建筑節(jié)能工程中的供暖通風節(jié)能設(shè)計探討

姚芬

摘 要：本文以建筑節(jié)能工程中的供暖通風節(jié)能設(shè)計為對象進行探討。首先，介紹供暖通風設(shè)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(shè)計、墻體絕熱設(shè)計、太陽能供暖設(shè)計、自然通風設(shè)計、機械輔助通風等方面深入剖析，并探討供暖通風節(jié)能設(shè)計的可行性方案;最后，論述建筑節(jié)能工程中的供暖通風設(shè)計質(zhì)量提升與發(fā)展趨勢，目的是增強建筑節(jié)能工程中供暖通風設(shè)計的可行性與節(jié)能性，并為相關(guān)研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能工程;供暖通風;發(fā)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(xiàn)階段，我國的社會經(jīng)濟處在高速發(fā)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(xiàn)建筑能源節(jié)約，才能實現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”的理念。與發(fā)達國家相比，我國供暖通風能源過度消耗現(xiàn)象較為明顯，供暖通風節(jié)能工程設(shè)計非常重要，需要引起相關(guān)人員的重視?？茖W合理地運用節(jié)能新技術(shù)，降低暖通空調(diào)能耗，從而給建筑節(jié)能工程帶來更多的經(jīng)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(qū)的氣象條件，能源結(jié)構(gòu)、價格、政策，供熱、供氣、供電情況及經(jīng)濟實力等都存在著較大的差異，供暖方式還受到環(huán)保、衛(wèi)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(huán)境的品質(zhì)要求較高，因此，分析供暖通風設(shè)計中存在的現(xiàn)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)的供暖方式，空調(diào)系統(tǒng)制冷制熱設(shè)備及配套的輸配設(shè)備等所消耗的電量比傳統(tǒng)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(qū)散發(fā)，防止有害物對環(huán)境及建筑物造成污染和破壞。在通風設(shè)計上，合理的氣流可以幫助人們緩解疲勞，提升環(huán)境的舒適感。空調(diào)通風系統(tǒng)不僅不受季節(jié)的影響，還可以隨時實現(xiàn)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)和通風換氣[2]。高效率的通風可以帶給人們健康的室內(nèi)生活環(huán)境，進而加快城市的現(xiàn)代化建設(shè)。

2 供暖通風設(shè)計的基本原則

隨著人們對生活工作環(huán)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(jié)能環(huán)保。要確保保溫隔熱性能的充分發(fā)揮，降低外部條件對建筑室內(nèi)溫度的影響，就要遵循供暖通風設(shè)計的基本原則[3]。第一個基本點是供暖系統(tǒng)。在設(shè)計時，設(shè)計人員必須時刻關(guān)注工程的實施情況，讓供暖空調(diào)更好地提升建筑物的品質(zhì)。例如，供暖系統(tǒng)通常選取施工成本較低的低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，該供暖方式不僅可節(jié)約室內(nèi)空間，系統(tǒng)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(jīng)濟、節(jié)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(qū)的氣候條件不同，不同氣候分區(qū)的季節(jié)風力也表現(xiàn)出較大的差異，那么自然通風狀態(tài)就會出現(xiàn)變化。例如，建筑物背風方向會產(chǎn)生空氣動力陰影區(qū)，會影響自然通風的設(shè)置。所以在通風設(shè)計時，設(shè)計人員要掌握建筑物所在地區(qū)的氣象情況，從而合理地設(shè)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(shè)置機械通風系統(tǒng)，通過動力設(shè)備實現(xiàn)通風換氣，從而保證較高的空氣質(zhì)量。

3 供暖通風節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化方案

3.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計

3.1.1 屋頂絕熱設(shè)計。通常情況下，建筑物屋頂分為平屋頂及坡屋頂。平屋頂應(yīng)選取保溫性能優(yōu)質(zhì)的建筑材料，處理好屋面熱橋部分。利用所選材料使屋頂?shù)膫鳠嶙柙龃螅瑥亩鴾p小屋面的傳熱系數(shù)，讓室溫不易傳遞到室外。針對坡屋頂?shù)脑O(shè)計，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置保溫層、隔汽層，可選取頂棚架空部位鋪設(shè)天花板，之后鋪設(shè)油氈，最終鋪設(shè)保溫材料[4]。

3.1.2 墻體絕熱設(shè)計。一些建筑物外墻在保溫設(shè)計中應(yīng)用先進的外墻保溫技術(shù)，即使用預制構(gòu)件的外墻保溫技術(shù)。應(yīng)用預制構(gòu)件保溫技術(shù)的建筑物外墻抗裂性、保溫安全性均比應(yīng)用常規(guī)保溫技術(shù)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(shù)投資成本較高，所以現(xiàn)階段應(yīng)用外墻保溫技術(shù)的建筑較少。如果在后期的建設(shè)中能夠使用先進的預制外墻保溫技術(shù)，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(shè)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(yōu)勢，具有其他類型能源物質(zhì)不可比擬的優(yōu)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(chǎn)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(shè)計應(yīng)結(jié)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(tài)環(huán)境的目的。

3.1.4 低溫地板輻射采暖系統(tǒng)設(shè)計。輻射供暖是一種衛(wèi)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(tǒng)已經(jīng)被廣泛運用在民用建筑物供暖領(lǐng)域，主要是以耐高溫的塑料管材敷設(shè)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(jīng)供暖管路，帶給供暖房間人員所需的熱舒適環(huán)境。因為低溫地板輻射采暖系統(tǒng)供暖溫度相對其他系統(tǒng)低，所以既能實現(xiàn)高效供暖，又能達到降低資源消耗的目的。

