劉春暉

（甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在功能性建筑需求量不斷增加的情況下，大空間建筑得到了更多的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著更加嚴(yán)苛的施工要求。暖通空調(diào)系統(tǒng)作為大空間建筑的重要系統(tǒng)之一，其設(shè)計(jì)質(zhì)量和節(jié)能效果將直接影響建筑建成后的使用效果，因而扎實(shí)做好大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，尤其是節(jié)能方面的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。基于此，本文介紹了大空間建筑的特點(diǎn)，分析了大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的目的和需要遵循的理念，最后從冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)、清潔能源應(yīng)用設(shè)計(jì)以及變頻系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)三方面探討了大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)，以供參考。

1 大空間建筑的特點(diǎn)

與常規(guī)建筑相比，大空間建筑具有以下顯著特點(diǎn)：第一，大空間建筑的內(nèi)部通常擁有較高的高度和較大的空間，可以在室內(nèi)形成一定的溫度差異梯度，模擬外部的風(fēng)速變化等，這些都會(huì)對建筑室內(nèi)的溫度和空氣流通產(chǎn)生影響。第二，由于大空間建筑在使用階段會(huì)出現(xiàn)人員數(shù)量較多且較為集中的情況，尤其是大型的體育場館、音樂廳、劇院等，其進(jìn)出通道會(huì)較多，因此大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷也會(huì)相應(yīng)集中，要根據(jù)實(shí)際情況做好制冷、供暖、通風(fēng)，以上均對大空間建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)苛的要求[1]。第三，大空間建筑的不同功能分區(qū)較多，其暖通空調(diào)系統(tǒng)的需求也不盡相同，比如劇場的外立面通常比較小，為了保證通風(fēng)必須采用暖通空調(diào)加強(qiáng)新鮮空氣集中供給，因而針對暖通空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)要求會(huì)較高。

2 大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)目的

2.1 減少能源浪費(fèi)，提高設(shè)計(jì)水平

目前，在建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)和貫徹落實(shí)環(huán)境保護(hù)的背景下，對多項(xiàng)能源使用標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo)提出了新的要求。對于大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)而言，作為建筑中不可或缺的重要組成部分，在滿足供暖、通風(fēng)需求方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2]。但是，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，會(huì)不可避免地消耗一定量的能源并形成一些溫室氣體，這與現(xiàn)階段要求的節(jié)能型城市發(fā)展理念并不相符。倘若在大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中融入節(jié)能和綠色環(huán)保，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，科學(xué)選用施工技術(shù)，就能夠降低暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的能源消耗，從而促進(jìn)大空間建筑的設(shè)計(jì)水平。如表1所示，加強(qiáng)大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，可以在多環(huán)節(jié)減少能源消耗。

表1 某大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用效果數(shù)據(jù)

2.2 做到可持續(xù)發(fā)展，符合社會(huì)發(fā)展趨勢

現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展迅速，對功能性建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)也提出了更高要求，加之建筑行業(yè)在新型施工技術(shù)和施工理念方面取得了一定的成果，因而針對大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。借助暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，可以改善建筑室內(nèi)的空氣質(zhì)量、長期保持建筑室內(nèi)的溫度和濕度，保障人們使用大空間建筑的舒適度。但隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)使用頻率的不斷增加，環(huán)境污染問題也隨之而來。對此，為落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念，符合社會(huì)發(fā)展趨勢，提高能源實(shí)際利用效率，加強(qiáng)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)就成為了大空間建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，這對于建筑行業(yè)真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。只有具備節(jié)能、綠色、環(huán)保效果的大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)，才能滿足可持續(xù)發(fā)展理念的社會(huì)需求。

3 大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)理念

3.1 低碳設(shè)計(jì)理念

目前，大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)中最為常見的問題之一就是碳排放過量。為有效解決此類問題，在最大限度上減少建筑碳排放，要在實(shí)際的大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中嚴(yán)格遵循低碳設(shè)計(jì)理念。低碳設(shè)計(jì)主要是通過持續(xù)減少大空間建筑的暖通空調(diào)能耗使用量，在避免環(huán)境污染問題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，并且使周圍環(huán)境與大空間建筑更加和諧。另外，遵循低碳設(shè)計(jì)理念可以針對大空間暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)起到相應(yīng)的約束作用，一旦違反此項(xiàng)理念或是在節(jié)能設(shè)計(jì)中未能有效遵循該理念，則可能出現(xiàn)不滿足大空間建筑節(jié)能管理要求的情況。因此，為確保大空間建筑節(jié)能設(shè)計(jì)能夠取得良好效果，在設(shè)計(jì)階段要對材料選用、施工技術(shù)選用等給予更多重視，在后續(xù)的工作中要始終遵循低碳理念。

3.2 可循環(huán)設(shè)計(jì)理念

在大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)階段，要從多方面、多角度考慮和分析施工階段可能使用的多種材料，并且注重施工材料浪費(fèi)及施工材料剩余等情況。倘若針對剩余的施工材料未能加強(qiáng)合理性設(shè)計(jì)與利用，不僅會(huì)增加設(shè)計(jì)和施工建造的多環(huán)節(jié)成本，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生程度不一的污染問題。據(jù)此，大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要在工作期間遵循可循環(huán)設(shè)計(jì)理念，以實(shí)現(xiàn)不同施工材料、不同能源的可循環(huán)利用，從源頭上減少材料和能源的浪費(fèi)[3]。

