪設油氈，最終鋪設保溫材料[4]。

3.1.2 墻體絕熱設計。一些建筑物外墻在保溫設計中應用先進的外墻保溫技術，即使用預制構件的外墻保溫技術。應用預制構件保溫技術的建筑物外墻抗裂性、保溫安全性均比應用常規保溫技術的外墻好得多，更能減少建筑物供暖熱負荷。但外墻保溫技術投資成本較高，所以現階段應用外墻保溫技術的建筑較少。如果在后期的建設中能夠使用先進的預制外墻保溫技術，就能夠起到整合墻體材料的效果，繼而降低能源消耗量。

3.1.3 太陽能供暖設計。太陽能是一種清潔的可再生能源，具有極大的利用潛力，其憑借總量豐富以及獲取便捷的優勢，具有其他類型能源物質不可比擬的優勢。太陽能供暖是集熱裝置收集儲存光照射形成的能源，給人們提供生活生產所需的熱水。但在間接獲得太陽能的同時也有部分能源損失，目前減少這部分損失的裝置尚未成熟。民用建筑供暖設計應結合建筑的特點，考慮太陽能供暖，為建筑提供熱能，達到保護生態環境的目的。

3.1.4 低溫地板輻射采暖系統設計。輻射供暖是一種衛生條件和舒適標準都比較好的供暖方式。低溫地板輻射采暖系統已經被廣泛運用在民用建筑物供暖領域，主要是以耐高溫的塑料管材敷設在所需供暖房間地面的絕熱層之上，然后用混凝土填充層進行全面掩蔽。供暖季時熱水流經供暖管路，帶給供暖房間人員所需的熱舒適環境。因為低溫地板輻射采暖系統供暖溫度相對其他系統低，所以既能實現高效供暖，又能達到降低資源消耗的目的。

3.2 通風設計

3.2.1 自然通風。自然通風主要是利用熱壓和風壓作用形成自然氣流，從而減少通風能耗。在外部風環境中，熱壓和風壓充當自然通風調節的媒介。在眾多建筑物中，引進自然風壓使得空氣流通，同時通過熱空氣上升理念[5]，在建筑物上部設置排風口，下部設置進風口，將污濁的熱空氣直接排至室外，新鮮空氣從建筑物下部進入建筑物內。熱壓與室內外溫差之間有著直接關系，室內外溫差的大小決定室內外空氣密度差值的大小，差值越大表明熱壓效果越顯著。在設計初期，要把自然通風方式考慮在豎向功能分區的建筑體系內。同時，在頂部設置的熱空氣排風天窗應有自動開啟與關閉的電氣控制裝置，在實際使用中能更為流暢地進行自然通風換氣。

3.2.2 機械通風。在大體量且內部功能復雜的建筑物中，由于建筑物窗口設置有限，通風路徑相對較長，如果利用自然通風的方式對室內外空氣進行置換，會使空氣在流通中受阻。因此，往往僅借助自然通風原理，室內的空氣狀態基本上不能達到理想狀態。對于空氣污染嚴重和噪聲污染明顯的區域，選取自然通風方式反而會造成污染空氣進入建筑物內，在此需要引入機械通風的理念，通過合理地劃分通風內外區域，選用與之對應的機械通風方式、氣流組織，提高室內通風效果。

4 建筑節能工程中的供暖通風設計質量提升與發展趨勢

4.1 節能提升的關鍵點

4.1.1 冷熱源管理。通常情況下，空氣調節系統中冷熱源通過集中化的自動控制程序來聯鎖控制冷熱水機組?？v觀實際中的應用，冷熱源機組的類型較為豐富，不管是溴化鋰吸收式機組，還是電制冷機組，各自都具備一定的使用條件。不論是外部條件還是建筑物內部因素，均會影響到機組的運行效率。因此，設計合理的冷熱源機組和聯鎖控制程序對建筑物的節能至關重要，尤其是運行費用、投資費用等。設計者應全方位分析工程現狀，明確冷熱源使用計劃，確定合理的新風量與新風比，合理劃分空調區域，從根源上做好建筑物的節能設計。

