建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用探析.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 40 建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用探析 郭 俊 江西省建筑设计研究总院集团有限公司，江西 南昌 330000 摘要：摘要：随着全球能源问题的日益严重和环境保护意识的增强，建筑节能设计成为了当今建筑领域的重要课题之一。作为建筑中不可或缺的组成部分，建筑暖通设计在实现节能目标方面起着关键作用。传统的暖通设计理念已经不能满足日益增长的节能需求，因此，引入新型节能设计理念成为了当前建筑暖通设计的关键方向。本文将探讨新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用，并通过实例分析，阐述其对节能效果的影响。关键词：关键词：暖通设计；新型节能设计理念；应用 中图分类号：中图分类号：TE08 建筑暖通系统是建筑物内部环境控制的重要组成部分，包括供暖、通风、空调和给排水等方面。传统的暖通设计理念通常以满足舒适性需求为主要目标，而对能源的消耗和环境的影响关注较少。然而，随着全球能源紧缺和气候变化的威胁日益突出，建筑行业亟需采用更加可持续和节能的设计理念。随着科技的进步和研究的深入，新型节能设计理念逐渐应用于建筑暖通设计中。这些新型理念包括 passivhaus（被动式房屋）、太阳能利用、地源热泵技术等。这些理念的出现使得建筑暖通系统能够更加高效地利用能源，并最大程度地减少能源浪费和环境污染。为有效体现出新型节能设计理念的运用效果，接下来将给出几点应用建议，希望能够给相关人士提供些许参考依据。1 传统建筑暖通设计理念 传统建筑暖通设计理念通常以满足舒适性需求为主要目标，但在能源消耗和环境影响方面存在一定局限性。随着全球能源紧缺和气候变化的威胁日益突出，我们迫切需要采用更加可持续和节能的设计理念来应对这一挑战。传统建筑暖通设计的一个主要问题是能源的浪费。据统计，建筑领域的能源消耗占全球总能源消耗的 40%左右，其中暖通设备的能源消耗占比相当大。传统设计理念在热能利用和能源回收方面缺乏创新，导致大量热能被浪费。例如，在供暖过程中，传统暖通系统的热能损失较大，使得能源利用效率低下；此外，传统设计理念在环境影响方面也存在问题。传统暖通设计往往过度依赖机械设备，例如空调系统，这些设备消耗大量能源，同时排放出大量温室气体和其他污染物。根据数据显示，建筑物的能源消耗和温室气体排放量之间存在密切的关联。因此，传统设计理念对环境造成的负面影响不可忽视；另一个传统建筑暖通设计的限制是缺乏综合考虑。传统设计理念往往只注重满足舒适性需求，忽视了整体能源效率和环境可持续性。这导致了建筑在不同季节和不同气候条件下的能源消耗差异较大。例如，在夏季使用空调系统时，传统设计理念往往只考虑舒适温度的达到，而忽略了空调系统的能源消耗和室外环境的影响。因此，为了应对全球能源紧缺和环境变化的挑战，我们迫切需要引入新型节能设计理念1。2 新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用分析 2.1 被动式房屋设计理念 被动式房屋设计是一种新型节能设计理念，它通过最大限度地利用自然资源和环境条件来减少建筑能耗。在建筑暖通设计中，被动式房屋设计理念的应用措施可以显著降低能源消耗，提高室内舒适度。第一个应用措施是优化建筑朝向和布局。合理的建筑朝向可以最大程度地利用自然光和热能，减少对人工照明和加热的需求。根据相关研究数据，建筑南北朝向的采光比东西朝向高出 30%以上，同时，南立面的太阳辐射热量也比北立面高出 50%以上。因此，通过选择合适的朝向和布局，可以减少对照明和供暖系统的依赖；第二个应用措施是优化建筑外墙结构。采用保温材料和隔热材料来改善外墙的热传导性能，可以降低建筑能耗。据统计，采用保温隔热材料后，建筑的供暖能耗可以减少 20%至 40%。此外，结合建筑外墙的隔热层和透气层设计，可以提高室内空气品质和湿度调节效中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 41 果，进一步提升居住环境的舒适度；第三个应用措施是利用自然通风和夜间通风。