程星燦

華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

暖通設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位，通過暖通可以有效調(diào)節(jié)建筑濕度與溫度，使建筑內(nèi)部維持良好的溫度和通風(fēng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。而目前在建筑暖通設(shè)計(jì)中，存在圖紙不完善、缺乏節(jié)能設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)缺乏準(zhǔn)確性等問題。為有效改進(jìn)建筑暖通設(shè)計(jì)，需要堅(jiān)持綠色節(jié)能理念，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)合理選擇熱源，關(guān)注使用清潔能源及可再生能源，科學(xué)構(gòu)建能量回收系統(tǒng)，運(yùn)用多種綠色節(jié)能技術(shù)，以全面提升建筑暖通的綠色環(huán)保性。

1 建筑暖通設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在建筑暖通設(shè)計(jì)期間，不僅要對暖通系統(tǒng)展開詳盡、合理的設(shè)計(jì)，還要全面細(xì)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對暖通系統(tǒng)連接部位作出合理規(guī)劃，保證系統(tǒng)整體無縫銜接。但就目前情況看，很多暖通設(shè)計(jì)圖紙缺乏完善性，主要是比較關(guān)注自有系統(tǒng)設(shè)計(jì)，忽視連接部位設(shè)計(jì)，一些連接部位設(shè)計(jì)缺乏合理性，使暖通系統(tǒng)在施工階段面臨諸多問題，影響施工效率與質(zhì)量[1]。另外，一些建筑暖通設(shè)計(jì)人員會(huì)過多考慮暖通基礎(chǔ)要求及功效，設(shè)計(jì)中依舊保持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及模式，很少滲透節(jié)能設(shè)計(jì)理念，不夠關(guān)注節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員比較關(guān)注按照業(yè)主方提出的功能性或基礎(chǔ)性需求展開設(shè)計(jì)，對節(jié)能設(shè)計(jì)缺乏關(guān)注度。還有一些設(shè)計(jì)人員考慮到節(jié)能設(shè)計(jì)可能增加系統(tǒng)建設(shè)投入成本，為滿足業(yè)主方成本控制需求減少節(jié)能設(shè)計(jì)。目前，暖通設(shè)計(jì)中很多參數(shù)缺乏準(zhǔn)確性，影響系統(tǒng)有效使用。比如公共建筑暖通設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員為迎合甲方的成本控制要求，盲目減少幕墻開窗，不核實(shí)幕墻開窗率，影響自然通風(fēng)效果，導(dǎo)致后期需增加機(jī)械通風(fēng)設(shè)施；或者在公共建筑中，空調(diào)設(shè)備容量及數(shù)量選擇不當(dāng)，導(dǎo)致一些設(shè)備投入使用后出現(xiàn)高負(fù)荷、低效率運(yùn)行狀態(tài)等。

2 基于綠色節(jié)能理念的建筑暖通設(shè)計(jì)原則

以往在建筑暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在諸多不足，包括設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不合理、設(shè)計(jì)存在缺陷、設(shè)計(jì)圖紙不完整等，為有效改善這一現(xiàn)狀，進(jìn)一步提升建筑暖通設(shè)計(jì)水平，體現(xiàn)建筑暖通的綠色節(jié)能性，需要在設(shè)計(jì)中堅(jiān)持基于綠色節(jié)能理念的建筑暖通設(shè)計(jì)原則。首先，在設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持低碳環(huán)保原則，具體就是應(yīng)盡量提升暖通空調(diào)系統(tǒng)中的清潔能源利用率，包括淺層地能、太陽能等，有效減少傳統(tǒng)能源消耗，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中減少對大自然的破壞。其次，在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中要堅(jiān)持協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則。為有效提升建筑暖通系統(tǒng)的綠色性、節(jié)能性，一個(gè)重要途徑就是對暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)所有構(gòu)成元素實(shí)現(xiàn)充分、全面的利用，并使各構(gòu)成元素和相應(yīng)系統(tǒng)保持協(xié)調(diào)配合，在此基礎(chǔ)上使暖通空調(diào)系統(tǒng)自身效能得到充分發(fā)揮。最后，暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中要堅(jiān)持可循環(huán)原則，具體要求暖通空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)期間，要能夠?qū)Ω鞣N資源保持更高的重復(fù)利用率，比如可重點(diǎn)提高暖通空調(diào)系統(tǒng)中廢料以及余熱等循環(huán)利用率。

