基于節(jié)能理念下的民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)探究

俞建炎 上海都市建筑設(shè)計(jì)有限公司江蘇分公司工程師

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是當(dāng)前民用建筑工程設(shè)計(jì)與施工中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，不僅影響著人們的生活質(zhì)量，還會對建筑性能產(chǎn)生直接影響?，F(xiàn)階段，人們對于民用建筑暖通設(shè)計(jì)的要求不斷提升，為促使暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作能夠滿足人們的需求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，要將節(jié)能理念貫穿民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)始終。在后續(xù)工程施工中，為達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果，應(yīng)盡量避免對生態(tài)自然環(huán)境造成影響，實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧發(fā)展。在節(jié)能理念下，落實(shí)好民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作，是當(dāng)前民用建筑行業(yè)發(fā)展中面臨的一個(gè)重要問題。

1 民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，人們已經(jīng)逐漸意識到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的重要作用，并不斷對設(shè)計(jì)工作進(jìn)行優(yōu)化與完善，這使得民用建筑中的暖通空調(diào)工程得到了較大完善。但是，在民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中仍然存在很多問題。

1.1 節(jié)能設(shè)計(jì)意識相對薄弱

從具體民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作落實(shí)中不難看出，工作人員往往采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式主要是指將國家制定的基本工作指標(biāo)及滿足業(yè)主基本需求作為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，在這一過程中，并沒有對節(jié)能問題進(jìn)行充分考慮，同時(shí)也沒有將節(jié)能理念更好地應(yīng)用到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中。由于受到傳統(tǒng)工作理念的影響，設(shè)計(jì)人員往往無法在短時(shí)間內(nèi)對自身設(shè)計(jì)理念進(jìn)行更新與完善，在將節(jié)能理念融入暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作時(shí)，會在不同程度上增加后續(xù)施工成本。因此，工作人員在工作中需要對經(jīng)濟(jì)利益、節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行充分考慮與分析。

1.2 沒有實(shí)現(xiàn)對再生能源的有效利用

在民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作開展中，主要元素屬于一次能源，包括水能、風(fēng)能等。在這一過程中會出現(xiàn)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(diào)施工工作的順利進(jìn)行產(chǎn)生一定影響（見圖1）。目前，諸多科研機(jī)構(gòu)對可再生能源進(jìn)行了全面研究與分析，但實(shí)際研究進(jìn)度較為緩慢，而且沒有達(dá)到良好效果，這使得暖通空調(diào)設(shè)計(jì)元素中，再生能源的應(yīng)用會產(chǎn)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(jià)值發(fā)揮出來。

圖1 傳統(tǒng)地暖系統(tǒng)

1.3 整體規(guī)劃設(shè)計(jì)工作需要進(jìn)一步完善

從以往民用建筑暖通空調(diào)工程中不難看出，工程項(xiàng)目建設(shè)周期較長，設(shè)計(jì)人員很有可能會因?yàn)槟承┮蛩赜绊懚霈F(xiàn)變動，這使得整個(gè)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)劃工作會出現(xiàn)改動，使設(shè)計(jì)工作缺乏整體性。此情況可能會導(dǎo)致設(shè)計(jì)的具體工作方案并不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，或者不符合行業(yè)規(guī)定，對后續(xù)施工工作的高質(zhì)量落實(shí)會產(chǎn)生很大影響

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是當(dāng)前民用建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，針對該項(xiàng)工作需要工作人員能夠給予更多重視與關(guān)注。設(shè)計(jì)期間，要求工作人員能夠?qū)Σ煌瑔栴}進(jìn)行充分考慮與分析，并嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際需求做好設(shè)計(jì)工作，同時(shí)要將節(jié)能理念融入其中。通過該種方式，促使暖通空調(diào)工程施工能夠達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果，最大程度上滿足人們對于暖通空調(diào)工程的需求。

2 基于節(jié)能理念下的民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則

在節(jié)能理念背景下，民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作要始終遵循以下3 點(diǎn)原則。

