建筑暖通设计中动力设计与节能设计分析

罗素

摘要：建筑工程是一个复杂的系统工程，涉及多个环节过程链，因此规划设计等前期基础工作十分重要。对于建筑项目的暖通空调设计，两个最重要的组成部分包括动力设计和节能设计。在实际实施过程中，应从当前经济社会运行和发展的客观要求和基本需求出发，采取有效措施，进一步加强和提高暖通空调动力设计和节能设计的整体有效性。

关键词：暖通设计；动力设计；节能设计；优化

1、建筑暖通节能设计的基本原则

根据《采暖通风及空气调节设计规范》等相关规定，结合工程实际情况进行设计。同时，根据地区差异进行技术参数分析和设点，然后进行了具体的设计和施工。建筑暖通工程的一般节能设计参数为：热媒：不高于65℃，低温可控制在30-40℃。供回水温差：10-17℃。地暖系统工作压力不大于0.8MPa。地板表面温度的取值：常有人停留的24-26℃、短期有人停留28-30℃、无人停留30-35℃。

在进行设计时，应先根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定进行基本耗热量计算，并按辐射采暖特点进行校正。同时计算所需地热房间的单位热耗指标。根据房间地板表面使用的不同材料，核查《地面单位面积散热表》，以确定其管道间距和地板表面温度。采暖地面构造的厚度应大于80mm，管道间距应为150-300mm。沿围护结构外墙敷设的热管距外墙内表面70-100mm。然后进行供热房间管道的布置，一般每户集中设置一组分水器，按房间数确定支环路个数，卫生间餐厅厨房可为一环，如房间面积较大时，可分多环。敷设管形式可采用回字形或S字形，通过大量工程实践证明，回形比S形敷设方式要好一些，因回形冷热水相间，采暖均匀效果好，弯曲半径大，易于施工。而S形弯曲半径小，宜用于配管间距较大、面积较大的房间采用。为了使每环的总水阻力控制在800-1500mmH2O，每环长应控制在60-100m，最长不得超过120m。尽量使每环长度相等。做好上述工作后，再根据分支环路的个数选择适宜的分水器型号。

2、建筑暖通设计中的动力设计和节能设计的优化措施

2.1动力设计

2.1.1风能

自然风冷是可再生能源，在暖通空调应用中的重要组成部分。 当室外空气的焓值和温度低于室内时，在供冷期内就可以利用室外风所带有的自然冷量来全部或部分满足室内冷负荷的需要。可采用的方法为新风直接供冷和夜间通风蓄冷。由于利用了自然风提供建筑所需要的冷量，与常规空调系统相比，在运行中不用电或少用电，既节约能源，又减少对环境的污染，同时也改善了室内空气品质。

2.1.2地源热泵技术

地源热泵是利用地球表面浅层地热资源的冷热源系统，属于可再生能源利用技术。但地源热泵受到场地和地下水条件限制，对于大型建筑来讲，项目用地面积一般不能满足地源热泵对大楼整体冷热源需求。有条件时，利用地源热泵技术可以作为部分区域的冷热源。该技术是解决供热、制冷等问题的关键，节能优势突出，同时还可节约大量的成本。在具体应用的过程中，可实现地能和水的冷热交换。例如，在炎热的夏季，可利用地源热泵系统将室内的热气传输至地下水和土壤当中，并同时获取冷源，实现了室内外的冷热交换。在建筑暖通设计的动力设计中应用地源热泵系统，不仅可节约大量的热能，同时还实现了对可再生性资源的充分有效利用，在保护环境、节约能源方面具有重要价值。

2.1.3太阳能

太阳能系统的实际应用不仅可以实现无污染、低成本的目标，而且可以降低建筑能耗。因此，在建筑暖通空调的动力设计中，我们可以尝试在实践中应用太阳能系统。就技术类型而言，太阳能系统主要包括吸附式和吸收式。目前，吸收式太阳能技术得到了广泛的应用。实际上，主要是借助吸收剂的蒸发特性和吸收特性实现制冷。由于吸收剂的类型不同，也会产生不同的效果。太阳能供热制冷动力系统的工作原理分析如下：首先，在太阳能集热器的帮助下，太阳辐射被吸收并转化为可使用的能量。在制冷模式下，热辐射转化为热媒水。在加热过程中，热辐射可以通过超导液体传递至存储转换器。其次，向供热机和制冷机提供动力能源，并发动供热和制冷功能。