3 基于綠色節(jié)能理念的建筑暖通設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

3.1 合理選擇熱源

在建筑暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)滲透綠色節(jié)能理念，需要設(shè)計(jì)人員合理選擇暖通系統(tǒng)熱源，如鍋爐房、熱電站、熱泵裝置等。經(jīng)相關(guān)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前空調(diào)暖通系統(tǒng)中地源熱泵熱源和電熱聯(lián)產(chǎn)熱源具有較高的能源效率比，選擇此類熱源有助于提升能源效率，并保持較好的節(jié)能性能，有助于改善環(huán)境質(zhì)量。因?yàn)樾滦蜔嵩此欧诺念w粒物、粉塵等大氣污染物相對較少，所以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可結(jié)合具體情況合理選擇熱源，優(yōu)選新型熱源，更充分地在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中滲透節(jié)能理念。

3.2 注重使用清潔能源與再生能源

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展過程中，建筑工程數(shù)量與規(guī)模持續(xù)增加，使得建筑暖通系統(tǒng)的能源消耗量不斷擴(kuò)大，大量的能源消耗直接影響著自然生態(tài)環(huán)境和人類身體健康。所以，在對建筑暖通系統(tǒng)展開節(jié)能設(shè)計(jì)期間，要優(yōu)選清潔能源、可再生能源，通過整合與優(yōu)化利用這些能源，減少或避免浪費(fèi)資源，引發(fā)資源枯竭問題，促進(jìn)人與自然和諧相處。若建筑物所在地區(qū)可相對充足的供應(yīng)天然氣，暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可通過天然氣制冷制熱設(shè)備對室內(nèi)通風(fēng)以及溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；若建筑物所在地區(qū)陽光充足，則可結(jié)合太陽能制冷制熱技術(shù)展開暖通設(shè)計(jì)；若建筑物所在地區(qū)涉及較多工業(yè)廠房，則可合理地對工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢熱、余熱等實(shí)現(xiàn)重復(fù)循環(huán)利用。

3.3 構(gòu)建能量回收系統(tǒng)

在建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，構(gòu)建能量回收系統(tǒng)有助于縮減暖通系統(tǒng)能源消耗量。將空調(diào)系統(tǒng)和集中供暖系統(tǒng)安裝于智能化建筑物當(dāng)中，有助于提升建筑業(yè)主生活舒適度，但空調(diào)系統(tǒng)及集中供暖系統(tǒng)在運(yùn)行期間對建筑新風(fēng)提出更高要求，在進(jìn)行相關(guān)處理期間，暖通系統(tǒng)會(huì)消耗大量能源，這一環(huán)節(jié)的能源消耗量占到暖通系統(tǒng)的10%[2]。而在暖通系統(tǒng)中構(gòu)建能量回收系統(tǒng)，有助于減少能源消耗，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念。

在炎熱的夏季，空調(diào)建筑系統(tǒng)的排風(fēng)溫度比室外新風(fēng)系統(tǒng)的溫度較低，且室內(nèi)含濕量也相對較低?；诖耍衫门棚L(fēng)余熱回收設(shè)施，對新風(fēng)、排風(fēng)時(shí)因熱量交換而產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收利用。此外，在寒冷的冬季，排風(fēng)溫度比室外新風(fēng)溫度要高，室內(nèi)含濕量也較大，此時(shí)可以利用余熱回收系統(tǒng)對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱和加濕。目前該技術(shù)已經(jīng)成為暖通設(shè)計(jì)中采用較為廣泛的綠色節(jié)能化手段。

3.4 引入蓄冷蓄熱節(jié)能技術(shù)