2.1 低碳設(shè)計(jì)原則

目前，民用建筑暖通空調(diào)中較為常見的一個(gè)能耗問題是碳排放過量，針對此類問題的出現(xiàn)，在實(shí)際民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作落實(shí)中，需要工作人員遵循低碳設(shè)計(jì)原則[1]。低碳設(shè)計(jì)的主要目的是降低暖通空調(diào)使用能耗，最大程度上減少生態(tài)環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保效果，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與建筑之間的和諧發(fā)展。遵循低碳設(shè)計(jì)原則能夠?qū)φ麄€(gè)設(shè)計(jì)工作起到一定的約束作用，如果違反這一原則，或者在設(shè)計(jì)中沒有遵循該原則，很有可能會出現(xiàn)違背民用建筑節(jié)能管理機(jī)制的情況發(fā)生，此類情況人們有權(quán)利進(jìn)行舉報(bào)。為確保節(jié)能設(shè)計(jì)能夠達(dá)到良好效果，針對材料的應(yīng)用、施工工藝應(yīng)用等，需要相關(guān)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(huán)保原則，從而避免浪費(fèi)情況的出現(xiàn)。

2.2 協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則

在民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)期間，遵循協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則，往往是實(shí)現(xiàn)暖通系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。這3個(gè)系統(tǒng)是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，不同系統(tǒng)在不同環(huán)境中會發(fā)揮出不同作用，因此，針對這3 個(gè)系統(tǒng)在不同環(huán)境下的關(guān)系進(jìn)行妥善處理與協(xié)調(diào)。只有確保這3 個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與相互協(xié)調(diào)，才能為民用建筑室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)，促使整個(gè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平能夠得到全面提升。

2.3 可循環(huán)設(shè)計(jì)原則

在民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中會使用到很多不同的施工材料，且材料會出現(xiàn)剩余的情況。如果對于剩余材料沒有進(jìn)行合理利用，會增加設(shè)計(jì)及施工成本等，而且會產(chǎn)生不同程度的環(huán)境污染問題[2]?；诖?，工作人員在設(shè)計(jì)期間要遵循可循環(huán)設(shè)計(jì)原則，以實(shí)現(xiàn)對不同材料、能源的循環(huán)利用，從而減少浪費(fèi)情況的產(chǎn)生。

3 基于節(jié)能理念下的民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)提升措施

3.1 加強(qiáng)能耗傳輸設(shè)計(jì)優(yōu)化

在民用建筑應(yīng)用過程中，民用建筑暖通空調(diào)的運(yùn)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(jù)重要比例。在節(jié)能理念快速發(fā)展的背景下，動力損耗成為節(jié)能設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)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(fēng)機(jī)。在此背景下，想要促使民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到節(jié)能效果，要對系統(tǒng)傳輸阻力進(jìn)行全面控制，促使民用建筑暖通空調(diào)可以在風(fēng)機(jī)與水泵中，實(shí)現(xiàn)高效的熱量傳輸，減少輸送能耗。在具體能耗傳輸設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要注意以下3 點(diǎn)問題。第一，對系統(tǒng)運(yùn)行速度進(jìn)行全面控制。暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行速率會在不同程度上，對水泵、風(fēng)機(jī)的能源消耗產(chǎn)生影響，其能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行流速，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對電損耗的全面控制。因此，應(yīng)促使民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠始終保持低速運(yùn)行，從而減低能源消耗。第二，在民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用中，工作人員可以結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加溫差。一旦空調(diào)內(nèi)的水存在嚴(yán)重溫差，可通過減少水量，實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約。第三，將載能介質(zhì)加入暖通空調(diào)系統(tǒng)。載能介質(zhì)應(yīng)用的主要目的是提高空調(diào)輸送效率，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用過程中能夠達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果[3]。由此可見，強(qiáng)化能耗傳輸設(shè)計(jì)優(yōu)化工作具有重要作用，工作人員要給予該項(xiàng)工作更多重視，并結(jié)合實(shí)際情況做好優(yōu)化工作，為暖通空調(diào)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

3.2 完善建設(shè)熱工性能

在民用建筑中，熱工性能的應(yīng)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(dāng)前我國民用建筑設(shè)計(jì)與使用中可以看出，建筑散發(fā)熱量往往依靠的是維護(hù)結(jié)構(gòu)，因此，散熱區(qū)域會對民用建筑熱能傳播效率產(chǎn)生直接影響。室內(nèi)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(lián)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(dǎo)致暖通空調(diào)在運(yùn)行中會出現(xiàn)嚴(yán)重能源消耗問題。為實(shí)現(xiàn)對暖通空調(diào)使用時(shí)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(shí)現(xiàn)對室內(nèi)空氣滲透量的全面控制。在門窗設(shè)置過程中，工作人員要嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jìn)一步強(qiáng)化室內(nèi)熱工性能，將室內(nèi)溫度控制在有效范圍內(nèi)，為人們創(chuàng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。此外，還可以使用毛細(xì)輻射系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(tǒng)空調(diào)產(chǎn)生的強(qiáng)烈吹風(fēng)感，而且能夠滿足老人吹風(fēng)敏感要求，防止出現(xiàn)忽冷忽熱的空調(diào)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對弱體質(zhì)人群的呵護(hù)。其整個(gè)運(yùn)行較為安靜，聲音低于25 dB。

