基于綠色節能理念下的建筑暖通設計改進措施探討

程星燦

華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

暖通設計在建筑工程設計中占據重要地位，通過暖通可以有效調節建筑濕度與溫度，使建筑內部維持良好的溫度和通風調節狀態。而目前在建筑暖通設計中，存在圖紙不完善、缺乏節能設計、設計缺乏準確性等問題。為有效改進建筑暖通設計，需要堅持綠色節能理念，在設計環節合理選擇熱源，關注使用清潔能源及可再生能源，科學構建能量回收系統，運用多種綠色節能技術，以全面提升建筑暖通的綠色環保性。

1 建筑暖通設計現狀

在建筑暖通設計期間，不僅要對暖通系統展開詳盡、合理的設計，還要全面細化內部結構，對暖通系統連接部位作出合理規劃，保證系統整體無縫銜接。但就目前情況看，很多暖通設計圖紙缺乏完善性，主要是比較關注自有系統設計，忽視連接部位設計，一些連接部位設計缺乏合理性，使暖通系統在施工階段面臨諸多問題，影響施工效率與質量[1]。另外，一些建筑暖通設計人員會過多考慮暖通基礎要求及功效，設計中依舊保持傳統設計思路及模式，很少滲透節能設計理念，不夠關注節能設計和節能試驗驗證。同時，設計人員比較關注按照業主方提出的功能性或基礎性需求展開設計，對節能設計缺乏關注度。還有一些設計人員考慮到節能設計可能增加系統建設投入成本，為滿足業主方成本控制需求減少節能設計。目前，暖通設計中很多參數缺乏準確性，影響系統有效使用。比如公共建筑暖通設計中，部分設計人員為迎合甲方的成本控制要求，盲目減少幕墻開窗，不核實幕墻開窗率，影響自然通風效果，導致后期需增加機械通風設施；或者在公共建筑中，空調設備容量及數量選擇不當，導致一些設備投入使用后出現高負荷、低效率運行狀態等。

2 基于綠色節能理念的建筑暖通設計原則

以往在建筑暖通設計環節存在諸多不足，包括設計參數選擇不合理、設計存在缺陷、設計圖紙不完整等，為有效改善這一現狀，進一步提升建筑暖通設計水平，體現建筑暖通的綠色節能性，需要在設計中堅持基于綠色節能理念的建筑暖通設計原則。首先，在設計中要堅持低碳環保原則，具體就是應盡量提升暖通空調系統中的清潔能源利用率，包括淺層地能、太陽能等，有效減少傳統能源消耗，促使暖通空調系統在實際運轉中減少對大自然的破壞。其次，在暖通系統設計過程中要堅持協調統一原則。為有效提升建筑暖通系統的綠色性、節能性，一個重要途徑就是對暖通空調系統內所有構成元素實現充分、全面的利用，并使各構成元素和相應系統保持協調配合，在此基礎上使暖通空調系統自身效能得到充分發揮。最后，暖通系統設計過程中要堅持可循環原則，具體要求暖通空調系統在實際運轉期間，要能夠對各種資源保持更高的重復利用率，比如可重點提高暖通空調系統中廢料以及余熱等循環利用率。

3 基于綠色節能理念的建筑暖通設計改進措施

3.1 合理選擇熱源

在建筑暖通設計環節滲透綠色節能理念，需要設計人員合理選擇暖通系統熱源，如鍋爐房、熱電站、熱泵裝置等。經相關調查研究，發現當前空調暖通系統中地源熱泵熱源和電熱聯產熱源具有較高的能源效率比，選擇此類熱源有助于提升能源效率，并保持較好的節能性能，有助于改善環境質量。因為新型熱源所排放的顆粒物、粉塵等大氣污染物相對較少，所以在設計環節可結合具體情況合理選擇熱源，優選新型熱源，更充分地在暖通空調系統設計中滲透節能理念。

