新型節(jié)能技術(shù)及材料在民用建筑暖通設(shè)計中的應(yīng)用

景海東 蘭州創(chuàng)美市政設(shè)計院有限責(zé)任公司工程師

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與不斷進步，綠色環(huán)保的設(shè)計思想已經(jīng)深入人心。綠色建筑是一種建筑設(shè)計思想，已經(jīng)受到了國家和社會的高度重視?？照{(diào)系統(tǒng)在民用建筑中能耗最高，是控制和調(diào)整民用建筑物舒適度的關(guān)鍵，因此，實現(xiàn)綠色建筑節(jié)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(shè)計是現(xiàn)代城市環(huán)境中進行建筑設(shè)計的關(guān)鍵，給人們提供了舒適的生活環(huán)境，但也給城市和地區(qū)帶來了大量的能源消耗，需要科學(xué)規(guī)劃暖通設(shè)備。

1 民用建筑暖通設(shè)計現(xiàn)狀

在暖通空調(diào)綜合體設(shè)計的節(jié)能處理中，需要充分利用新的節(jié)能資源，對暖通空調(diào)結(jié)構(gòu)進行整體規(guī)劃。

一方面，民用建筑暖通設(shè)計具有長期、連續(xù)供熱的特點。供暖期可采用區(qū)域關(guān)聯(lián)式的暖通空調(diào)設(shè)計方法，以減少民用采暖過程中的熱量損失。在整個區(qū)域供熱通風(fēng)工程的實施過程中，設(shè)計人員將M和N的單獨供熱方案改為集中供熱通風(fēng)，分別對應(yīng)M和N兩種區(qū)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(xiàn)集中供能的同時接收空調(diào)管道輸送的熱能，避免了傳統(tǒng)單一暖通裝置存在的區(qū)域供應(yīng)水平低的問題。

另一方面，新型節(jié)能環(huán)保管理技術(shù)正被廣泛運用于公共建筑中的空調(diào)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮到暖通空調(diào)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(diào)的使用季節(jié)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(shè)計在同一個地點，住宅熱水的使用必須經(jīng)過一個大規(guī)模循環(huán)的過程才能完成資源輸送，這就會直接導(dǎo)致水資源的大量流失[1]。

2 節(jié)能設(shè)計理念下民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計原則

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中增加新的功能時，設(shè)計者必須糾正對暖通空調(diào)系統(tǒng)的誤解，形成正確的設(shè)計理念對暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計至關(guān)重要。采暖通風(fēng)系統(tǒng)可以在日常使用中發(fā)揮作用，在日常使用中，暖通系統(tǒng)發(fā)揮出的通風(fēng)及排煙功能使室內(nèi)空氣質(zhì)量不會受到影響。在采暖通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)注重系統(tǒng)需求、優(yōu)化設(shè)計活動、尋找新的設(shè)計思路，同時也需要將這三個方面結(jié)合起來，解決設(shè)計工作中的暖通空調(diào)問題。然而，暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展并沒有隨著暖通空調(diào)設(shè)計新概念的提出而停止，設(shè)計人員也有了新的設(shè)計研究方向。新的空調(diào)系統(tǒng)原材料提高了暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，許多節(jié)能技術(shù)可以解決暖通空調(diào)設(shè)備能耗高的問題。以下就節(jié)能設(shè)計理念下民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計原則進行討論以及分析。

2.1 低碳設(shè)計原則

低碳設(shè)計原則是民用建筑暖通裝置節(jié)能設(shè)計的首要目標。低碳排放的原則是既要滿足空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能要求，又不能對環(huán)境造成污染，從而達到綠色、環(huán)保、生態(tài)統(tǒng)一的效果。低碳建筑的原則實際上給民用建筑暖通設(shè)計增加了限制，空調(diào)的型號要符合節(jié)能的理念。此外，低碳設(shè)計原則還對空調(diào)建筑設(shè)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(diào)系統(tǒng)的節(jié)能提供了重要保障。

2.2 協(xié)調(diào)設(shè)計原則

建筑節(jié)能應(yīng)堅持以協(xié)調(diào)為中心原則。民用建筑的通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但要全面實施民用建筑暖通安裝的節(jié)能工程，除了要掌握暖通空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工外，還需要協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。暖通裝置節(jié)能設(shè)計完成后，其內(nèi)部系統(tǒng)能更好地發(fā)揮作用，適應(yīng)民用建筑所處的環(huán)境[2]。

2.3 可循環(huán)原則

循環(huán)利用的原則符合節(jié)能要求，是實現(xiàn)節(jié)能最直接、有效的途徑。民用建筑暖通空調(diào)可以通過能源和資源的再利用來實現(xiàn)節(jié)能，因此，民用建筑空調(diào)裝置的節(jié)能設(shè)計是基于循環(huán)設(shè)計原理，建立回收系統(tǒng)，進一步對空調(diào)裝置產(chǎn)生的廢棄物和能量進行回收利用，以達到節(jié)約成本的目的。