圖2 毛細(xì)管網(wǎng)柵系統(tǒng)

3.3 合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)使用中可以看出，系統(tǒng)內(nèi)部水泵供電裝置等機(jī)械設(shè)備的消耗在整個(gè)民用建筑中占總消耗的20%左右，此情況的出現(xiàn)會引發(fā)能源損耗問題。為在最大程度上避免該情況出現(xiàn)，要合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，解決能源消耗嚴(yán)重問題[4]。在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中，工作人員要結(jié)合實(shí)際需求情況，調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行機(jī)制，保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的完善性，做好對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速率的控制工作。這樣不僅能夠確?？照{(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對能源消耗問題的全面控制。

3.4 加強(qiáng)再生能源利用

圖3 毛細(xì)管輻射示意圖

再生能源在當(dāng)前我國社會發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，要將再生能源的利用作為重點(diǎn)與關(guān)鍵。再生能源的應(yīng)用不僅能夠減少能源浪費(fèi)，而且可以達(dá)到更好的節(jié)能環(huán)保效果。在再生能源的具體應(yīng)用中，要將地下熱能與太陽能優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。地下熱能的合理應(yīng)用，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)在制冷與制熱過程中可以減少能源消耗問題出現(xiàn)。同時(shí)，該能源的應(yīng)用并不會對人們的日常生活產(chǎn)生不良影響，還能實(shí)現(xiàn)對空氣的凈化。此外，還要將太陽能優(yōu)勢發(fā)揮出來，太陽能因?yàn)樽陨韮?yōu)勢被廣泛應(yīng)用在不同行業(yè)中[5]。在當(dāng)前社會發(fā)展背景下，人們對于自然界各類能源的索取，已經(jīng)超出自然界能夠承受的范圍，繼續(xù)過度開發(fā)，會給生態(tài)自然環(huán)境帶來毀滅性影響。因此，將太陽能技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對太陽能的有效利用，從而可實(shí)現(xiàn)對建筑物室內(nèi)溫度的全面控制。該方式可以減少建筑物室內(nèi)對照明設(shè)備的應(yīng)用，使得暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命得以延長。

3.5 加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對于建筑物表面積設(shè)計(jì)工作，需要相關(guān)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(dǎo)量也會增加，該問題的出現(xiàn)會增加暖通空調(diào)系統(tǒng)自身負(fù)荷?；诖耍ぷ魅藛T要給予圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作更多的重視，而且能夠結(jié)合實(shí)際情況對保溫隔熱性能較好的材料進(jìn)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(yīng)用到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能設(shè)計(jì)中。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，調(diào)冷保溫是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，圍護(hù)結(jié)構(gòu)系數(shù)變動會在不同程度上對系統(tǒng)運(yùn)行荷載產(chǎn)生影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，工作人員要對不同問題、材料等進(jìn)行充分考慮，并對材料進(jìn)行合理選用，減少能源消耗問題的出現(xiàn)。

3.6 合理應(yīng)用儲冷技術(shù)

儲冷技術(shù)的主要工作原理是能夠?qū)Υ娴睦淞哭D(zhuǎn)化為能量，在此背景下，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的節(jié)約，而且能夠節(jié)省更多成本，將暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性體現(xiàn)出來。將儲冷技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于夜間耗電相對較少，轉(zhuǎn)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(dá)到更好的能源節(jié)約效果。簡而言之，在用電量較少情況下，能夠轉(zhuǎn)化為制冷模式；在用電較多情況下，能夠減少用電，使整個(gè)用電效率可以得到很大提升。同時(shí)，城市用電壓力在一定程度上得到緩解，可節(jié)約更多電力資源。

4 結(jié)語

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是民用建筑項(xiàng)目中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理會對后續(xù)民用建筑項(xiàng)目使用、居住者的居住體驗(yàn)產(chǎn)生直接影響。因此，工作人員要做好暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)期間要對儲冷技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，并做好維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠?qū)Σ煌愋偷目稍偕夹g(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行期間能夠最大限度地減少能源浪費(fèi)情況的出現(xiàn)。