新型节能技术及材料在民用建筑暖通设计中的应用

景海东 兰州创美市政设计院有限责任公司工程师

随着现代科学技术的不断发展与不断进步，绿色环保的设计思想已经深入人心。绿色建筑是一种建筑设计思想，已经受到了国家和社会的高度重视。空调系统在民用建筑中能耗最高，是控制和调整民用建筑物舒适度的关键，因此，实现绿色建筑节能和降耗在一定气候条件下的绿色建筑安装工程中具有非常重要的意义。暖通设计是现代城市环境中进行建筑设计的关键，给人们提供了舒适的生活环境，但也给城市和地区带来了大量的能源消耗，需要科学规划暖通设备。

1 民用建筑暖通设计现状

在暖通空调综合体设计的节能处理中，需要充分利用新的节能资源，对暖通空调结构进行整体规划。

一方面，民用建筑暖通设计具有长期、连续供热的特点。供暖期可采用区域关联式的暖通空调设计方法，以减少民用采暖过程中的热量损失。在整个区域供热通风工程的实施过程中，设计人员将M和N的单独供热方案改为集中供热通风，分别对应M和N两种区域供能方式，因此，在引入暖通装置集中供能的情况下，M和N可以在实现集中供能的同时接收空调管道输送的热能，避免了传统单一暖通装置存在的区域供应水平低的问题。

另一方面，新型节能环保管理技术正被广泛运用于公共建筑中的空调设计中，应充分考虑到暖通空调的供水管理渠道与居民日常使用的供水管理差异。一般情况下，暖通式空调的使用季节主要集中于秋、冬两季，如果把住宅热水供冷空气管道与生活热水管道都设计在同一个地点，住宅热水的使用必须经过一个大规模循环的过程才能完成资源输送，这就会直接导致水资源的大量流失[1]。

2 节能设计理念下民用建筑暖通空调设计原则

在暖通空调系统中增加新的功能时，设计者必须纠正对暖通空调系统的误解，形成正确的设计理念对暖通空调系统的优化设计至关重要。采暖通风系统可以在日常使用中发挥作用，在日常使用中，暖通系统发挥出的通风及排烟功能使室内空气质量不会受到影响。在采暖通风系统的设计中，应注重系统需求、优化设计活动、寻找新的设计思路，同时也需要将这三个方面结合起来，解决设计工作中的暖通空调问题。然而，暖通空调系统的发展并没有随着暖通空调设计新概念的提出而停止，设计人员也有了新的设计研究方向。新的空调系统原材料提高了暖通空调系统的应用效果，许多节能技术可以解决暖通空调设备能耗高的问题。以下就节能设计理念下民用建筑暖通空调设计原则进行讨论以及分析。

2.1 低碳设计原则

低碳设计原则是民用建筑暖通装置节能设计的首要目标。低碳排放的原则是既要满足空调系统的节能要求，又不能对环境造成污染，从而达到绿色、环保、生态统一的效果。低碳建筑的原则实际上给民用建筑暖通设计增加了限制，空调的型号要符合节能的理念。此外，低碳设计原则还对空调建筑设计的材料选择和施工工艺提出了具体要求，为民用建筑空调系统的节能提供了重要保障。

2.2 协调设计原则

建筑节能应坚持以协调为中心原则。民用建筑的通风系统结构并不复杂，但要全面实施民用建筑暖通安装的节能工程，除了要掌握暖通空调内部结构的施工外，还需要协调结构之间的联系。暖通装置节能设计完成后，其内部系统能更好地发挥作用，适应民用建筑所处的环境[2]。

2.3 可循环原则

循环利用的原则符合节能要求，是实现节能最直接、有效的途径。民用建筑暖通空调可以通过能源和资源的再利用来实现节能，因此，民用建筑空调装置的节能设计是基于循环设计原理，建立回收系统，进一步对空调装置产生的废弃物和能量进行回收利用，以达到节约成本的目的。

3 民用暖通空调系统运行中存在的问题

3.1 公众对暖通空调系统作用认识不清

一般来说，人们都认为控制中央空调的标准是固定不变的。实际上，要想提高暖通系统的舒适度，必须关注环境的适宜性。暖通系统室内外温差大，降低了我们对于环境和自然条件变化的适应能力，以及自我抵御能力的水平。

3.2 民用建筑暖通空调设计方面的不足

通常情况下，暖通系统的设计直接决定了暖通系统节能性的好坏。实践证明，一些设计部门和设计人员对其不够重视，增加了建设系统的投资和运行能耗，造成了严重超标。公共建筑空调能耗占建筑总能耗的60%左右，如果不加强对设计的管理，将会导致重大的资源损失[3]。

