绿色设计理念下的暖通设计分析
张永哲 朱瀚辰
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张永哲 朱瀚辰,. 绿色设计理念下的暖通设计分析[J]. 中国设计,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157280.
摘要:
在建筑行业当中,以通风、供暖和空调为代表的能源消耗是相当庞大的。所以,在实施可持续发展的过程中,许多施工单位都十分关注节能减排的设计理念,并减轻其所带来的不利影响。暖通系统的绿色设计,既可以减少其在应用过程中的能源消耗,又能极大地保护环境,因而具有很强的推广价值。
关键词: 绿色设计节能减排暖通工程设计理念
DOI:10.12721/ccn.2024.157280
基金资助:

引言:近年来,随着我国对环境保护工作的日益加强,建筑行业的发展速度也越来越快,因此,如何将环保思想与节能减排技术有机地结合起来,成为有关部门需要重视的一个重要问题。暖通工程是建筑施工中的一个重要环节,在暖通设计中融入绿色设计的理念,可以最大限度地减少现有暖通设计中存在的能源消耗问题,高效地进行能源的集成和利用,这是时代发展的重要方向。

1.绿色节能理念下建筑暖通设计理念

暖通设计在建筑物的设计中起着举足轻重的作用。暖通设计的功能在于对建筑内的气温进行调控,在建筑内进行良好的通风和调节空气,从而使建筑内的气流顺畅流动。从广义上讲,建筑的暖通设计可分为三大部分:供暖、通风和空调。目前,国内建筑工程数量不断增加,暖通系统在设计和应用中所引起的能耗不断增加,并产生了环境污染问题。针对国家建设“绿色、节能”的需求,提出了增强人们对环境保护和节约能源的认识、降低能源消耗的重要举措。

2.暖通设计中出现的问题

2.1设计参数选取不准确

建筑工程在进行暖通系统的设计时,不仅要考虑很多的参数,而且要考虑很多方面的因素。例如,在暖通设计的负载计算中,应该考虑以下因素:①从建筑外送来的热量;②从室外窗户照射进来的日光热量;③人体散发的热量;④室内光照的散热;⑤设备中热源散发的热量;⑥食物散发的热量;⑦由气体渗入而产生的热量;⑧在不同类型的水分散失中所引起的潜热。尽管各种类型的计算机软件具有很强的应用能力,但是它仅仅能够确保计算流程的精度,如果在计算的时候,与建筑工程的实际施工情况相差很大,那么在这8个参数的选择上,就会出现一些错误。例如,按照《建筑节能设计标准》“各类房屋的平均占地面积”进行商业建筑的计算时,需要进行足够的调查和与甲方进行充分的交流,确定好所要进行的商业建筑的位置,因为不同高、中、低档次的位置,员工的密度也是不一样的。如果都按照商业建筑中的平均每人拥有8平方米的标准来进行计算,那么在计算方法和设备选择上,就会出现很大的不同。这意味着,在暖通设计过程中,设计人员不仅要遵守有关的标准,还要根据具体的工程情况,对其进行综合的分析,最大限度地降低由于选择不合理而导致的重复设计[1]

2.2施工时暖通设计图纸完善性

在进行比较繁琐的建筑设计时,经常会碰到这样的问题:从工程的方案设计、初步设计、施工图设计、土建施工到设备的安装等过程,通常都是一个漫长的过程。在进行暖通工程施工建设过程中,由于业主对建筑物的各种用途有了新的需求,原本的暖通设计图已无法适应建筑工程的需要。因此,在建筑工程施工方面,在设备安装之前,需要对设计图进行修正和完善,以免造成建设周期的延误和资金的增加。

2.3暖通设计不准确

尽管国内暖通行业发展很快,但一些项目的暖通设计还存在一些不足:施工方面,为了满足业主对减少幕墙初期投入的需要,就没有进行过多的窗户设计,没有核实玻璃幕墙的开窗率,导致自然通风不畅,需采取机械通风的方法;在建筑物的设计中,对暖通设备的种类、尺寸及功能的选取不恰当,导致了某些荷载作用下的设备效率低下;在我国人防工程建设施工中,没有充分地反映出“平战”相结合的理念,防烟排烟系统与建筑的安全防护措施不能很好地配合,仅满足于其自身的需求,没有反映出“共享,平衡,整合”的绿色设计理念。以上都是设计者们要改善的地方[2]

