洪延梓
(清源易捷(廈門)新能源工程有限公司)
目前建筑暖通系統中的新型節能設計取得了巨大的進步和發展,在保證節能環保的基礎上,優化建筑的合理性,并加強對暖通設計的科學管理,有利于更好地促進節能減排理念的實施,同時也能有效提高人們生活居住的舒適度。本文就建筑暖通設計中常用的新型節能設計技術和節能理念進行分析探討,以此為建筑暖通系統中的新型節能設計理念的運用提供必要的技術參考借鑒。
節能減排是指在生產、使用和消費過程中,通過降低能源消耗和減少排放物的釋放來減少對環境的不良影響[1]。節能減排設計理念主要被應用于建筑、工業等領域中,注重利用先進技術和科學方法,以最小化能源消耗和溫室氣體排放為目標進行設計和規劃。
在建筑設計方面,節能減排設計理念主要為優化建筑外立面設計,包括選擇適當的材料和采用隔熱、隔音、通風等技術,減少能量傳遞和損失。通過合理利用自然光和自然通風,減少照明和空調系統的使用頻率和能量消耗。在建筑能源系統設計中,采用智能控制和自動化技術,實現能源的有效管理和優化利用,例如運用智能感知和調控系統控制照明、空調、供暖等設備的運行,如圖1所示。

圖1 節能減排在建筑設計中的應用
在工業設計方面,節能減排設計理念可以優化工藝流程和生產線布局,通過減少物料運輸距離和優化設備配置來降低能源消耗,從而提升設備效率和能源利用率,使用節能高效設備,減少原材料和能源浪費,并且采用廢物資源化利用和循環經濟,還能減少廢棄物的產生和排放,與此同時,引入清潔生產技術和綠色化學品,減少有害物質的排放和環境污染。
在建筑設計的早期階段,對于暖通機電系統的規劃和設計沒有充分的整體規劃,暖通機電系統是建筑中重要的能源消耗領域,如果在早期沒有充分規劃,則很難實現節能減排的設計理念[2]。目前在建筑暖通機電系統中存在的一些技術手段和設備并不完全適用于節能減排的設計要求,并在設計中往往采用傳統的技術手段和設備,而忽視了新型的節能技術和設備,導致系統的能效和減排效果不理想。
對于部分從事建筑暖通機電設計工作的人員而言,由于缺乏與節能相關的知識和培訓,沒有接受過系統的節能培訓,對于節能的概念、方法和技術并不了解,因此在設計中無法充分考慮節能減排的設計理念。再加上部分建筑業主和設計單位在項目中對節能減排的重視程度較低,更關注項目的成本和進度,從而缺乏對節能減排帶來的長期經濟和環境效益的認識。除此之外,在建筑領域,價格往往是決定機電設備選擇的一個重要因素,一些低價的設備可能在節能方面性能較弱,但在市場上卻具有競爭力,因為價格壓力和市場競爭,設計單位和業主傾向于選擇較便宜但節能性能較差的機電設備,這些問題都是導致建筑暖通機電設備在新型節能設計中存在問題的主要因素。
在建筑暖通機電的新型節能設計理念中,變頻技術是當前使用頻率最高的金節能減排技術。變頻技術的主要功能是借助太陽能和室外溫度的變化情況,實現對變頻調節器等設備的改變,并與荷載相結合的情況下實現減少熱量輸入的目的,以此達到對能源的有效節約,其變頻技術基本結構原理如圖2所示[3]。相比于其他節能減排設計而言,變頻技術對能源的節約率可以達到40%,這也使得變頻技術被廣泛應用于工程建設中,其良好的節能效果在很大程度上可以提供能源的節約效益,也能有效提高施工經濟效益和減少不必要的資源浪費。但由于隨著季節的變化,建筑工程的用水量也在不斷發生變化,當建筑用水或者生活用水提高時,水泵在最大功率的運行中往往需要消耗較大的能量,從而產生能源浪費的問題。而使用變頻節能技術,則可以輕松解決這類問題,還能實現流量自動化的調節控制,最終能夠有效提升節能效果,并達到節能減排的目的。

圖2 變頻技術結構原理圖
在新風系統中,新風系統通常具有良好的優勢,當暖通機電設備安裝完成后,使用新風系統,可以使住戶在不用開窗的情況下也能享受到大自然新鮮的空氣,這對長時間居住在城市的人們而言,有著非常良好的效果。由于城市工業化加重,城市空氣污染、灰塵、顆粒度增加,新風系統所提供的新鮮空氣,能夠有效滿足人們對新鮮空氣的需求,有利于人體的健康。同時,新風系統的使用,還能清除室內裝修后長期緩釋的有害氣體,對于室內顯濕或者全熱進行回收,相比于氣體節能減排技術惹眼,新風系統大幅度節省了能耗和取暖費用[4]。但在使用新風系統時,需要注意以下幾點,首先,換氣次數不能過大,并且需要嚴格控制在每小時0.5 次,其次,合理控制房間的氣流組織,注意新風和排風之間發生短路,然后,定期檢查和過濾換熱裝置,確保其功能的正常,最后,注意行為節能。
目前人們對新能源技術的正在不斷開發,較為熟知的新能源有太陽能、風能、核能等,風作為自然界中一種常見的能源形式,不僅具有無污染的特點,同時也是一種可再生資源。因此將風能應用在暖通技術中,可以有效提高對風能的利用率,也能實現節能減排的目的,尤其是在夏季時節,室內溫度直接受到室外天氣的影響,而將通風技術應用在暖通機電設備中,以最簡單的通風技術則能有效利用自然風進行溫度的調節[5]。例如,在開窗開門進行通風換氣時,對于平衡室內外溫度能夠有效減少空調等制冷設備的使用,以此減少對電力資源的消耗,最終達到節能環保以及低碳生活的目的。
熱泵技術是一種利用大自然能量的技術,熱泵技術可以將大自然中的地熱、地表水以及大氣中的熱能作為能源,將這些能源進行收集后,使用壓縮機可以將這些能源轉換為高溫熱源。同時,熱泵技術還能將生活中的一些廢棄熱源進行回收利用,其原理也是借助壓縮機對熱能進行轉換,從而達到對能源的回收利用目的,以此實現節能減排的最終目的,而新型節能設計理念在熱泵技術中的應用與體現主要表現在以下幾個方面。首先,熱泵技術主要通過熱交換來實現能量轉換,而高效的換熱器設計是節能的關鍵,新型節能設計理念包括增加換熱面積、優化換熱流程、提高換熱效率等方法,可以使熱泵系統在換熱過程中更高效地利用能量。其次,新型節能設計理念注重熱泵系統的智能化和自動化程度,通過先進的控制算法和自動調節裝置,使熱泵系統能夠根據需求自動進行運行狀態的調節和優化,減少能量浪費和人為操作失誤[6]。最后,新型節能設計理念通過優化熱泵循環過程,減少能量損失和不必要的功耗,采用變頻調速技術控制壓縮機的轉速,根據實際需求調節壓縮機的工況,以提高系統的運行效率;應用逆變器控制技術實現電能的精確控制和動態優化。
在當今建筑施工過程中,建筑暖通設計已逐漸成為建筑物建設過沖中不可缺少的重要組成部分,其室內環境的舒適度和空氣質量與建筑暖通節能減排設計息息相關。再加上科技水平的不斷發展,被應用于建筑暖通設計的新型技術也日益增多,未來將綠色理念應用于暖通設計領域,不僅可以有效提升暖通設計的節能性和環保性,也能推動建筑行業向著更好地方向發展。