通过设计合理的窗户和通风系统，可以实现自然通风，利用自然风的流动来降低室内温度，减少对空调系统的依赖。同时，夜间通风可以利用夜间较低的温度和湿度来冷却建筑，降低白天的室内温度；最后一个应用措施是利用 passivhaus 理念。passivhaus 是一种被动式房屋设计标准，它要求建筑在不使用传统供暖和冷却系统的情况下，能够保持室内舒适温度。该标准要求建筑具备优秀的隔热性能、严密的空气密封性、高效的热回收系统等。根据实际案例数据，passivhaus 建筑的供暖能耗约为传统建筑的 10%左右，冷却能耗约为传统建筑的 20%左右，能源节约效果显著。2.2 太阳能利用技术 太阳能是一种清洁、可再生的能源，随着科技的发展，太阳能利用技术在建筑领域中的应用越来越广泛。其中，太阳能暖通设计是建筑领域中一个重要的应用方向。在建筑暖通设计中，可以利用太阳能热水器、太阳能空调、太阳能采暖等技术来提供建筑所需的热水、制冷和采暖需求。这些技术的应用可以有效地降低建筑的能源消耗，同时减少对环境的污染。首先，太阳能热水器可以利用太阳能将水加热，从而提供热水。在建筑中，热水需求量较大，因此太阳能热水器可以满足建筑的大部分热水需求。同时，太阳能热水器可以在一定程度上降低建筑对电力的需求，从而减少对能源的消耗；其次，太阳能空调可以利用太阳能将室内温度降低，从而提供制冷需求。在建筑中，制冷需求量较大，因此太阳能空调可以满足建筑的大部分制冷需求。而且太阳能空调可以在一定程度上降低建筑对电力的需求，从而减少对能源的消耗；最后，太阳能采暖可以利用太阳能将室内温度升高，从而提供采暖需求。在建筑中，采暖需求量较大，因此太阳能采暖可以满足建筑的大部分采暖需求。通过该项技术的应用，经过太阳能采暖作用，可以在一定程度上降低建筑对电力的需求，从而减少对能源的消耗2。2.3 变频节能技术 变频节能技术是建筑暖通设计中一种新兴的节能技术，其原理是通过改变电源频率，从而实现电动机的转速控制，以达到节能的目的。在建筑暖通设计中，变频节能技术的应用可以有效地降低能源消耗和运行，同时提高系统的舒适度和可靠性。首先，变频节能技术在空调系统中得到了广泛应用。传统的空调系统采用固定频率运行，一旦室内温度达到设定值，系统就会停止运行，导致室内温度波动较大，增加了能源的浪费。而采用变频技术后，可以根据室内温度的变化实时调整电源频率，从而调整电动机的转速，实现空调系统的无级调速控制，使室内温度保持恒定。实验数据显示，采用变频技术后，空调系统的能耗可以降低 20%30%左右，同时可以减少设备的启动和停止次数，延长设备的使用寿命；另外，变频节能技术在风机系统中也得到了广泛应用。在建筑中，风机系统是另一个重要的能源消耗设备。过去的风机系统采用固定频率运行，一旦风量需求发生变化，就会导致能源的浪费。而采用变频技术后，可以根据风量需求的变化实时调整电源频率，从而调整电动机的转速，实现风机系统的无级调速控制，使风量需求保持恒定。实验数据显示，采用变频技术后，风机系统的能耗可以降低 30%40%左右，同时可以减少设备的噪音和振动，提高系统的舒适度和可靠性。2.4 地源热泵技术 地源热泵技术是一种新型的节能技术，在建筑暖通设计中得到广泛应用。其原理是利用地下土壤中的能量，通过地下埋管的方式将热能传递到建筑物中，实现制冷和制热的目的。下面结合某一个案例，探讨地源热泵技术在建筑暖通设计中的应用方法。比如某商业综合体建筑面积为 5 万平方米，共有 10 栋商业楼。为了满足夏季制冷和冬季制热的需求，设计采用了地源热泵系统。首先，设计人员根据建筑物的布局和地质勘探结果，确定了地源热泵系统的方案。具体包括以下几个方面：（1）地下埋管设计：设计人员根据地质勘探结果，在建筑物周围的地面上设置地下埋管，地下埋管的深度约为 30 米，每个地下埋管内都有循环管道，通过循环管道将热能传递到建筑物中；（2）热泵机组设计：设计人员根据建筑物的制冷和制热量，选择了合适的热泵机组。热泵机组可以根据室内温度的变化自动调节地下埋管的温度，从而实现制冷和制热的目的；（3）控制系统设计：设计人员根据建筑物的实际情况，设置了控制系统，实现了地源热泵系统的自动化运行和监控。完成上述任务以后，设计人员对地源热泵系统的运行效果进行了测试和评估。