建筑暖通設(shè)計(jì)中新型節(jié)能設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用與體現(xiàn)

常國(guó)成 中鐵建工集團(tuán)有限公司北京分公司

一、建筑暖通新型節(jié)能設(shè)計(jì)理念

現(xiàn)代物質(zhì)生產(chǎn)和社會(huì)生產(chǎn)的日益快速健康發(fā)展，人們生活質(zhì)量意識(shí)的持續(xù)快速進(jìn)步，足以使許多傳統(tǒng)建筑難以滿足新節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的理念。只有充分適應(yīng)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)大發(fā)展、順應(yīng)未來(lái)低碳生活理念、積極倡導(dǎo)采用新型節(jié)能建筑設(shè)計(jì)理念，才能充分滿足現(xiàn)代城市人對(duì)現(xiàn)代建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的更高標(biāo)準(zhǔn)和要求。首先，在節(jié)能理念上，我國(guó)首先應(yīng)該清醒和正確地認(rèn)識(shí)到，只有真正保證個(gè)人能夠與周?chē)淖匀画h(huán)境和諧相處，才能真正保證我國(guó)未來(lái)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，在節(jié)能建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)和采暖空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要更加積極、準(zhǔn)確地體現(xiàn)保護(hù)自然環(huán)境的基本理念，并將如何保護(hù)生態(tài)環(huán)境資源作為一個(gè)基本而重要的建筑設(shè)計(jì)和規(guī)劃理念，納入相關(guān)項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)中；其次，要充分注意建筑各耗能部分在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中形成的空調(diào)系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)，確保整個(gè)建筑暖通空調(diào)機(jī)組的安全穩(wěn)定；最后，合理的控制成本也是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要考慮的一個(gè)非常重要的因素，以最大限度地減少用戶對(duì)室內(nèi)能耗的不必要浪費(fèi)，充分體現(xiàn)追求綠色節(jié)能的發(fā)展理念，確保建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的健康和安全。

二、新型節(jié)能設(shè)計(jì)理念在建筑暖通設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用及體現(xiàn)

（一）積極應(yīng)用地源熱泵技術(shù)

地源熱泵設(shè)備主要是指利用地冷直接將中低品位熱源自動(dòng)加熱轉(zhuǎn)化為低品位熱源和高品位熱源的熱泵設(shè)備裝置。目前，主要用于有效替代和利用天然地下水、水庫(kù)水等各類(lèi)優(yōu)質(zhì)地下水資源，以河流、湖泊、海水等液體源的優(yōu)質(zhì)人工土壤源熱為主要地面冷熱源。土壤源熱泵系統(tǒng)的基本性能參數(shù)也大致可分為三種常見(jiàn)的換熱器類(lèi)型，包括埋管式、地下熱水源式和地下及地表水源式換熱器。其中，地埋管換熱地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)在熱力工程中的應(yīng)用研究是目前最深入、最成熟、最廣泛的，其其主要技術(shù)結(jié)構(gòu)是由主換熱器和地下埋管換熱器組成。通過(guò)熱循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行熱交換，可以實(shí)現(xiàn)快速傳熱，實(shí)現(xiàn)循環(huán)傳熱。在冬季寒冷時(shí)，地源熱泵機(jī)組能充分吸收地下產(chǎn)生的大部分熱量，并將能量均勻地傳遞到每棟建筑，為建筑供暖創(chuàng)造條件；另一種場(chǎng)源熱泵設(shè)備可以充分吸收每棟建筑內(nèi)部散發(fā)的大部分熱量，從而適當(dāng)降低這些建筑表面的溫度。一般來(lái)說(shuō)，地源熱泵產(chǎn)品的主要功能有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，熱源可以回收和再生，也就是說(shuō)，正因?yàn)槿绱耍旧鲜亲罱K產(chǎn)品，可以重復(fù)利用其所有可持續(xù)的可再生熱能，真正實(shí)現(xiàn)其兩個(gè)基本功能之一：夏季自動(dòng)快速冷卻，冬季自動(dòng)加熱；二是可以兼顧環(huán)保節(jié)能和環(huán)保節(jié)能，即其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)有的人類(lèi)自然環(huán)境資源帶來(lái)的污染相對(duì)較小，甚至基本沒(méi)有潛在的污染，能同時(shí)節(jié)約大量可利用的清潔電能資源和能源消耗。

（二）積極應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)

