新型節能技術及材料在民用建筑暖通設計中的應用

景海東 蘭州創美市政設計院有限責任公司工程師

隨著現代科學技術的不斷發展與不斷進步，綠色環保的設計思想已經深入人心。綠色建筑是一種建筑設計思想，已經受到了國家和社會的高度重視?？照{系統在民用建筑中能耗最高，是控制和調整民用建筑物舒適度的關鍵，因此，實現綠色建筑節能和降耗在一定氣候條件下的綠色建筑安裝工程中具有非常重要的意義。暖通設計是現代城市環境中進行建筑設計的關鍵，給人們提供了舒適的生活環境，但也給城市和地區帶來了大量的能源消耗，需要科學規劃暖通設備。

1 民用建筑暖通設計現狀

在暖通空調綜合體設計的節能處理中，需要充分利用新的節能資源，對暖通空調結構進行整體規劃。

一方面，民用建筑暖通設計具有長期、連續供熱的特點。供暖期可采用區域關聯式的暖通空調設計方法，以減少民用采暖過程中的熱量損失。在整個區域供熱通風工程的實施過程中，設計人員將M和N的單獨供熱方案改為集中供熱通風，分別對應M和N兩種區域供能方式，因此，在引入暖通裝置集中供能的情況下，M和N可以在實現集中供能的同時接收空調管道輸送的熱能，避免了傳統單一暖通裝置存在的區域供應水平低的問題。

另一方面，新型節能環保管理技術正被廣泛運用于公共建筑中的空調設計中，應充分考慮到暖通空調的供水管理渠道與居民日常使用的供水管理差異。一般情況下，暖通式空調的使用季節主要集中于秋、冬兩季，如果把住宅熱水供冷空氣管道與生活熱水管道都設計在同一個地點，住宅熱水的使用必須經過一個大規模循環的過程才能完成資源輸送，這就會直接導致水資源的大量流失[1]。

2 節能設計理念下民用建筑暖通空調設計原則

在暖通空調系統中增加新的功能時，設計者必須糾正對暖通空調系統的誤解，形成正確的設計理念對暖通空調系統的優化設計至關重要。采暖通風系統可以在日常使用中發揮作用，在日常使用中，暖通系統發揮出的通風及排煙功能使室內空氣質量不會受到影響。在采暖通風系統的設計中，應注重系統需求、優化設計活動、尋找新的設計思路，同時也需要將這三個方面結合起來，解決設計工作中的暖通空調問題。然而，暖通空調系統的發展并沒有隨著暖通空調設計新概念的提出而停止，設計人員也有了新的設計研究方向。新的空調系統原材料提高了暖通空調系統的應用效果，許多節能技術可以解決暖通空調設備能耗高的問題。以下就節能設計理念下民用建筑暖通空調設計原則進行討論以及分析。

2.1 低碳設計原則

低碳設計原則是民用建筑暖通裝置節能設計的首要目標。低碳排放的原則是既要滿足空調系統的節能要求，又不能對環境造成污染，從而達到綠色、環保、生態統一的效果。低碳建筑的原則實際上給民用建筑暖通設計增加了限制，空調的型號要符合節能的理念。此外，低碳設計原則還對空調建筑設計的材料選擇和施工工藝提出了具體要求，為民用建筑空調系統的節能提供了重要保障。

2.2 協調設計原則

建筑節能應堅持以協調為中心原則。民用建筑的通風系統結構并不復雜，但要全面實施民用建筑暖通安裝的節能工程，除了要掌握暖通空調內部結構的施工外，還需要協調結構之間的聯系。暖通裝置節能設計完成后，其內部系統能更好地發揮作用，適應民用建筑所處的環境[2]。

2.3 可循環原則

循環利用的原則符合節能要求，是實現節能最直接、有效的途徑。民用建筑暖通空調可以通過能源和資源的再利用來實現節能，因此，民用建筑空調裝置的節能設計是基于循環設計原理，建立回收系統，進一步對空調裝置產生的廢棄物和能量進行回收利用，以達到節約成本的目的。

3 民用暖通空調系統運行中存在的問題

3.1 公眾對暖通空調系統作用認識不清

一般來說，人們都認為控制中央空調的標準是固定不變的。實際上，要想提高暖通系統的舒適度，必須關注環境的適宜性。暖通系統室內外溫差大，降低了我們對于環境和自然條件變化的適應能力，以及自我抵御能力的水平。

3.2 民用建筑暖通空調設計方面的不足

通常情況下，暖通系統的設計直接決定了暖通系統節能性的好壞。實踐證明，一些設計部門和設計人員對其不夠重視，增加了建設系統的投資和運行能耗，造成了嚴重超標。公共建筑空調能耗占建筑總能耗的60%左右，如果不加強對設計的管理，將會導致重大的資源損失[3]。

