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

萬鑫

【摘要】新時(shí)代背景下，節(jié)能技術(shù)以及材料的應(yīng)用成為節(jié)能的主要手段之一，對(duì)于暖通設(shè)計(jì)而言，需進(jìn)行節(jié)能創(chuàng)新。因此，對(duì)新型節(jié)能技術(shù)及材料在民用建筑暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究十分重要。本文對(duì)新型節(jié)能技術(shù)及材料在民用建筑暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】暖通設(shè)計(jì);節(jié)能材料;管道設(shè)計(jì) 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.066

我國大力倡導(dǎo)節(jié)能理念，目前綠色節(jié)能已變?yōu)榻ㄖO(shè)計(jì)的主要流程，暖通空調(diào)系統(tǒng)需要在重視節(jié)能效果的基礎(chǔ)上，達(dá)到建筑環(huán)境的基本功能，是獲取社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的主要手段。根據(jù)研究可知，暖通空調(diào)系統(tǒng)是主要耗能組成，占據(jù)建筑總耗能的60%，所以在暖通設(shè)計(jì)中應(yīng)用新型節(jié)能材料和設(shè)計(jì)有著重要作用。

1、新型節(jié)能技術(shù)及材料的優(yōu)勢

新型節(jié)能技術(shù)是指基于高利用率，低損耗，低成本的新型資源應(yīng)用實(shí)踐策略。結(jié)合當(dāng)前的社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，總結(jié)出新型節(jié)能技術(shù)和材料的優(yōu)勢在于材料利用率低，資源損耗低，實(shí)踐流程便捷。在實(shí)踐過程中，施工人員可以結(jié)合需求主體的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，隨時(shí)實(shí)施技術(shù)和資源的統(tǒng)籌規(guī)劃。

2、民用建筑暖通設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在暖通空調(diào)綜合體設(shè)計(jì)的節(jié)能處理中，需要充分利用新的節(jié)能資源，對(duì)暖通空調(diào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體規(guī)劃。一方面，民用建筑暖通設(shè)計(jì)具有長期、連續(xù)供熱的特點(diǎn)。供暖期可采用區(qū)域關(guān)聯(lián)式的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方法，以減少民用采暖過程中的熱量損失。在整個(gè)區(qū)域供熱通風(fēng)工程的實(shí)施過程中，設(shè)計(jì)人員將M和N的單獨(dú)供熱方案改為集中供熱通風(fēng)，分別對(duì)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(shí)現(xiàn)集中供能的同時(shí)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(yùn)用于公共建筑中的空調(diào)設(shè)計(jì)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(jì)在同一個(gè)地點(diǎn)，住宅熱水的使用必須經(jīng)過一個(gè)大規(guī)模循環(huán)的過程才能完成資源輸送，這就會(huì)直接導(dǎo)致水資源的大量流失。

3、節(jié)能設(shè)計(jì)理念下民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中增加新的功能時(shí)，設(shè)計(jì)者必須糾正對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的誤解，形成正確的設(shè)計(jì)理念對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(huì)受到影響。在采暖通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重系統(tǒng)需求、優(yōu)化設(shè)計(jì)活動(dòng)、尋找新的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也需要將這三個(gè)方面結(jié)合起來，解決設(shè)計(jì)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(jì)新概念的提出而停止，設(shè)計(jì)人員也有了新的設(shè)計(jì)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(jì)理念下民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行討論以及分析。

3.1低碳設(shè)計(jì)原則

低碳設(shè)計(jì)原則是民用建筑暖通裝置節(jié)能設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。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(duì)環(huán)境造成污染，從而達(dá)到綠色、環(huán)保、生態(tài)統(tǒng)一的效果。低碳建筑的原則實(shí)際上給民用建筑暖通設(shè)計(jì)增加了限制，空調(diào)的型號(hào)要符合節(jié)能的理念。此外，低碳設(shè)計(jì)原則還對(duì)空調(diào)建筑設(shè)計(jì)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。

3.2協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則

建筑節(jié)能應(yīng)堅(jiān)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(shí)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(jì)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。