變頻調(diào)速、高效、環(huán)保、節(jié)能熱泵技術(shù)主要是指利用太陽(yáng)能熱泵的技術(shù)方法，是指當(dāng)室內(nèi)溫差和室內(nèi)外地溫異常升高時(shí)，陽(yáng)光和熱光通過(guò)變頻大功率水泵變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，各種外部環(huán)境因素發(fā)生變化，或由于一些與環(huán)境有關(guān)的物理或人為變化等多種因素，導(dǎo)致室外室內(nèi)或暖通空調(diào)機(jī)組的室外熱負(fù)荷突然異常增加，變頻系統(tǒng)采用大功率變頻調(diào)速功率調(diào)控設(shè)備和大功率變頻大功率風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)室外熱負(fù)荷急劇增加引起的室外溫度的實(shí)際負(fù)荷，逐步降低室外能源的實(shí)際浪費(fèi)負(fù)荷，該技術(shù)可以有效地逐步降低室外能源的實(shí)際消耗負(fù)荷。鑒于當(dāng)前實(shí)際運(yùn)營(yíng)階段整個(gè)建筑行業(yè)的實(shí)際能源狀況，變頻建筑綜合節(jié)能建筑系統(tǒng)本身的技術(shù)方案確實(shí)會(huì)有很好的發(fā)展前景，施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能的技術(shù)推廣和作用非常積極和明顯，年綜合平均能耗和實(shí)際能耗的年均節(jié)約率將至少達(dá)到45%左右。目前，我國(guó)大多數(shù)中小型建筑工程公司通過(guò)加強(qiáng)內(nèi)部節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)和改造，以及相關(guān)工程設(shè)備的設(shè)備改進(jìn)，利用自己的技術(shù)開(kāi)展變頻施工技術(shù)，可以更直接、更有效地用于加強(qiáng)我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目效果的評(píng)估和論證，有效提高經(jīng)濟(jì)效益，避免額外的能源消耗和經(jīng)濟(jì)成本增加等社會(huì)能源投資過(guò)多。例如，在確保冷凍水泵在冬季全年正常高效運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，剩余水量通常需要根據(jù)其設(shè)計(jì)溫度標(biāo)準(zhǔn)保持在12%左右。如果冷凍水泵全年正常、連續(xù)、高效地運(yùn)行，則全年始終保持最大冷凍水流量，而在冬季，由于秋冬溫差較小，通常需要確保實(shí)際負(fù)載水溫略低于冬季計(jì)劃的最高負(fù)載溫度。在設(shè)計(jì)冬季最高冷凍水溫度時(shí)，水泵負(fù)荷水溫的調(diào)節(jié)范圍通常僅維持在零下8℃左右。如果水泵機(jī)組要在整個(gè)冬季持續(xù)高效運(yùn)行，制冷運(yùn)行過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致能量不斷增加，電能消耗高，那么在冬季可能會(huì)出現(xiàn)大量能源和電能浪費(fèi)的尷尬問(wèn)題。采用智能變頻技術(shù)的節(jié)能水處理系統(tǒng)技術(shù)，能及時(shí)、良好地有效改善和解決這兩大矛盾，并能及時(shí)實(shí)現(xiàn)冰箱水泵流量的智能變頻智能管理，在很大程度上，它有效地避免了一個(gè)令人尷尬的矛盾現(xiàn)象，即浪費(fèi)大量的能量，并因加速而耗盡。

（三）積極應(yīng)用余熱循環(huán)技術(shù)

近年來(lái)，余熱發(fā)電高效循環(huán)水處理應(yīng)用技術(shù)已逐步應(yīng)用于建筑暖通工程和給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。作為一種節(jié)能高效的新型節(jié)能建筑設(shè)計(jì)和余熱循環(huán)節(jié)能技術(shù)，在系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用余熱高效循環(huán)設(shè)計(jì)和節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)，可以真正達(dá)到有效降低建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中建筑能耗的程度，并能有效減少建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)本身造成的建筑環(huán)境和室外空氣污染。熱循環(huán)與余熱回收節(jié)能技術(shù)原理是指建筑基于熱循環(huán)或傳熱的循環(huán)原理，通過(guò)直接加熱和組合，形成熱循環(huán)利用系統(tǒng)，從而整個(gè)建筑余熱的最終熱源可以更順暢地從房屋內(nèi)的任何供暖部分組合，或直接或轉(zhuǎn)移或加熱到其室內(nèi)或其他部分。在國(guó)外許多大型反應(yīng)堆工程建設(shè)方案中，電力系統(tǒng)、熱液輸送循環(huán)等操作系統(tǒng)往往包括許多不同操作類(lèi)型組成的液體循環(huán)回路，它可以完全避免運(yùn)行循環(huán)過(guò)程中各種放射性同位素對(duì)回路設(shè)計(jì)中的熱液輸送循環(huán)可能產(chǎn)生的輻射影響，如反應(yīng)堆內(nèi)的熱流體輸送，防止反應(yīng)堆動(dòng)力回路中嚴(yán)重的輻射污染安全問(wèn)題造成的悲劇再次發(fā)生。在暖通空調(diào)系統(tǒng)工程建設(shè)中，通過(guò)回收利用系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，還可以有效降低整個(gè)系統(tǒng)的熱資源消耗，這將更有利于暖通空調(diào)系統(tǒng)的供暖和熱環(huán)境質(zhì)量，可謂一舉兩得。