3.2 注重使用清潔能源與再生能源

在我國社會經濟持續發展過程中，建筑工程數量與規模持續增加，使得建筑暖通系統的能源消耗量不斷擴大，大量的能源消耗直接影響著自然生態環境和人類身體健康。所以，在對建筑暖通系統展開節能設計期間，要優選清潔能源、可再生能源，通過整合與優化利用這些能源，減少或避免浪費資源，引發資源枯竭問題，促進人與自然和諧相處。若建筑物所在地區可相對充足的供應天然氣，暖通設計環節可通過天然氣制冷制熱設備對室內通風以及溫度進行調節；若建筑物所在地區陽光充足，則可結合太陽能制冷制熱技術展開暖通設計；若建筑物所在地區涉及較多工業廠房，則可合理地對工業生產中所產生的廢熱、余熱等實現重復循環利用。

3.3 構建能量回收系統

在建筑暖通系統設計期間，構建能量回收系統有助于縮減暖通系統能源消耗量。將空調系統和集中供暖系統安裝于智能化建筑物當中，有助于提升建筑業主生活舒適度，但空調系統及集中供暖系統在運行期間對建筑新風提出更高要求，在進行相關處理期間，暖通系統會消耗大量能源，這一環節的能源消耗量占到暖通系統的10%[2]。而在暖通系統中構建能量回收系統，有助于減少能源消耗，體現節能環保理念。

在炎熱的夏季，空調建筑系統的排風溫度比室外新風系統的溫度較低，且室內含濕量也相對較低。基于此，可利用排風余熱回收設施，對新風、排風時因熱量交換而產生的余熱進行回收利用。此外，在寒冷的冬季，排風溫度比室外新風溫度要高，室內含濕量也較大，此時可以利用余熱回收系統對新風進行預熱和加濕。目前該技術已經成為暖通設計中采用較為廣泛的綠色節能化手段。

3.4 引入蓄冷蓄熱節能技術

在建筑暖通系統設計環節應用蓄冷蓄熱節能技術，可明顯縮減暖通空調系統運行能耗，并可控制系統運營環節的造價成本。目前很多城市制定的用電收費標準中，對不同時間段制定不同的電費標準，在暖通系統設計中應用蓄冷蓄熱技術，可著重在用電低峰期儲存能量，為系統全天運轉提供充足能源。在建筑暖通設計環節引入蓄冷蓄熱節能技術，雖然前期投資相對較高，不過該技術在后續應用中擁有較大節能優勢，并且能夠顯著降低系統運營成本。

3.5 應用變頻節能技術

在綠色節能理念下改進建筑暖通設計，可積極應用變頻節能技術。該技術應用中，可結合建筑結構在不同環境下提出的不同空調負荷需求，如在太陽輻射、室內人員數量、室內外溫差等因素出現改變情況下，空調系統可智能、自動的變頻調節冷水機組、水泵與風機的工作功率，進而有效減少能源消耗與浪費，并可同步滿足建筑內溫度調節要求。經相關研究，發現應用變頻節能技術可獲得良好的節能效果，一般可節約能源30%～40%[3]。比如可在暖通系統中應用冷凍水泵，也就是在中央空調的制冷系統內設置冷凍水循環系統，系統內水泵容量主要參考滿住率和高溫度，并要求包含10%冷凍富余量。

對于暖通空調系統，如果系統運行負荷明顯超出實際需求很多，則會導致空調系統的能源利用出現極大浪費。而采用變頻技術，可以對水泵和冷水機組進行自動化與智能化調節，實現按照實際需求調控運行負荷的目標，這對提升能源利用率和降低能源浪費具有顯著作用。此外，應用變頻技術利于實現不同能耗設備的獨立運行，操作者可以依據需求對某一設備的運行頻率進行優化調節，而又不改變其他設備的運行狀態，從而有效提升了設計水平。實踐已經證明，變頻調速技術從長遠來看帶來的經濟效益將非常可觀。