测试中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 42 结果表明，地源热泵系统在夏季制冷时，能耗比传统空调系统降低了约 30%，同时室内温度波动较小，提高了舒适度；在冬季制热时，能耗比传统采暖系统降低了约 20%，同时减少了能源的浪费3。3 案例分析 随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，建筑领域的节能设计成为了一个热门话题。在建筑暖通设计中，采用新型节能设计理念成为了提高能源效率和减少环境影响的重要手段。本文将结合一个案例，分析新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用。首先，让我们看一个具体的案例数据。我们以一座办公楼为例，该楼层数为 10 层，总面积为 5000 平方米。楼内设有中央空调系统，该系统的能耗占整个建筑能耗的 60%。根据传统的设计方法，该楼的空调系统将按照人数和楼层面积进行设计。然而，采用新型节能设计理念，我们可以更加精确地计算空调系统的负荷，并优化系统运行效率。接下来，我们来看一张表格，展示新型节能设计理念在建筑暖通设计中的具体应用4。表 1 新型节能设计理念的具体应用表 设计要素 传统设计方法 新型节能设计方法 负荷计算 基于人数和楼层面积估算 基于建筑特性和使用情况的精确计算 供暖方式 常规供暖方式，如锅炉加热 高效供暖方式，如地源热泵供暖 空调系统设计 基于传统的风冷或水冷系统 采用变频技术的高效空调系统 热回收系统 缺乏热回收系统 安装热回收装置，利用废热再利用 综合能源管控 缺乏智能监控和控制系统 采用智能控制系统进行能源管控 通过上述表格，我们可以清晰地看到新型节能设计理念在建筑暖通设计中的具体应用：（1）新型节能设计方法改变了负荷计算的方式。传统设计方法仅仅基于人数和楼层面积进行负荷估算，而新型节能设计方法则通过对建筑特性和使用情况的精确计算，确定了更准确的负荷需求。这使得我们可以根据实际需要来设计和运行空调系统，避免了不必要的能源浪费；（2）新型节能设计方法改进了供暖方式。传统的供暖方式通常采用锅炉加热，而新型节能设计方法提倡使用高效供暖方式，例如地源热泵供暖。地源热泵利用地下的恒定温度来进行供暖和制冷，比传统的锅炉加热方式更加高效和环保；（3）新型节能设计方法还优化了空调系统设计。传统的设计方法常常采用风冷或水冷系统，而新型节能设计方法引入了变频技术的高效空调系统。变频技术可以根据实际需要自动调节空调系统的运行状态，从而实现能耗的最优化；（4）新型节能设计方法还注重热回收系统的应用。传统设计常常忽视热回收，导致大量废热被浪费。而新型节能设计方法强调安装热回收装置，将废热再利用于供暖或其他用途，从而提高能源利用效率；（5）新型节能设计方法还推崇综合能源管控。传统设计方法缺乏智能监控和控制系统，无法对能源进行综合管控。而新型节能设计方法采用智能控制系统，可以实时监测和调节建筑的能耗，从而实现能源的高效利用。4 结论 随着人们环保意识的不断提高和能源价格的上涨，新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用越来越受到关注。在建筑暖通设计中，新型节能设计理念主要体现在以下几个方面：首先，采用可再生能源，如太阳能、地热能等，实现建筑能源的可持续利用。例如，利用太阳能热水器提供热水，利用地源热泵技术提供制冷和制热量；另外，采用节能技术和设备，如变频技术、保温材料等，提高建筑暖通系统的效率。总之，新型节能设计理念在建筑暖通设计中的应用具有重要意义。未来，我们应该进一步推广新型节能技术，优化建筑暖通系统的设计，提高系统的效率和品质，为人们提供更加舒适和健康的生活环境。参考文献 1李贵斌.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用与体现J.工程建设与设计,2018(18):14-15.2韩艳.建筑暖通设计中新型节能设计理念的应用与体现J.住宅与房地产,2018(33):55 3王姗.绿色节能理念下建筑暖通设计优化J.居业,2020(2):60-61.4清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展 研 究 报 告 2014J.北 京:中 国 建 筑 工 业 出 版社,2018.