3.3可循環(huán)原則

循環(huán)利用的原則符合節(jié)能要求，是實(shí)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(shí)現(xiàn)節(jié)能，因此，民用建筑空調(diào)裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)是基于循環(huán)設(shè)計(jì)原理，建立回收系統(tǒng)，進(jìn)一步對(duì)空調(diào)裝置產(chǎn)生的廢棄物和能量進(jìn)行回收利用，以達(dá)到節(jié)約成本的目的。

4、民用暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

4.1公眾對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)作用認(rèn)識(shí)不清

一般來說，人們都認(rèn)為控制中央空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)是固定不變的。實(shí)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(duì)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。

4.2民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方面的不足

通常情況下，暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接決定了暖通系統(tǒng)節(jié)能性的好壞。實(shí)踐證明，一些設(shè)計(jì)部門和設(shè)計(jì)人員對(duì)其不夠重視，增加了建設(shè)系統(tǒng)的投資和運(yùn)行能耗，造成了嚴(yán)重超標(biāo)。公共建筑空調(diào)能耗占建筑總能耗的60%左右，如果不加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)的管理，將會(huì)導(dǎo)致重大的資源損失。

4.3系統(tǒng)的運(yùn)行管理

嚴(yán)格的設(shè)計(jì)控制通常不能保證空調(diào)系統(tǒng)的整體效率。運(yùn)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(dá)到理想的節(jié)能效果。而且，不同管理者對(duì)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%。

4.4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(duì)新一代暖通模型及其管理和控制技術(shù)進(jìn)行了多年研究，理論與實(shí)踐成果相對(duì)穩(wěn)定和成熟，取得了一定的進(jìn)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。

5、民用建筑暖通設(shè)計(jì)中新型節(jié)能技術(shù)與材料的應(yīng)用

5.1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(jī)將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽赋龅卦礋岜孟到y(tǒng)的能量來源于地面，因此，該技術(shù)的設(shè)計(jì)可以有效降低暖通空調(diào)的能耗，減少對(duì)環(huán)境的影響。熱泵技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：它可以長時(shí)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(qiáng)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(shí)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(duì)環(huán)境造成的污染。熱泵技術(shù)為社會(huì)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(xiàn)，擁有廣闊的發(fā)展前景。

5.2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(shí)想降低新鮮空氣的溫度和濕度，可以利用熱回收裝置進(jìn)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(jì)效益和對(duì)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(xiàng)技術(shù)目前在我國的推廣實(shí)施還只是處于剛剛起步的階段，但這項(xiàng)技術(shù)有很大的影響，因此要想充分發(fā)揮這項(xiàng)技術(shù)的功能作用，就必須加強(qiáng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)研究和應(yīng)用。

5.3變流量技術(shù)

空調(diào)負(fù)荷的變化要小于實(shí)際負(fù)荷的變化，因此暖通空調(diào)設(shè)計(jì)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(huì)隨著負(fù)荷的變化而變化。此時(shí)，系統(tǒng)必須采取有效的動(dòng)態(tài)流量控制，以保證其能夠滿足各種負(fù)荷的需要，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，為暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。

5.4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(dá)到直接節(jié)能的目的，這主要是因?yàn)閮?chǔ)能空調(diào)仍是一種廣義的節(jié)能手段，其實(shí)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(fù)荷已達(dá)到社會(huì)能源消費(fèi)的50%以上。因此，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)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。

5.5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(shí)現(xiàn)能源的高效利用。這項(xiàng)技術(shù)可以通過建立獨(dú)立的生產(chǎn)線來解決電力負(fù)荷問題，既能保證用電安全，又減少了運(yùn)輸中的用電損耗，有效地解決了空調(diào)能耗高的問題。這項(xiàng)技術(shù)能夠幫助需要穩(wěn)定電負(fù)荷、熱負(fù)荷的建筑提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

5.6變頻調(diào)速節(jié)能設(shè)計(jì)方法

可根據(jù)民用建筑暖通應(yīng)用的實(shí)際需要調(diào)整變頻調(diào)速的能源結(jié)構(gòu)，保證空調(diào)運(yùn)行效率、降低能耗。實(shí)踐證明，風(fēng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、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(shí)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(jìn)行合理的加熱速度控制。

結(jié)束語：

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(jì)中的應(yīng)用，對(duì)未來社會(huì)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(jì)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(shí)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(jì)中應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)、新材料，將是提高社會(huì)資源利用率的科學(xué)實(shí)踐策略。

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