基于節能理念下的民用建筑暖通空調設計探究

俞建炎 上海都市建筑設計有限公司江蘇分公司工程師

暖通空調設計是當前民用建筑工程設計與施工中的一項重點工作，暖通空調設計工作的落實，不僅影響著人們的生活質量，還會對建筑性能產生直接影響。現階段，人們對于民用建筑暖通設計的要求不斷提升，為促使暖通空調設計工作能夠滿足人們的需求，實現設計工作的順利進行，要將節能理念貫穿民用建筑暖通空調設計始終。在后續工程施工中，為達到良好的節能環保效果，應盡量避免對生態自然環境造成影響，實現建筑與自然的和諧發展。在節能理念下，落實好民用建筑暖通空調設計工作，是當前民用建筑行業發展中面臨的一個重要問題。

1 民用建筑暖通空調設計現狀

在建筑行業快速發展的背景下，人們已經逐漸意識到暖通空調設計的重要作用，并不斷對設計工作進行優化與完善，這使得民用建筑中的暖通空調工程得到了較大完善。但是，在民用建筑暖通空調設計中仍然存在很多問題。

1.1 節能設計意識相對薄弱

從具體民用建筑暖通空調設計工作落實中不難看出，工作人員往往采用傳統的設計理念與設計方式。傳統設計方式主要是指將國家制定的基本工作指標及滿足業主基本需求作為暖通空調設計工作的重點，在這一過程中，并沒有對節能問題進行充分考慮，同時也沒有將節能理念更好地應用到暖通空調設計工作中。由于受到傳統工作理念的影響，設計人員往往無法在短時間內對自身設計理念進行更新與完善，在將節能理念融入暖通空調設計工作時，會在不同程度上增加后續施工成本。因此，工作人員在工作中需要對經濟利益、節能環保、可持續發展進行充分考慮與分析。

1.2 沒有實現對再生能源的有效利用

在民用建筑暖通空調設計工作開展中，主要元素屬于一次能源，包括水能、風能等。在這一過程中會出現一次能源大量消耗的情況，而且會涉及人力資源、物力資源的消耗，這會對暖通空調施工工作的順利進行產生一定影響（見圖1）。目前，諸多科研機構對可再生能源進行了全面研究與分析，但實際研究進度較為緩慢，而且沒有達到良好效果，這使得暖通空調設計元素中，再生能源的應用會產生較高成本。此外，工作人員也常常忽視對于可再生能源的利用，致使可再生能源無法將自身作用與價值發揮出來。

圖1 傳統地暖系統

1.3 整體規劃設計工作需要進一步完善

從以往民用建筑暖通空調工程中不難看出，工程項目建設周期較長，設計人員很有可能會因為某些因素影響而出現變動，這使得整個暖通空調設計規劃工作會出現改動，使設計工作缺乏整體性。此情況可能會導致設計的具體工作方案并不符合規定標準，或者不符合行業規定，對后續施工工作的高質量落實會產生很大影響

暖通空調設計是當前民用建筑設計中的一項重點工作，針對該項工作需要工作人員能夠給予更多重視與關注。設計期間，要求工作人員能夠對不同問題進行充分考慮與分析，并嚴格按照規定標準、實際需求做好設計工作，同時要將節能理念融入其中。通過該種方式，促使暖通空調工程施工能夠達到良好的節能環保效果，最大程度上滿足人們對于暖通空調工程的需求。

2 基于節能理念下的民用建筑暖通空調設計原則

在節能理念背景下，民用建筑暖通空調設計工作要始終遵循以下3 點原則。

2.1 低碳設計原則

目前，民用建筑暖通空調中較為常見的一個能耗問題是碳排放過量，針對此類問題的出現，在實際民用建筑暖通空調設計工作落實中，需要工作人員遵循低碳設計原則[1]。低碳設計的主要目的是降低暖通空調使用能耗，最大程度上減少生態環境污染問題，實現節能、環保效果，實現環境與建筑之間的和諧發展。遵循低碳設計原則能夠對整個設計工作起到一定的約束作用，如果違反這一原則，或者在設計中沒有遵循該原則，很有可能會出現違背民用建筑節能管理機制的情況發生，此類情況人們有權利進行舉報。為確保節能設計能夠達到良好效果，針對材料的應用、施工工藝應用等，需要相關工作人員能夠給予更多重視，在工作開展中，能夠遵循低碳環保原則，從而避免浪費情況的出現。