在建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)用蓄冷蓄熱節(jié)能技術(shù)，可明顯縮減暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗，并可控制系統(tǒng)運(yùn)營環(huán)節(jié)的造價(jià)成本。目前很多城市制定的用電收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中，對不同時(shí)間段制定不同的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用蓄冷蓄熱技術(shù)，可著重在用電低峰期儲(chǔ)存能量，為系統(tǒng)全天運(yùn)轉(zhuǎn)提供充足能源。在建筑暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入蓄冷蓄熱節(jié)能技術(shù)，雖然前期投資相對較高，不過該技術(shù)在后續(xù)應(yīng)用中擁有較大節(jié)能優(yōu)勢，并且能夠顯著降低系統(tǒng)運(yùn)營成本。

3.5 應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)

在綠色節(jié)能理念下改進(jìn)建筑暖通設(shè)計(jì)，可積極應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用中，可結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下提出的不同空調(diào)負(fù)荷需求，如在太陽輻射、室內(nèi)人員數(shù)量、室內(nèi)外溫差等因素出現(xiàn)改變情況下，空調(diào)系統(tǒng)可智能、自動(dòng)的變頻調(diào)節(jié)冷水機(jī)組、水泵與風(fēng)機(jī)的工作功率，進(jìn)而有效減少能源消耗與浪費(fèi)，并可同步滿足建筑內(nèi)溫度調(diào)節(jié)要求。經(jīng)相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可獲得良好的節(jié)能效果，一般可節(jié)約能源30%～40%[3]。比如可在暖通系統(tǒng)中應(yīng)用冷凍水泵，也就是在中央空調(diào)的制冷系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)水泵容量主要參考滿住率和高溫度，并要求包含10%冷凍富余量。

對于暖通空調(diào)系統(tǒng)，如果系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷明顯超出實(shí)際需求很多，則會(huì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的能源利用出現(xiàn)極大浪費(fèi)。而采用變頻技術(shù)，可以對水泵和冷水機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化與智能化調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)按照實(shí)際需求調(diào)控運(yùn)行負(fù)荷的目標(biāo)，這對提升能源利用率和降低能源浪費(fèi)具有顯著作用。此外，應(yīng)用變頻技術(shù)利于實(shí)現(xiàn)不同能耗設(shè)備的獨(dú)立運(yùn)行，操作者可以依據(jù)需求對某一設(shè)備的運(yùn)行頻率進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，而又不改變其他設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而有效提升了設(shè)計(jì)水平。實(shí)踐已經(jīng)證明，變頻調(diào)速技術(shù)從長遠(yuǎn)來看帶來的經(jīng)濟(jì)效益將非常可觀。

3.6 采用低溫送風(fēng)和大溫差的方式

不論采取哪種制熱制冷源，空調(diào)的送風(fēng)方式是固定的，即通過空氣處理機(jī)組將控制的溫度送到房間內(nèi)，溫度的變化主要是在送風(fēng)的過程中體現(xiàn)的。一般情況下，空調(diào)在送風(fēng)時(shí)溫度會(huì)保持在10°左右，但是對于冬季，溫度本身就偏低，送風(fēng)時(shí)要將其加熱，需要消耗能量。如果可以降低送風(fēng)的溫度，所需要的能量就會(huì)大大減少。在降低溫度的同時(shí)，為了避免用戶使用時(shí)的不適，還可以減小送風(fēng)量，使能源消耗得更少。低溫送風(fēng)空調(diào)成本較小，所需空間較小，在實(shí)踐中多有應(yīng)用?？照{(diào)送風(fēng)方式還可以根據(jù)氣候的不同來改進(jìn)。冬季室外的冷空氣具有溫度低、濕度低的特點(diǎn)，可以充分利用這種特點(diǎn)使其與室內(nèi)濕熱的空氣交換，達(dá)到改善室內(nèi)環(huán)境、提高空氣質(zhì)量、降低室內(nèi)溫度的作用。夏季夜間的空氣涼爽宜人，可以與室內(nèi)的空氣交換，將室內(nèi)的熱量帶走，利用自然環(huán)境達(dá)到節(jié)能的目的。