3.3 系统的运行管理

严格的设计控制通常不能保证空调系统的整体效率。运行过程能耗低，特别是市场上的一些空调系统，虽然表面上非常完善，具有集成化和季节性转换功能，但仍不能达到理想的节能效果。而且，不同管理者对同一系统设备的管理能耗也有很大差异，有的甚至不足50%。

3.4 新型空调、新节能技术的开发和控制

可以采用一种新的空调系统管理制度、合适的空调设备、新的管理手段以及其他措施，提高空调的供暖舒适度，极大地减少能耗。目前，虽然我国已经针对新一代暖通模型及其管理和控制技术进行了多年研究，理论与实践成果相对稳定和成熟，取得了一定的进展，但是工业化趋势尚未完全形成，主要原因之一就是我国地方政府部门缺乏有力的资金支持。

4 民用建筑暖通设计中新型节能技术与材料的应用

4.1 热泵技术

热泵被广泛应用于暖通空调。热泵将自然界中的空气、水、地热等低温热能作为热源，通过压缩机将低温热能转化为高温热能，指出地源热泵系统的能量来源于地面，因此，该技术的设计可以有效降低暖通空调的能耗，减少对环境的影响。

热泵技术的主要优点在于：它可以长时间综合利用河流、湖泊、城镇污水以及其他重要的大型土地产生的低温热能；热泵具有较强的节能效果，可以最大限度地利用石油和天然气；热泵技术在加热和制冷过程中具有双重功能，可同时在冷、热环境下工作。此外，热泵技术的应用有效减少了能源的消耗，限制了二氧化碳的排放，减少了有害气体对环境造成的污染。热泵技术为社会创造了巨大的效益，为国家在节约能耗等方面做出了巨大的贡献，拥有广阔的发展前景。

4.2 排风余热回收技术

由于夏季空调的作用和夏季室内气温的影响，室内空气湿度与室外相比较低。如果此时想降低新鲜空气的温度和湿度，可以利用热回收装置进行冷热交换。这种方法可以湿润新鲜空气，因此，在夏季和冬季可以采用合理的热利用方法来湿润新鲜空气，充分利用设备热量。

废气热回收技术不但能广泛应用于家庭、大型办公室，而且还可以应用于建筑工程的其它领域。从经济效益和对空气质量的影响来看，废气热回收技术拥有广阔的前景。这项技术目前在我国的推广实施还只是处于刚刚起步的阶段，但这项技术有很大的影响，因此要想充分发挥这项技术的功能作用，就必须加强对这项技术的科学研究和应用。

4.3 变流量技术

空调负荷的变化要小于实际负荷的变化，因此暖通空调设计应以气象为依据条件，冷热源的载体是水和空气，它们也会随着负荷的变化而变化。此时，系统必须采取有效的动态流量控制，以保证其能够满足各种负荷的需要，实现节能目标，为暖通空调技术的应用提供良好的基础。

4.4 蓄能空调技术

虽然节能空调技术已经非常成熟，并得到了一定程度的应用，但目前还不能达到直接节能的目的，这主要是因为储能空调仍是一种广义的节能手段，其实际作用就在于它能有效地减少能源生产量。由于夏季空气污染所占比重较大，部分城市夏季暖通装置的能源负荷已达到社会能源消费的50%以上。因此，在暖通空调系统中应用储能技术，可以有效地移峰填谷，在一定程度上解决城市用电的问题。

4.5 建筑热电冷三联供技术

建筑热、电、冷三联供技术是将天然气生产过程中产生的低温热能转换为冷热源，以实现能源的高效利用。这项技术可以通过建立独立的生产线来解决电力负荷问题，既能保证用电安全，又减少了运输中的用电损耗，有效地解决了空调能耗高的问题。这项技术能够帮助需要稳定电负荷、热负荷的建筑提高经济效益和环保效益。

4.6 变频调速节能设计方法

可根据民用建筑暖通应用的实际需要调整变频调速的能源结构，保证空调运行效率、降低能耗。实践证明，风机、发动机、水泵等的能耗占公共建筑总能耗的20%，而频率管理技术的应用可以有效地解决这一问题。变频调速管理技术还可以根据空调的实际需要调节设备的工作频率，为了降低暖通空调系统的能耗，必须进行合理的加热速度控制。

5 结语

综上所述，分析新型节能技术和材料在暖通装置建筑设计中的应用，对未来社会规划具有重要作用。在此基础上要提高节能新技术、新材料的效益，就必须在暖通空调总体设计和暖通空调的应用调节中注重技术的应用和资源的加工，实现城市资源的综合利用。因此在民用建筑暖通设施设计中应用节能新技术、新材料，将是提高社会资源利用率的科学实践策略。