2.2 協調設計原則

在民用建筑暖通空調設計期間，遵循協調設計原則，往往是實現暖通系統、空氣調節系統、通風系統的協調設計。這3個系統是暖通空調設計中的重點內容，不同系統在不同環境中會發揮出不同作用，因此，針對這3 個系統在不同環境下的關系進行妥善處理與協調。只有確保這3 個系統的正常運行與相互協調，才能為民用建筑室內節能設計打下良好基礎，促使整個建筑節能設計水平能夠得到全面提升。

2.3 可循環設計原則

在民用建筑暖通空調設計中會使用到很多不同的施工材料，且材料會出現剩余的情況。如果對于剩余材料沒有進行合理利用，會增加設計及施工成本等，而且會產生不同程度的環境污染問題[2]。基于此，工作人員在設計期間要遵循可循環設計原則，以實現對不同材料、能源的循環利用，從而減少浪費情況的產生。

3 基于節能理念下的民用建筑暖通空調設計提升措施

3.1 加強能耗傳輸設計優化

在民用建筑應用過程中，民用建筑暖通空調的運行會帶來不同程度的能源消耗問題，在這一過程中，動力傳輸占據重要比例。在節能理念快速發展的背景下，動力損耗成為節能設計中的一項重點內容。從民用建筑使用中可以看出，能耗主要來源于2 方面，一是熱量傳輸過程中的水泵，二是風機。在此背景下，想要促使民用建筑暖通空調設計能夠達到節能效果，要對系統傳輸阻力進行全面控制，促使民用建筑暖通空調可以在風機與水泵中，實現高效的熱量傳輸，減少輸送能耗。在具體能耗傳輸設計中，設計人員要注意以下3 點問題。第一，對系統運行速度進行全面控制。暖通空調系統的運行速率會在不同程度上，對水泵、風機的能源消耗產生影響，其能夠降低系統運行流速，而且能夠實現對電損耗的全面控制。因此，應促使民用建筑暖通空調系統能夠始終保持低速運行，從而減低能源消耗。第二，在民用建筑暖通空調系統應用中，工作人員可以結合實際情況適當增加溫差。一旦空調內的水存在嚴重溫差，可通過減少水量，實現水資源節約。第三，將載能介質加入暖通空調系統。載能介質應用的主要目的是提高空調輸送效率，促使暖通空調系統在應用過程中能夠達到良好的節能環保效果[3]。由此可見，強化能耗傳輸設計優化工作具有重要作用，工作人員要給予該項工作更多重視，并結合實際情況做好優化工作，為暖通空調系統的安全穩定運行打下良好基礎。

3.2 完善建設熱工性能

在民用建筑中，熱工性能的應用范圍相對較廣，其中氣密性、遮陽性等都屬于熱工性能。在當前我國民用建筑設計與使用中可以看出，建筑散發熱量往往依靠的是維護結構，因此，散熱區域會對民用建筑熱能傳播效率產生直接影響。室內建筑供暖、能源消耗與建筑自身氣密性之間有著較為密切的聯系。民用建筑會向室外滲透熱能，在這過程中，剩余熱能會通過供暖通道、門窗等流失，從而導致暖通空調在運行中會出現嚴重能源消耗問題。為實現對暖通空調使用時能源消耗的有效控制，工作人員要給予施工材料更多的重視，要合理利用氣密性良好的施工材料，實現對室內空氣滲透量的全面控制。在門窗設置過程中，工作人員要嚴格按照規定標準進行，約束好自身工作行為，確保門窗能夠擁有良好的封閉性，進一步強化室內熱工性能，將室內溫度控制在有效范圍內，為人們創造一個良好的生活環境。此外，還可以使用毛細輻射系統，該系統屬于最自然的換熱方式（如圖2、3）。這一方式不僅能夠避免傳統空調產生的強烈吹風感，而且能夠滿足老人吹風敏感要求，防止出現忽冷忽熱的空調環境，實現對弱體質人群的呵護。其整個運行較為安靜，聲音低于25 dB。