3 民用暖通空調(diào)系統(tǒng)運行中存在的問題

3.1 公眾對暖通空調(diào)系統(tǒng)作用認識不清

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

3.2 民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計方面的不足

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

3.3 系統(tǒng)的運行管理

嚴格的設(shè)計控制通常不能保證空調(diào)系統(tǒng)的整體效率。運行過程能耗低，特別是市場上的一些空調(diào)系統(tǒng)，雖然表面上非常完善，具有集成化和季節(jié)性轉(zhuǎn)換功能，但仍不能達到理想的節(jié)能效果。而且，不同管理者對同一系統(tǒng)設(shè)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(diào)、新節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和控制

可以采用一種新的空調(diào)系統(tǒng)管理制度、合適的空調(diào)設(shè)備、新的管理手段以及其他措施，提高空調(diào)的供暖舒適度，極大地減少能耗。目前，雖然我國已經(jīng)針對新一代暖通模型及其管理和控制技術(shù)進行了多年研究，理論與實踐成果相對穩(wěn)定和成熟，取得了一定的進展，但是工業(yè)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(shè)計中新型節(jié)能技術(shù)與材料的應(yīng)用

4.1 熱泵技術(shù)

熱泵被廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)。熱泵將自然界中的空氣、水、地?zé)岬鹊蜏責(zé)崮茏鳛闊嵩?，通過壓縮機將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，指出地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于地面，因此，該技術(shù)的設(shè)計可以有效降低暖通空調(diào)的能耗，減少對環(huán)境的影響。

熱泵技術(shù)的主要優(yōu)點在于：它可以長時間綜合利用河流、湖泊、城鎮(zhèn)污水以及其他重要的大型土地產(chǎn)生的低溫?zé)崮?；熱泵具有較強的節(jié)能效果，可以最大限度地利用石油和天然氣；熱泵技術(shù)在加熱和制冷過程中具有雙重功能，可同時在冷、熱環(huán)境下工作。此外，熱泵技術(shù)的應(yīng)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(huán)境造成的污染。熱泵技術(shù)為社會創(chuàng)造了巨大的效益，為國家在節(jié)約能耗等方面做出了巨大的貢獻，擁有廣闊的發(fā)展前景。

4.2 排風(fēng)余熱回收技術(shù)

由于夏季空調(diào)的作用和夏季室內(nèi)氣溫的影響，室內(nèi)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(shè)備熱量。

廢氣熱回收技術(shù)不但能廣泛應(yīng)用于家庭、大型辦公室，而且還可以應(yīng)用于建筑工程的其它領(lǐng)域。從經(jīng)濟效益和對空氣質(zhì)量的影響來看，廢氣熱回收技術(shù)擁有廣闊的前景。這項技術(shù)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(shù)有很大的影響，因此要想充分發(fā)揮這項技術(shù)的功能作用，就必須加強對這項技術(shù)的科學(xué)研究和應(yīng)用。

4.3 變流量技術(shù)

空調(diào)負荷的變化要小于實際負荷的變化，因此暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)以氣象為依據(jù)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(tǒng)必須采取有效的動態(tài)流量控制，以保證其能夠滿足各種負荷的需要，實現(xiàn)節(jié)能目標，為暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。

4.4 蓄能空調(diào)技術(shù)

雖然節(jié)能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并得到了一定程度的應(yīng)用，但目前還不能達到直接節(jié)能的目的，這主要是因為儲能空調(diào)仍是一種廣義的節(jié)能手段，其實際作用就在于它能有效地減少能源生產(chǎn)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(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用儲能技術(shù)，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(lián)供技術(shù)

建筑熱、電、冷三聯(lián)供技術(shù)是將天然氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為冷熱源，以實現(xiàn)能源的高效利用。這項技術(shù)可以通過建立獨立的生產(chǎn)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(diào)能耗高的問題。這項技術(shù)能夠幫助需要穩(wěn)定電負荷、熱負荷的建筑提高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

4.6 變頻調(diào)速節(jié)能設(shè)計方法

可根據(jù)民用建筑暖通應(yīng)用的實際需要調(diào)整變頻調(diào)速的能源結(jié)構(gòu)，保證空調(diào)運行效率、降低能耗。實踐證明，風(fēng)機、發(fā)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(shù)的應(yīng)用可以有效地解決這一問題。變頻調(diào)速管理技術(shù)還可以根據(jù)空調(diào)的實際需要調(diào)節(jié)設(shè)備的工作頻率，為了降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，必須進行合理的加熱速度控制。

5 結(jié)語

綜上所述，分析新型節(jié)能技術(shù)和材料在暖通裝置建筑設(shè)計中的應(yīng)用，對未來社會規(guī)劃具有重要作用。在此基礎(chǔ)上要提高節(jié)能新技術(shù)、新材料的效益，就必須在暖通空調(diào)總體設(shè)計和暖通空調(diào)的應(yīng)用調(diào)節(jié)中注重技術(shù)的應(yīng)用和資源的加工，實現(xiàn)城市資源的綜合利用。因此在民用建筑暖通設(shè)施設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)、新材料，將是提高社會資源利用率的科學(xué)實踐策略。