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

周賀

中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，中國(guó)·北京 100100

1 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，能源開(kāi)發(fā)及利用程度不斷提升，這不可避免地出現(xiàn)資源的嚴(yán)重?fù)p耗、生態(tài)環(huán)境破壞等，這必然會(huì)對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成阻力，同時(shí)對(duì)社會(huì)大眾的生命財(cái)產(chǎn)安全等帶來(lái)威脅。在中國(guó)建筑領(lǐng)域中，民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)存在污染、耗能等特征。所以，在實(shí)際規(guī)劃中必須引入節(jié)能理念，由此能夠體現(xiàn)出工程設(shè)計(jì)的綠色化、節(jié)能化等發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)于降低能源損耗率、避免生態(tài)環(huán)境污染、增強(qiáng)綜合效益等發(fā)揮積極作用。

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

2.1 原則

把節(jié)能理念與民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)全面融合，則是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)同步發(fā)展的一個(gè)必要路徑，也是促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要戰(zhàn)略。對(duì)此，民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則包括三點(diǎn)。

2.1.1 低碳環(huán)保原則

民用建筑暖通空調(diào)設(shè)備存在比較嚴(yán)重的能耗問(wèn)題，其表現(xiàn)之一是碳排放量超標(biāo)。所以，工程技術(shù)人員在進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要對(duì)這一指標(biāo)給予嚴(yán)格限制。對(duì)此，必須遵循低碳設(shè)計(jì)原則，這也是實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)行業(yè)綠色化、節(jié)能化的一個(gè)必要過(guò)程。站在某種層面來(lái)看，低碳設(shè)計(jì)原則與整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程全面融合，設(shè)計(jì)工作者一定要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行全面考慮，逐步增強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的綜合效益。

2.1.2 協(xié)調(diào)控制原則

在節(jié)能理念的作用下，加強(qiáng)民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量必須體現(xiàn)出“協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則”，其一般是指暖通空調(diào)工程中的三個(gè)重要構(gòu)成即采暖、換氣、通風(fēng)等保持協(xié)調(diào)性，對(duì)于這三個(gè)構(gòu)成來(lái)說(shuō)，其功能不一樣，所以在進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與規(guī)劃的過(guò)程中，必須彰顯出其綜合效能[1]。

2.1.3 循環(huán)應(yīng)用原則

在民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般需要耗用大量的原料，同時(shí)也通常會(huì)出現(xiàn)剩余等。假若剩余物料和中間冗余得不到循環(huán)利用，必然會(huì)引起資源的大量浪費(fèi)，甚至?xí)兂森h(huán)境、生態(tài)污染的一個(gè)重要源頭。對(duì)此，在設(shè)計(jì)民用建筑暖通空調(diào)的過(guò)程中，必須遵循循環(huán)應(yīng)用原則，科學(xué)、高效地在整合冗余資源，大大提高其利用率，這不但能夠控制設(shè)計(jì)成本，而且還能夠避免生態(tài)環(huán)境遭到破壞，對(duì)加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)發(fā)揮積極作用。

2.2 價(jià)值

2.2.1 生態(tài)效益

關(guān)于民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)而言，工程師一定要嚴(yán)格遵循低碳、可循環(huán)、協(xié)調(diào)性等三大原則。對(duì)此在挑選設(shè)計(jì)材料、施工技術(shù)、維護(hù)保養(yǎng)方案等過(guò)程中，必須滲透節(jié)能環(huán)保理念，逐步減少能源損耗，避免環(huán)境污染。那么關(guān)于設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些細(xì)微之處的分析來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員必須謹(jǐn)慎、認(rèn)真。例如，靈活地應(yīng)用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、潮汐能等，這些都屬于循環(huán)清潔能源，在將其靈活應(yīng)用的過(guò)程中，能夠避免設(shè)計(jì)元素過(guò)于單調(diào)，同時(shí)還能夠避免由此造成的能源損耗。也就是說(shuō)，在加強(qiáng)民用建筑內(nèi)部空間設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要體現(xiàn)出環(huán)保特點(diǎn)，而且還需要逐步改善所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。由于可持續(xù)發(fā)展理念的不斷滲透，對(duì)于民用建筑空調(diào)系統(tǒng)的供暖、通風(fēng)等模式來(lái)說(shuō)，其工藝已經(jīng)發(fā)生明顯的占比，對(duì)此設(shè)計(jì)人員必須精簡(jiǎn)工藝，擴(kuò)大室內(nèi)空間，促使空調(diào)設(shè)計(jì)系統(tǒng)更優(yōu)化、更高效。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