2.2节能设计

2.2.1超低温热泵技术

超低温热泵技术属于一种节能、高效的技术，目前在社会发展中应用十分广泛，特别是在酒店、医院、学校等大型建筑中，通过对超低温热泵技术的实践应用，不仅可实现供暖和制冷的目标，同时还能为人们提供生活所需的热水，实现能源的多重利用，可从根本上杜绝能源浪费问题，达到了节能环保的目标。

2.2.2余热循环应用技术

余热循环应用技术主要就是对余热进行循环应用的技术。在国外建筑暖通空调设计的节能设计中，该技术被广泛应用，其应用原理分析如下：应用热回收装置收集排气口产生的余热，然后借助热回收装置交换热空气，不仅可以降低排气温度，同时也实现了对设备余热的充分有效利用，最大限度地降低了能耗。

2.2.3能源传输节能

在建筑暖通系统中，暖通空调是许多建筑广泛应用的设备，而暖通空调的运作必然会产生能源消耗，能源消耗过程又离不开能源传输，所以节能设计中能源传输也成为了一项重点关注的内容，需要在设计过程中对其参数和设置进行合理调整，从而达到节能环保的效果。首先要把控好暖通系统中的介质流速，科学的介质流速可以提升能源利用率。并且暖通工程温差也是需要关注的内容，暖通系统的内部温差和内部系统水量具有密不可分的关系，在温差降低的情况下整体水量也会随之减少，所以调节系统内部温差也是控制能源传输损耗的有效方法，可以起到节能降耗的目的。

2.2.4变频节能技术

变频节能技术是指在建筑内部空间的暖通系统负荷需求出现变化，如外部温度变化、太阳辐射变化等，通过变频节能技术对冷水机组、风机组以及水泵机组等进行调节。变频节能技术在暖通设计中的运用，一般情况下能够节30%左右的能源消耗。以冷冻水泵中的变频节能技术运用为例，冷冻水泵运行时冷冻水的循环，广泛存在于中央空调的制冷设备中，水泵容量的定额一般会以最高温度和注满率作为依据，预留10%左右的空间，使冷冻水循环系统能够长期处于最大水流量的工作状态，工作状态会根据外部温度而发生变化。中央空调的运行热负载一般低于设计参数，通常情况下冷冻水的设计温度为5℃左右，水泵在全功率运行的状态下会产生不必要的能量消耗，使水泵所输送的能量高于当前所需要的能量。将变频节能技术加入冷冻水泵运行系统中，水泵输送能量能够根据当前所需能量进行变频调节，避免长时间处于最大运行效率。根据所需能量对水泵的能量输送进行调节，使水泵能够在低功率状态下运行，降低电力能源的消耗，根据室内实际温度将制冷调节为当前所需的最佳温度，为居住者创造良好的温度环境，提高居住者的舒适度。

2.2.5建筑热工节能

在建筑设计过程中，热工性能有关的点通常包括保温性能与气密性能，以室内温度调节功能作为基础，建筑保温性与气密性决定了室内的热损失，当热损失过大时暖通系统必然要消耗更多能源来维持室内温度，这也造成了大量能源的浪费。因此在建筑暖通设计中，设计人员需要根据建筑室内情况和热工性能，合理设计建筑结构的保温性与气密性，让室内温度尽可能达到恒定状态，始终处于理想的依据环境，尽可能减少暖通工程的能源损耗。在建筑结构中，部分位置较为特殊所以保温性与气密性难以有效提高，包括门窗、管道通风口等位置，在设计过程中设计人员应当予以关注，尽可能处理好这些特殊位置的细节部分，将建筑室内的保温性控制在理想范围，提高整体的热工性能，达到暖通设计目标。

2.2.6墙体隔热保温

建筑暖通设计中墙面材质对墙面具有两面性。一方面墙面材料具有保温特性，另一方面会消耗大量热量，产生有害气体。因此建筑行业应该采用复合型墙体代替传统墙体，消除墙体产生的热量，与此同时保障墙体的稳定性。

参考文献：

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[2]姜丽.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用与体现[J].建材与装饰，2020(21):233-233，235.