3.2 通風設(shè)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(huán)境中，熱壓和風壓充當自然通風調(diào)節(jié)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(shè)置排風口，下部設(shè)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(nèi)。熱壓與室內(nèi)外溫差之間有著直接關(guān)系，室內(nèi)外溫差的大小決定室內(nèi)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(shè)計初期，要把自然通風方式考慮在豎向功能分區(qū)的建筑體系內(nèi)。同時，在頂部設(shè)置的熱空氣排風天窗應(yīng)有自動開啟與關(guān)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(nèi)部功能復雜的建筑物中，由于建筑物窗口設(shè)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(nèi)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(nèi)的空氣狀態(tài)基本上不能達到理想狀態(tài)。對于空氣污染嚴重和噪聲污染明顯的區(qū)域，選取自然通風方式反而會造成污染空氣進入建筑物內(nèi)，在此需要引入機械通風的理念，通過合理地劃分通風內(nèi)外區(qū)域，選用與之對應(yīng)的機械通風方式、氣流組織，提高室內(nèi)通風效果。

4 建筑節(jié)能工程中的供暖通風設(shè)計質(zhì)量提升與發(fā)展趨勢

4.1 節(jié)能提升的關(guān)鍵點

4.1.1 冷熱源管理。通常情況下，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中冷熱源通過集中化的自動控制程序來聯(lián)鎖控制冷熱水機組。縱觀實際中的應(yīng)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(nèi)部因素，均會影響到機組的運行效率。因此，設(shè)計合理的冷熱源機組和聯(lián)鎖控制程序?qū)ㄖ锏墓?jié)能至關(guān)重要，尤其是運行費用、投資費用等。設(shè)計者應(yīng)全方位分析工程現(xiàn)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(diào)區(qū)域，從根源上做好建筑物的節(jié)能設(shè)計。

4.1.2 空調(diào)水系統(tǒng)。開式水系統(tǒng)中水泵的吸入側(cè)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(huán)水系統(tǒng)[6]。在三管制模式的水系統(tǒng)中，冷熱水管和共用的回水管存在冷熱混合問題，設(shè)計人員選用水系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)中，首選雙級泵系統(tǒng)配置，其是在負荷側(cè)及冷源側(cè)均設(shè)置循環(huán)水泵，機組應(yīng)與水泵一一對應(yīng)，方便負荷側(cè)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(tǒng)中負荷側(cè)的系統(tǒng)總水量是恒定不變的，但這不利于房間的溫濕度參數(shù)的控制，不能實時通過改變輸配管路的水流量來調(diào)節(jié)室內(nèi)參數(shù)。對此，大多數(shù)工程的水系統(tǒng)在方案選擇時，設(shè)計者要選擇變流量的水系統(tǒng)。最后，在具體計算冷水機組時，按相關(guān)規(guī)定選擇合適的供回水溫差，一般空調(diào)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(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須進行圍護結(jié)構(gòu)保溫層的設(shè)計。因為不同氣候分區(qū)存在不同的外部氣象條件，保溫保冷層厚度應(yīng)按需計算，并做校核調(diào)整。南方地區(qū)的建筑物保溫層可薄一些，南方區(qū)域一般以隔熱為主，外圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)做好隔熱設(shè)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(fā)展趨勢

4.2.1 強調(diào)整體布局，轉(zhuǎn)變設(shè)計理念。由單一形式的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合整體的設(shè)計思路。不管是單棟建筑，還是建筑群的設(shè)計規(guī)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(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計是否周全，能否滿足建筑空間功能的真實需求，提供優(yōu)質(zhì)的供暖通風工程設(shè)計。探索建筑節(jié)能的時效性，最為關(guān)鍵的是強化建筑物結(jié)構(gòu)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(shè)計的成果和健康舒適、綠色環(huán)保關(guān)聯(lián)起來，推動國家高質(zhì)量建設(shè)。

4.2.2 借助動態(tài)管理，制定高效的管理方案。在建筑物的建設(shè)過程中，相關(guān)人員應(yīng)借助動態(tài)管理。依托高新技術(shù)，即建筑物負荷組成研究、氣流組織CFD的模擬技術(shù)應(yīng)用，進行高效地設(shè)計，同時要求工作人員認真勘察，協(xié)同配合，制定精準的設(shè)計思路，從而完成建筑物的現(xiàn)代化理念設(shè)置。合理的施工組織計劃和后期的運營維護制度也是實現(xiàn)建筑節(jié)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(guān)聯(lián)節(jié)能減排。建筑物設(shè)計中，堅持節(jié)能減排理念，確保改善居民居住環(huán)境，達到國家對建筑物建設(shè)的節(jié)能標準。結(jié)合先進技術(shù)經(jīng)驗，在具體設(shè)計中將節(jié)能減排體現(xiàn)在建筑工程的各個方面。空氣調(diào)節(jié)技術(shù)耗能量大，在其應(yīng)用時，尤其要在供暖通風工程中體現(xiàn)出高效性與節(jié)能性。設(shè)計應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)代高速發(fā)展需求，將供暖制冷設(shè)備視作基礎(chǔ)源頭，促進市場規(guī)范化管理。最后，節(jié)能理念勢必和社會發(fā)展息息相關(guān)，完善與改進節(jié)能技術(shù)在現(xiàn)實中的應(yīng)用，是供暖通風工程重要的發(fā)展方向。

5 結(jié)語

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

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