把節(jié)能環(huán)保理念與民間建筑暖通空間設(shè)計(jì)互相滲透，能夠大大減少電能損耗，降低經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。對(duì)此在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠間接性地降低企業(yè)的投資飛躍，增強(qiáng)其經(jīng)營(yíng)效益。此外，由于時(shí)代的持續(xù)性發(fā)展，再加上社會(huì)文明建設(shè)步伐持續(xù)加快，人們的環(huán)保理念愈發(fā)成熟，尚有節(jié)能環(huán)保已經(jīng)變成各個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)主流設(shè)計(jì)趨勢(shì)。特別是對(duì)于同時(shí)兼?zhèn)鋵?shí)用性、環(huán)保性的暖通設(shè)備而言，其市場(chǎng)需求量也在持續(xù)提升，這必然能夠增強(qiáng)各個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展活力，為刺激市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展做鋪墊[2]。

2.2.3 社會(huì)效益

由于城市人口的不斷增加，其內(nèi)部空間的可利用土地?cái)?shù)量在持續(xù)縮減。高層建筑和超高層建筑逐漸變成現(xiàn)代化城市發(fā)展的一個(gè)必要選擇。若民用建筑的能耗指標(biāo)無(wú)法得到有效控制，社會(huì)資源過(guò)于緊張，則會(huì)誘發(fā)社會(huì)矛盾與沖突，對(duì)社會(huì)和諧發(fā)展造成阻力。對(duì)此，滲透節(jié)能環(huán)保理念非常重要，這是優(yōu)化資源配置、提高資源利用率的一個(gè)必要策略，這對(duì)于減輕社會(huì)矛盾、保障社會(huì)關(guān)系穩(wěn)定、創(chuàng)建和諧的社會(huì)主義等發(fā)揮一定的推動(dòng)作用。

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

3.1 減少能源輸送期間的損耗率

在啟動(dòng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的過(guò)程中，往往會(huì)引起動(dòng)力損耗，從而出現(xiàn)能源浪費(fèi)。對(duì)此在進(jìn)行空調(diào)節(jié)能循環(huán)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須降低能源損耗率，促使能源轉(zhuǎn)化利用率大大提升。所以，把節(jié)能理念滲透到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)體系中，不但能夠減少能源傳輸過(guò)程中的消耗量，而且還能夠降低動(dòng)力損耗帶來(lái)的壓力。所以，必須考慮兩個(gè)處理策略：

①降低暖通空調(diào)內(nèi)部系統(tǒng)介質(zhì)流速，從而改善能源損耗耗量指標(biāo)，進(jìn)一步降低動(dòng)力損耗用來(lái)。其操作方式包括：將冷源機(jī)組與水泵通過(guò)45°管路對(duì)接主管，選利用兼?zhèn)涞蛪赫舭l(fā)、冷凝等功能的冷水機(jī)組，盡可能地減少高阻力閥門(mén)的數(shù)量，通過(guò)系統(tǒng)及管路自身布置實(shí)現(xiàn)水利平衡，并利用增加管徑尺寸，達(dá)到降低冷凍水、冷卻水管路的沿程阻力等目的，從而彰顯出循環(huán)高效等特征。

②調(diào)節(jié)暖通空調(diào)內(nèi)置系統(tǒng)溫差。若暖通空調(diào)內(nèi)置系統(tǒng)的水介質(zhì)溫差偏高，設(shè)計(jì)者必須相應(yīng)地控制水量，把溫度差限定在合理范圍內(nèi)，其操作方式包括：將冷凍水出水溫度由7℃提高至10℃，冷卻塔冷卻水溫度降為31℃，降低冷卻塔的逼近度等措施，以此來(lái)降低其能源耗用量，盡可能地減少能源損耗，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的不斷提升。

3.2 高效整合變頻調(diào)速技術(shù)