3.3 系統的運行管理

嚴格的設計控制通常不能保證空調系統的整體效率。運行過程能耗低，特別是市場上的一些空調系統，雖然表面上非常完善，具有集成化和季節性轉換功能，但仍不能達到理想的節能效果。而且，不同管理者對同一系統設備的管理能耗也有很大差異，有的甚至不足50%。

3.4 新型空調、新節能技術的開發和控制

可以采用一種新的空調系統管理制度、合適的空調設備、新的管理手段以及其他措施，提高空調的供暖舒適度，極大地減少能耗。目前，雖然我國已經針對新一代暖通模型及其管理和控制技術進行了多年研究，理論與實踐成果相對穩定和成熟，取得了一定的進展，但是工業化趨勢尚未完全形成，主要原因之一就是我國地方政府部門缺乏有力的資金支持。

4 民用建筑暖通設計中新型節能技術與材料的應用

4.1 熱泵技術

熱泵被廣泛應用于暖通空調。熱泵將自然界中的空氣、水、地熱等低溫熱能作為熱源，通過壓縮機將低溫熱能轉化為高溫熱能，指出地源熱泵系統的能量來源于地面，因此，該技術的設計可以有效降低暖通空調的能耗，減少對環境的影響。

熱泵技術的主要優點在于：它可以長時間綜合利用河流、湖泊、城鎮污水以及其他重要的大型土地產生的低溫熱能；熱泵具有較強的節能效果，可以最大限度地利用石油和天然氣；熱泵技術在加熱和制冷過程中具有雙重功能，可同時在冷、熱環境下工作。此外，熱泵技術的應用有效減少了能源的消耗，限制了二氧化碳的排放，減少了有害氣體對環境造成的污染。熱泵技術為社會創造了巨大的效益，為國家在節約能耗等方面做出了巨大的貢獻，擁有廣闊的發展前景。

4.2 排風余熱回收技術

由于夏季空調的作用和夏季室內氣溫的影響，室內空氣濕度與室外相比較低。如果此時想降低新鮮空氣的溫度和濕度，可以利用熱回收裝置進行冷熱交換。這種方法可以濕潤新鮮空氣，因此，在夏季和冬季可以采用合理的熱利用方法來濕潤新鮮空氣，充分利用設備熱量。

廢氣熱回收技術不但能廣泛應用于家庭、大型辦公室，而且還可以應用于建筑工程的其它領域。從經濟效益和對空氣質量的影響來看，廢氣熱回收技術擁有廣闊的前景。這項技術目前在我國的推廣實施還只是處于剛剛起步的階段，但這項技術有很大的影響，因此要想充分發揮這項技術的功能作用，就必須加強對這項技術的科學研究和應用。

4.3 變流量技術

空調負荷的變化要小于實際負荷的變化，因此暖通空調設計應以氣象為依據條件，冷熱源的載體是水和空氣，它們也會隨著負荷的變化而變化。此時，系統必須采取有效的動態流量控制，以保證其能夠滿足各種負荷的需要，實現節能目標，為暖通空調技術的應用提供良好的基礎。

4.4 蓄能空調技術

雖然節能空調技術已經非常成熟，并得到了一定程度的應用，但目前還不能達到直接節能的目的，這主要是因為儲能空調仍是一種廣義的節能手段，其實際作用就在于它能有效地減少能源生產量。由于夏季空氣污染所占比重較大，部分城市夏季暖通裝置的能源負荷已達到社會能源消費的50%以上。因此，在暖通空調系統中應用儲能技術，可以有效地移峰填谷，在一定程度上解決城市用電的問題。

4.5 建筑熱電冷三聯供技術

建筑熱、電、冷三聯供技術是將天然氣生產過程中產生的低溫熱能轉換為冷熱源，以實現能源的高效利用。這項技術可以通過建立獨立的生產線來解決電力負荷問題，既能保證用電安全，又減少了運輸中的用電損耗，有效地解決了空調能耗高的問題。這項技術能夠幫助需要穩定電負荷、熱負荷的建筑提高經濟效益和環保效益。

4.6 變頻調速節能設計方法

可根據民用建筑暖通應用的實際需要調整變頻調速的能源結構，保證空調運行效率、降低能耗。實踐證明，風機、發動機、水泵等的能耗占公共建筑總能耗的20%，而頻率管理技術的應用可以有效地解決這一問題。變頻調速管理技術還可以根據空調的實際需要調節設備的工作頻率，為了降低暖通空調系統的能耗，必須進行合理的加熱速度控制。

5 結語

綜上所述，分析新型節能技術和材料在暖通裝置建筑設計中的應用，對未來社會規劃具有重要作用。在此基礎上要提高節能新技術、新材料的效益，就必須在暖通空調總體設計和暖通空調的應用調節中注重技術的應用和資源的加工，實現城市資源的綜合利用。因此在民用建筑暖通設施設計中應用節能新技術、新材料，將是提高社會資源利用率的科學實踐策略。