4.1.2 空調水系統。開式水系統中水泵的吸入側與定壓水箱之間往往需要足夠的靜水壓頭，導致常年運行的水泵能耗較大，因此要適當選用閉式循環水系統[6]。在三管制模式的水系統中，冷熱水管和共用的回水管存在冷熱混合問題，設計人員選用水系統模式時要謹慎運用此模式。管徑的選擇方面，一方面需要思考系統合理，另一方面也需要思考后期投資運營成本。在變負荷建筑物的水系統中，首選雙級泵系統配置，其是在負荷側及冷源側均設置循環水泵，機組應與水泵一一對應，方便負荷側負荷變化時冷源測能及時地切換，從而有效地控制能源消耗。另外，在定頻泵定流量系統中負荷側的系統總水量是恒定不變的，但這不利于房間的溫濕度參數的控制，不能實時通過改變輸配管路的水流量來調節室內參數。對此，大多數工程的水系統在方案選擇時，設計者要選擇變流量的水系統。最后，在具體計算冷水機組時，按相關規定選擇合適的供回水溫差，一般空調供回水溫差不小于5 ℃，有條件時，可適當增大。

4.1.3 科學選用保溫保冷層厚度。在建筑物圍護結構設計時，必須進行圍護結構保溫層的設計。因為不同氣候分區存在不同的外部氣象條件，保溫保冷層厚度應按需計算，并做校核調整。南方地區的建筑物保溫層可薄一些，南方區域一般以隔熱為主，外圍護結構應做好隔熱設計，例如外墻、屋面、幕墻外窗等采取隔熱措施，即可有效降低建筑物的能耗。

4.2 供暖通風工程發展趨勢

4.2.1 強調整體布局，轉變設計理念。由單一形式的設計轉變為綜合整體的設計思路。不管是單棟建筑，還是建筑群的設計規劃，都要有明確的理念。不僅要考慮能源是否可被高效利用，還要思索各個環節的節能設計是否周全，能否滿足建筑空間功能的真實需求，提供優質的供暖通風工程設計。探索建筑節能的時效性，最為關鍵的是強化建筑物結構性能，將降低建筑物自身負荷視作重點，讓供暖熱源與能源利用率達到最大化。除此之外，將設計的成果和健康舒適、綠色環保關聯起來，推動國家高質量建設。

4.2.2 借助動態管理，制定高效的管理方案。在建筑物的建設過程中，相關人員應借助動態管理。依托高新技術，即建筑物負荷組成研究、氣流組織CFD的模擬技術應用，進行高效地設計，同時要求工作人員認真勘察，協同配合，制定精準的設計思路，從而完成建筑物的現代化理念設置。合理的施工組織計劃和后期的運營維護制度也是實現建筑節能的一個重要因素。按照先進的施工流程開展建筑物供暖通風工程，切合實際地提高建筑物整體施工水平。

4.2.3 關聯節能減排。建筑物設計中，堅持節能減排理念，確保改善居民居住環境，達到國家對建筑物建設的節能標準。結合先進技術經驗，在具體設計中將節能減排體現在建筑工程的各個方面。空氣調節技術耗能量大，在其應用時，尤其要在供暖通風工程中體現出高效性與節能性。設計應適應現代高速發展需求，將供暖制冷設備視作基礎源頭，促進市場規范化管理。最后，節能理念勢必和社會發展息息相關，完善與改進節能技術在現實中的應用，是供暖通風工程重要的發展方向。

5 結語

綜上所述，在我國建筑行業高速發展的背景下，建筑節能工程理念必不可少。建筑物設計與施工作業都應強調供暖通風節能的必要性，制定科學合理的設計方案，健全供暖通風設計體系，以增強居民的舒適感為目的，如采用屋頂絕熱設計、墻體絕熱設計、太陽能供暖設計、自然通風設計、機械輔助通風等措施，全面重視節能理念的實施，確保建筑工程規范化進展和運作。

參考文獻：

[1] 馬同興.采暖通風設計在建筑節能工程質量中的應用分析[J].中國石油和化工標準與質量，2019（19）：50-51.

[2] 徐磊.建筑采暖通風空調工程的節能減排措施研究[J].商品與質量，2020（3）：88.

[3] 周秀麗.綠色發展理念下給排水及暖通安裝問題研究[J].建筑·建材·裝飾，2019（12）：182，192.

[4] 趙民，羅昔聯，李楊，等.一種人體優先受用的炕體通風空調及采暖系統：CN109373481A[P].2019.

[5] 張曉月.北京農村地區太陽能空氣源熱泵雙水箱復合供熱系統性能模擬研究[D].北京：北京建筑大學，2020.

[6] 汪亞盼，丁皓月.民用建筑節能工程質量通病的控制和預防措施[J].產城（上半月），2019（3）：71.