圖2 毛細管網柵系統

3.3 合理應用變頻調速技術

在暖通空調系統使用中可以看出，系統內部水泵供電裝置等機械設備的消耗在整個民用建筑中占總消耗的20%左右，此情況的出現會引發能源損耗問題。為在最大程度上避免該情況出現，要合理應用變頻調速技術，解決能源消耗嚴重問題[4]。在變頻調速技術應用過程中，工作人員要結合實際需求情況，調節空調運行機制，保障暖通空調系統的完善性，做好對機械設備運行速率的控制工作。這樣不僅能夠確保空調系統運行效能，而且能夠實現對能源消耗問題的全面控制。

3.4 加強再生能源利用

圖3 毛細管輻射示意圖

再生能源在當前我國社會發展中發揮著不可替代的重要作用，暖通空調系統設計工作的落實，要將再生能源的利用作為重點與關鍵。再生能源的應用不僅能夠減少能源浪費，而且可以達到更好的節能環保效果。在再生能源的具體應用中，要將地下熱能與太陽能優勢充分發揮出來。地下熱能的合理應用，促使暖通空調系統在制冷與制熱過程中可以減少能源消耗問題出現。同時，該能源的應用并不會對人們的日常生活產生不良影響，還能實現對空氣的凈化。此外，還要將太陽能優勢發揮出來，太陽能因為自身優勢被廣泛應用在不同行業中[5]。在當前社會發展背景下，人們對于自然界各類能源的索取，已經超出自然界能夠承受的范圍，繼續過度開發，會給生態自然環境帶來毀滅性影響。因此，將太陽能技術應用到暖通空調系統中，可實現對太陽能的有效利用，從而可實現對建筑物室內溫度的全面控制。該方式可以減少建筑物室內對照明設備的應用，使得暖通空調系統的使用壽命得以延長。

3.5 加強圍護結構設計

對于建筑物表面積設計工作，需要相關工作人員能夠給予更多重視。如果建筑物大小、體積相同，在表面積逐漸增加背景下，熱傳導量也會增加，該問題的出現會增加暖通空調系統自身負荷。基于此，工作人員要給予圍護結構設計工作更多的重視，而且能夠結合實際情況對保溫隔熱性能較好的材料進行合理選用。如果溫度變化情況較為明顯，工作人員要做到具體問題具體分析[6]。例如，可以將雙層玻璃、遮陽板等應用到圍護結構的保溫性能設計中。在暖通空調系統中，調冷保溫是一項重點內容，圍護結構系數變動會在不同程度上對系統運行荷載產生影響。在實際設計期間，工作人員要對不同問題、材料等進行充分考慮，并對材料進行合理選用，減少能源消耗問題的出現。

3.6 合理應用儲冷技術

儲冷技術的主要工作原理是能夠將儲存的冷量轉化為能量，在此背景下，不僅能夠實現對資源的節約，而且能夠節省更多成本，將暖通空調系統的經濟性與環保性體現出來。將儲冷技術應用到暖通空調系統設計中，由于夜間耗電相對較少，轉化為制冷模式后，針對冰、冷水等可以采用冷量的存儲方式，在白天耗電較多情況下，可以將夜間儲存的冷量釋放出來，達到更好的能源節約效果。簡而言之，在用電量較少情況下，能夠轉化為制冷模式；在用電較多情況下，能夠減少用電，使整個用電效率可以得到很大提升。同時，城市用電壓力在一定程度上得到緩解，可節約更多電力資源。

4 結語

暖通空調設計是民用建筑項目中的一項重點工作，暖通空調設計是否科學合理會對后續民用建筑項目使用、居住者的居住體驗產生直接影響。因此，工作人員要做好暖通空調設計工作，在設計期間要對儲冷技術進行合理應用，并做好維護結構設計，同時能夠對不同類型的可再生技術進行合理應用，促使暖通空調系統在運行期間能夠最大限度地減少能源浪費情況的出現。