降低輸送體系動(dòng)力消耗，優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行管控建筑工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐階段中，應(yīng)采用有效的動(dòng)力能耗節(jié)約策略，可提升暖通空調(diào)冷凍水體系與冷卻水體系的實(shí)踐運(yùn)行溫差，也就是水系統(tǒng)應(yīng)用大溫差方式，進(jìn)而降低水量，節(jié)約輸送耗能，并降低管徑，實(shí)現(xiàn)良好的投資節(jié)約目標(biāo)。由于風(fēng)機(jī)與水泵的能量消耗同管路體系流速立方為正比例關(guān)系，因此可利用低流速實(shí)現(xiàn)良好節(jié)能目標(biāo)，并利于水力工況實(shí)現(xiàn)良好的穩(wěn)定性水平。通常來講，利用水輸送熱量以及冷量的消耗能量水平較空氣輸送低，同時(shí)傳送等量熱量以及冷量應(yīng)用水管管徑較風(fēng)管小，占據(jù)空間也不大，為此，應(yīng)科學(xué)利用高效率傳送載能介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能目標(biāo)。暖通節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行階段中，還應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)督管控，做好節(jié)能管理，實(shí)現(xiàn)管控模式缺陷、能源設(shè)計(jì)自身不合理等環(huán)節(jié)的良好彌補(bǔ)。只有強(qiáng)化對各類運(yùn)行設(shè)備的管理控制，方能令能源應(yīng)用更為節(jié)約并精確消耗。

3.7 科學(xué)應(yīng)用分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供技術(shù)

基于熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展而來的燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)，屬于一種新型能源供應(yīng)方式，為分布式能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)的機(jī)組體型比較小，可分散布局在用戶周邊，共同為用戶供電、供熱、供冷，并可綜合梯級(jí)利用能源，對能源轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了集成化利用。該系統(tǒng)能夠滿足一個(gè)區(qū)域或建筑供熱、供冷、供電三種需求，應(yīng)用中可梯級(jí)利用能量。經(jīng)研究，其能源利用率超過80%，同時(shí)該系統(tǒng)在運(yùn)行中可有效減少粉塵、硫氧化物、氮氧化物、固體廢棄物等排放量，一旦遇到突發(fā)事件，還可靈活、安全地供電，目前在國際上應(yīng)用非常廣泛。

3.8 采取風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化措施

建筑當(dāng)中所設(shè)計(jì)的風(fēng)系統(tǒng)主要為通風(fēng)系統(tǒng)、調(diào)風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范要求，建筑物室內(nèi)要嚴(yán)格控制空氣中二氧化碳濃度，確保濃度在一定范圍內(nèi)，以維護(hù)業(yè)主生命安全，所以在暖通設(shè)計(jì)過程中要重點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)風(fēng)系統(tǒng)。針對設(shè)置有多個(gè)不同區(qū)域、具有較強(qiáng)分散性、建筑面積大且人員密度高的公共建筑內(nèi)部，比較適合設(shè)計(jì)全空氣空調(diào)系統(tǒng)，以此可有效減少通風(fēng)能耗；針對超高層建筑或高層建筑，比較適合設(shè)計(jì)分層空調(diào)系統(tǒng)。由于使用空調(diào)系統(tǒng)會(huì)使建筑能耗量明顯增加，因此在建筑暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可重點(diǎn)結(jié)合建筑實(shí)際情況以及設(shè)計(jì)要求，適當(dāng)擴(kuò)大建筑物的自然通風(fēng)面積。

4 結(jié)束語

當(dāng)前的建筑暖通設(shè)計(jì)還存在諸多不足，一定程度上影響著系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果與質(zhì)量。通過對目前暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行深入分析，建議在系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)滲透綠色節(jié)能理念，使暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)不斷提升實(shí)效性?；诰G色節(jié)能理念展開建筑暖通設(shè)計(jì)，還要注意考慮系統(tǒng)特征及設(shè)計(jì)要求，保證暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理與全面，為系統(tǒng)后續(xù)正常、高效的投入使用奠定基礎(chǔ)。