（四）優(yōu)化利用清潔及可再生能源

在暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的施工工藝設(shè)計(jì)中，施工組織單位應(yīng)積極引導(dǎo)和落實(shí)能源綠色理念，并加強(qiáng)在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中充分有效地利用節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。首先，在系統(tǒng)能源類(lèi)型設(shè)計(jì)目標(biāo)選擇的基礎(chǔ)上，積極轉(zhuǎn)變節(jié)能降耗設(shè)計(jì)的發(fā)展思路。考慮到當(dāng)前我國(guó)嚴(yán)重的環(huán)境污染天氣現(xiàn)象，以及全面反映社會(huì)能源供需矛盾的各種熱點(diǎn)問(wèn)題和考慮，能源目標(biāo)選擇方法的設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重于服務(wù)于清潔燃料或具有可持續(xù)可再生經(jīng)濟(jì)最顯著特征的傳統(tǒng)能源的使用。本次設(shè)計(jì)預(yù)期的節(jié)能效果將體現(xiàn)在，它不僅可以完美地突出節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)品在高效、環(huán)保方面獨(dú)特的技術(shù)功能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也有效避免了過(guò)度浪費(fèi)資源所帶來(lái)的不可避免的節(jié)能弊端。在這些新型高效能源設(shè)備的大力支持下，建筑工程暖通空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)健康、深入、持久的高效發(fā)展，真正為我國(guó)建筑工程體系生命周期的延長(zhǎng)和建筑工程質(zhì)量的整體優(yōu)化發(fā)展提供一定可靠的技術(shù)儲(chǔ)備支持。同時(shí)，在室內(nèi)暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體實(shí)施過(guò)程管理中，施工服務(wù)單位需要進(jìn)一步積極探索和引進(jìn)各種環(huán)境監(jiān)測(cè)和技術(shù)手段。在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行之前，應(yīng)在整個(gè)過(guò)程中對(duì)室內(nèi)和周?chē)諝猸h(huán)境參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。還可以根據(jù)周?chē)h(huán)境條件的變化加強(qiáng)智能技術(shù)創(chuàng)新，有效實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)溫度指標(biāo)運(yùn)行的遠(yuǎn)程智能自動(dòng)控制，有效控制室內(nèi)環(huán)境能耗的降低。

（五）采取各種措施降低能量傳輸損耗

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行和管理中，通常需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)輸送一些有用的能量。在這些可用電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和使用過(guò)程中，用戶往往會(huì)受到許多其他有害因素的影響，造成一系列不必要的電能資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。面對(duì)上述自然現(xiàn)象，應(yīng)盡快采取一些有效的技術(shù)措施，盡量減少空調(diào)和暖通空調(diào)系統(tǒng)中這部分能源系統(tǒng)在輸電和用電過(guò)程中帶來(lái)的其他不必要能源的直接損失，從而提高建筑節(jié)能措施的綜合效果。例如，在室內(nèi)能源系統(tǒng)的傳輸和使用中，盡可能選用隔熱性能好的節(jié)能材料，以顯著降低直接能耗的能量損失；靈活運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)有效的數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，方便用戶動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地計(jì)算室內(nèi)空氣參數(shù)，從而靈活、自動(dòng)地調(diào)整環(huán)境暖通空調(diào)系統(tǒng)，達(dá)到大幅降低運(yùn)行能耗總消耗率的最佳目的；用戶可以廣泛使用具有良好穩(wěn)定的傳能機(jī)械性能條件的系統(tǒng)作為熱能傳輸系統(tǒng)運(yùn)行的基本動(dòng)力源，快速提高能源輸送和利用能力，降低系統(tǒng)能源在輸送和利用過(guò)程中運(yùn)行所帶來(lái)的熱能消耗風(fēng)險(xiǎn)；可以考慮大幅度或減少管道物料能量的回收，縮短循環(huán)管道，從而大大降低管道能量和整個(gè)循環(huán)輸送過(guò)程系統(tǒng)的循環(huán)損失。

（六）科學(xué)設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)

在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，第一個(gè)要保證的就是良好的調(diào)節(jié)功能，隨著環(huán)境中各種因素的變化，空調(diào)系統(tǒng)要能適應(yīng)全年周期性的負(fù)荷變化，并且在適應(yīng)的過(guò)程中也要能保證良好的系統(tǒng)運(yùn)行情況，雖然這種適應(yīng)性上的性能要求會(huì)對(duì)工程造價(jià)有著較大的壓力，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，這種要求在系統(tǒng)投入使用后的維護(hù)和運(yùn)行成本是極低的。此外，為了考慮到經(jīng)濟(jì)性原則，空調(diào)系統(tǒng)在特殊的工作環(huán)境中要能采取自動(dòng)化的運(yùn)行方式。例如在公共的辦公用建筑中，工作時(shí)間大多數(shù)為白天，因此在夜晚就需要根據(jù)工作需求減少能源上的損耗，而這就對(duì)技術(shù)人員提出了更高的要求。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在低碳理念的要求下，將新的節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了更有效地減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，降低能耗和成本投資，建筑行業(yè)不僅需要技術(shù)創(chuàng)新和提高，還需要加強(qiáng)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的綜合水平。通過(guò)采用新的節(jié)能設(shè)計(jì)理念和節(jié)能建材，最大限度地保證建筑的低碳環(huán)保，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。