3.3 協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)理念

從暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用角度分析，在大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，要以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，遵循協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)理念，即全面、系統(tǒng)分析暖通系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)效果。由于前述三個(gè)系統(tǒng)共同屬于暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，在不同的實(shí)際情況下或是不同的應(yīng)用場景中需要各自發(fā)揮應(yīng)有的功能和作用，才能保證大空間建筑的整體使用效果。因此，節(jié)能設(shè)計(jì)階段要對前述三個(gè)系統(tǒng)處于不同情況下的配置關(guān)系予以協(xié)調(diào)化處理，只有確保三個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行與相互協(xié)調(diào)支撐，才能為大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)，從而促使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平實(shí)現(xiàn)全面提升。

4 大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)過程中，冷熱水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)（見圖1所示）十分關(guān)鍵。要想充分體現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)的良好效果，就必須加強(qiáng)冷熱水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，使冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的協(xié)調(diào)支撐關(guān)系。對此，節(jié)能設(shè)計(jì)人員可以利用溫度差，使溫度差在供回水與冷凍水之間發(fā)揮節(jié)能作用，一方面能夠保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，另一方面可以有效降低能源消耗，如圖1所示。另外，節(jié)能設(shè)計(jì)人員可以嘗試選用閉式循環(huán)模式，使冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際使用階段縮減運(yùn)行時(shí)間以降低能耗[4]?，F(xiàn)階段，在多數(shù)地區(qū)的大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)中，一般會(huì)選用一泵到底模式以優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果，能夠有效縮減系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生能源消耗成本，從而確保暖通空調(diào)工程的綜合使用成效。除此之外，節(jié)能設(shè)計(jì)要根據(jù)大空間建筑的所處地區(qū)情況，如地理?xiàng)l件、氣候特征等組織展開合理性設(shè)計(jì)，以此保障冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

圖1 冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)示意圖

4.2 清潔能源應(yīng)用設(shè)計(jì)

從節(jié)能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，以大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)需求為核心，加強(qiáng)清潔能源，尤其是太陽能的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用，可以真正達(dá)成節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。對此，大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以從兩種形式出發(fā)，一種為主動(dòng)式，另一種為被動(dòng)式，以完成節(jié)能設(shè)計(jì)下的太陽能供暖系統(tǒng)，如圖2所示。針對供冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)也可以使用兩種方法，即利用太陽能作為驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置的能源，以此達(dá)到供冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)的節(jié)能設(shè)計(jì)目的，減少太陽能產(chǎn)生的熱量損耗；或是直接利用太陽能的熱量，實(shí)現(xiàn)吸收式制冷，并在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到降低大空間建筑室內(nèi)溫度的節(jié)能設(shè)計(jì)目的。利用清潔能源完成供冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面不會(huì)消耗過多的其他能源，可以在源頭上實(shí)現(xiàn)減少能源消耗量；另一方面供冷系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)階段產(chǎn)生的噪音會(huì)較小，可以避免出現(xiàn)較大的噪聲污染，不會(huì)影響人們正常使用大空間建筑[5]。此外，利用太陽能對大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供暖與供冷節(jié)能設(shè)計(jì)，還能夠節(jié)約一定量的施工成本，有助于保障大空間建筑的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 暖通系統(tǒng)太陽能節(jié)能設(shè)計(jì)示意圖

4.3 變頻系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

變頻技術(shù)已經(jīng)是大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，正是由于變頻系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，才能從全方位、多角度處理暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用問題和滿足大空間建筑的多樣化使用需求，從源頭上降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，避免能源消耗大幅提升。從暖通空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)使用情況可以看出，該系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)械設(shè)備，如水泵供電裝置，能源消耗量在大空間建筑的總體能源消耗量中占比20%左右，倘若沒有加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)，則容易由此加大能源消耗問題，不利于暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)。為避免前述情況發(fā)生，節(jié)能設(shè)計(jì)中要合理化、科學(xué)化、高效化應(yīng)用變頻技術(shù)，改善能源消耗嚴(yán)重的實(shí)際問題。應(yīng)用變頻技術(shù)的過程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際情況，優(yōu)化變頻系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制、提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的完整性，針對不同速率加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備管理和控制。這樣不但能夠確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效能，還可以實(shí)現(xiàn)針對能源消耗嚴(yán)重問題的全面控制，從而滿足大空間建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)要求[6]。因此，在設(shè)計(jì)大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的過程中，加強(qiáng)變頻技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對于保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果和減少能源消耗有著不可忽視的重要作用。

5 結(jié)束語

總之，為保證大空間建筑的使用效果，滿足節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的相關(guān)要求，在設(shè)計(jì)階段針對大空間建筑做好節(jié)能方面的管控意義重大。要想扎實(shí)做好節(jié)能設(shè)計(jì)，特別是大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，必須要遵循低碳設(shè)計(jì)、可循環(huán)設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)等理念，科學(xué)、系統(tǒng)、全面分析大空間建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，最大程度在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到減少能源消耗的目的，在滿足大空間建筑采暖、通風(fēng)需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和降本增效的設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，本文提出，要充分考慮大空間建筑的特點(diǎn)和暖通空調(diào)系統(tǒng)使用要求，加強(qiáng)冷熱水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)、清潔能源、變頻技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，使節(jié)能理念和綠色環(huán)保理念體現(xiàn)在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上。