3.6 采用低溫送風和大溫差的方式

不論采取哪種制熱制冷源，空調的送風方式是固定的，即通過空氣處理機組將控制的溫度送到房間內，溫度的變化主要是在送風的過程中體現的。一般情況下，空調在送風時溫度會保持在10°左右，但是對于冬季，溫度本身就偏低，送風時要將其加熱，需要消耗能量。如果可以降低送風的溫度，所需要的能量就會大大減少。在降低溫度的同時，為了避免用戶使用時的不適，還可以減小送風量，使能源消耗得更少。低溫送風空調成本較小，所需空間較小，在實踐中多有應用。空調送風方式還可以根據氣候的不同來改進。冬季室外的冷空氣具有溫度低、濕度低的特點，可以充分利用這種特點使其與室內濕熱的空氣交換，達到改善室內環境、提高空氣質量、降低室內溫度的作用。夏季夜間的空氣涼爽宜人，可以與室內的空氣交換，將室內的熱量帶走，利用自然環境達到節能的目的。

降低輸送體系動力消耗，優化節能運行管控建筑工程設計及實踐階段中，應采用有效的動力能耗節約策略，可提升暖通空調冷凍水體系與冷卻水體系的實踐運行溫差，也就是水系統應用大溫差方式，進而降低水量，節約輸送耗能，并降低管徑，實現良好的投資節約目標。由于風機與水泵的能量消耗同管路體系流速立方為正比例關系，因此可利用低流速實現良好節能目標，并利于水力工況實現良好的穩定性水平。通常來講，利用水輸送熱量以及冷量的消耗能量水平較空氣輸送低，同時傳送等量熱量以及冷量應用水管管徑較風管小，占據空間也不大，為此，應科學利用高效率傳送載能介質，實現良好的節能目標。暖通節能系統運行階段中，還應強化監督管控，做好節能管理，實現管控模式缺陷、能源設計自身不合理等環節的良好彌補。只有強化對各類運行設備的管理控制，方能令能源應用更為節約并精確消耗。

3.7 科學應用分布式燃氣冷熱電三聯供技術

基于熱電聯產技術發展而來的燃氣冷熱電三聯供系統，屬于一種新型能源供應方式，為分布式能源系統。該系統的機組體型比較小，可分散布局在用戶周邊，共同為用戶供電、供熱、供冷，并可綜合梯級利用能源，對能源轉換技術實現了集成化利用。該系統能夠滿足一個區域或建筑供熱、供冷、供電三種需求，應用中可梯級利用能量。經研究，其能源利用率超過80%，同時該系統在運行中可有效減少粉塵、硫氧化物、氮氧化物、固體廢棄物等排放量，一旦遇到突發事件，還可靈活、安全地供電，目前在國際上應用非常廣泛。

3.8 采取風系統優化措施

建筑當中所設計的風系統主要為通風系統、調風系統。根據國家相關規范要求，建筑物室內要嚴格控制空氣中二氧化碳濃度，確保濃度在一定范圍內，以維護業主生命安全，所以在暖通設計過程中要重點優化設計風系統。針對設置有多個不同區域、具有較強分散性、建筑面積大且人員密度高的公共建筑內部，比較適合設計全空氣空調系統，以此可有效減少通風能耗；針對超高層建筑或高層建筑，比較適合設計分層空調系統。由于使用空調系統會使建筑能耗量明顯增加，因此在建筑暖通設計環節可重點結合建筑實際情況以及設計要求，適當擴大建筑物的自然通風面積。

4 結束語

當前的建筑暖通設計還存在諸多不足，一定程度上影響著系統設計效果與質量。通過對目前暖通系統設計情況進行深入分析，建議在系統設計環節滲透綠色節能理念，使暖通系統設計不斷提升實效性。基于綠色節能理念展開建筑暖通設計，還要注意考慮系統特征及設計要求，保證暖通系統設計更加科學、合理與全面，為系統后續正常、高效的投入使用奠定基礎。