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，大部分民用建筑暖通空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都配置了供風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、疏水泵系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)的耗能占比約有20%之多，由此來(lái)看，必須給予嚴(yán)格控制。把變頻調(diào)速技術(shù)與暖通空調(diào)系統(tǒng)全面結(jié)合，能夠避免能源的過(guò)度損耗。在配置變頻調(diào)速技術(shù)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)工作者必須結(jié)合具體情況，持續(xù)優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)制度，科學(xué)設(shè)置其運(yùn)行頻率。其操作方式包括：配置冷卻塔風(fēng)機(jī)的變頻系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)整空調(diào)新風(fēng)機(jī)組變頻參數(shù)、廚房排油煙風(fēng)機(jī)需求量等，靈活應(yīng)用變頻控制技術(shù)，然后由此能夠使動(dòng)力設(shè)備輸出能更接近真實(shí)使用需求，減少不必要的耗能。所以，在嚴(yán)格限制暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)用耗能損耗的前提下，能夠保證生態(tài)污染控制在最小范圍內(nèi)。

3.3 增強(qiáng)民用建筑的熱工性能

對(duì)于民用建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，熱工性能覆蓋一些復(fù)雜的內(nèi)容，其作業(yè)空間比較大，例如：建筑物的氣密性、保溫性等?，F(xiàn)今，大部分民用建筑帶來(lái)的熱量一般是利用主體建筑附件的防護(hù)結(jié)構(gòu)給予擴(kuò)散的。主體建筑四周的防護(hù)結(jié)構(gòu)面積一般與熱量傳播速度存在很大的相關(guān)性。并且，建筑物的氣密性和室內(nèi)空間的供暖能源損耗率有直接的相關(guān)性。若室內(nèi)往室外分散的熱能持續(xù)增加，其它熱能通常會(huì)分散到氣密性比較低的區(qū)域，如供暖管道、供風(fēng)管道、門(mén)窗等。這是民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)必須重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)耗能問(wèn)題。所以，設(shè)計(jì)人員必須配置氣密性極強(qiáng)的材料，由此能夠大大降低室內(nèi)空間的熱空氣分散率。同時(shí)，在安裝門(mén)窗期間必須保障氣密性，增強(qiáng)室內(nèi)空間的熱工性能。其操作方式包括：利用送、排風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、連鎖控制，再借助于風(fēng)量平衡法明確合理、有效的控制策略，保證建筑物內(nèi)氣流組織條件可測(cè)、可調(diào)、可控，促使能源損耗得到有效控制，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

3.4 引用采暖技術(shù)完善取暖管道規(guī)劃

供暖管道屬于暖通空調(diào)的一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)成元素，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)期間，必須體現(xiàn)出精簡(jiǎn)、便捷等特點(diǎn)。只有對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，方可大大提高材料的利用率，預(yù)防材料損耗及浪費(fèi)，為下一步進(jìn)行設(shè)備維修做鋪墊。由此來(lái)看，簡(jiǎn)單的取暖管道設(shè)計(jì)，不但能夠增強(qiáng)管道的實(shí)用性，而且能夠盡可能地減少其維護(hù)費(fèi)用，確保經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)提升。

另外，還需要通過(guò)用戶(hù)分?jǐn)偀崃康墓崮Ｊ?，保障各個(gè)建筑空間中的調(diào)溫系統(tǒng)的獨(dú)立啟動(dòng)，促使其調(diào)溫功能不斷增強(qiáng)。由于技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，取暖設(shè)備愈發(fā)成熟和完善，能夠在不同的類(lèi)型建筑物中得到廣泛應(yīng)用[3]。一般來(lái)說(shuō)，適合在高層建筑物中廣泛應(yīng)用的采暖系統(tǒng)包括豎狀分區(qū)系統(tǒng)、供水單管道系統(tǒng)等。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在嚴(yán)格遵循可持續(xù)發(fā)展理念的宏觀背景下，把節(jié)能環(huán)保理念與其全面融合，則是建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要應(yīng)用趨勢(shì)。對(duì)此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須嚴(yán)格限制能源損耗，促進(jìn)資源得到科學(xué)配置，由此能夠逐步增強(qiáng)暖通空調(diào)項(xiàng)目的綜合效益，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展做鋪墊。