2.4过于强调功能性

通过对有关资料的调研,可以看出,目前国内暖通工程中普遍存在重视功能而忽视了节能发展的现状。从总体上讲,某些暖通空调的节能设计是以符合相关的规定为前提的。在这种思想指导下,许多暖通系统的节能设计不能充分利用,不能达到节能的目的。但在实际应用中,也不能忽视暖通的功能性,以实现节能的目的。通常情况下,暖通设计的节能与功能需要实现均衡发展,既要互相依赖,也要互相促进。

3.绿色建筑暖通相关技术的具体应用

3.1自然主动式暖通设计

在国内,暖通设计在绿色建筑中得到了较好的运用,其中,自然主动式暖通系统是一种很好的设计。该设计的基本思想是:在冬季,将风力发电转化为新鲜空气,并以此为基础,对其进行高效的开发,从而达到节能减排的目的。在实际应用中,一般都是将向阳的墙体外面涂上一层黑色的泥土,再铺上一层半透明的塑胶膜,形成一层透气的空间,再通过该透气层让房间里的气流顺畅流通。

3.2人工被动式暖通设计

人工被动式暖通设计方案是目前国内采用的最有效的绿色施工技术。这种新的节能方式既可以实现节能减排,又可以充分利用天然可再生能源,如太阳能。该设计的基本思想是从屋顶采集太阳能,并将其转换为太阳能能源,在冬季可以对建筑进行供暖。该系统包括:地板供暖系统,生活热水系统和温度控制器。它的基本原理就是使用专门的集光设备来采集太阳光并将其转换为热能,经过热循环系统的加工,将热量传递到换热器的中央,在换热器的作用下,将热量转换为热水,并通过温控设备对房间内的气温进行调控。若遇持续降雨,仅靠太阳能采暖或制冷是不够的,这就可以通过热交换与城市供水、供热、制冷等传统采暖设施连接,实现对建筑物的供热。当阳光充足时,它就会重新启动,开始进行工作[3]

3.3地源热泵系统设计方法

地源热泵是一种集供热与供冷于一体的暖通设计,造价低廉。因为这一技术价格相对较低,而且有着许多优点,所以被广泛地应用到了国内。用于该技术的热交换器需要被埋入地下30—100米,但不会对地下水和地表的生态环境造成任何影响。“绿色施工”是指在保证地源热泵系统正常工作的前提下,充分利用暖通工程中的热量,实现对地源热泵的高效利用。采用该方法,可以使暖通设计能够在冬、夏两季均能正常运行,夏时供冷,冬时供热。图1为地源热泵系统在冬季的供热流程。

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图1 地源热泵系统冬季制热

3.4蓄冷与冰蓄冷系统优化设计方法

利用水蓄冷进行暖通设计是目前国内外普遍使用的一种新型的“蓄冷”方式。这一新的发电方式是通过削峰填谷来实现对电力资源的优化配置,其在我国的推广使用将有助于提高我国电力网络的整体效益。一般来说,水蓄冷技术是指在原有的水冷式制冷机的基础上加装一定数量的储能设备,从而实现蓄冷作用。

3.5加强绿色材料应用

在建筑工程施工过程中,要坚持节约能源、保护环境,将对生态环境的冲击降到最低。所以,在实际施工中,在材料的选用上,要做到科学、合理,尽量采用更多的“绿色环保”材料。在此基础上,要加大对建筑材料的循环再用力度,减少建筑工程中的资源浪费。另外,在具体应用过程中,应该针对各个区域的具体条件,对工程的施工费用进行有效的管理,防止工程发生问题,从而避免对暖通设计产生不利的影响。

总结语:总之,暖通工程是建筑工程中不可缺少的一部分,而暖通设计是今后主要的发展方向与需求,应该将其融入设计人员的工作之中。目前,如何在暖通系统中应用绿色设计概念,仍存在诸多问题有待研究,要求设计人员不断提高自己的专业水平,不断对其进行优化与改进,从而促进我国建筑行业的绿色、节能发展。

参考文献:

[1]孙宇,韩冰.绿色理念在建筑暖通空调系统节能设计中的应用[J].中国设备工程,2023,(21):242-244.

[2]赵頔.基于绿色建筑理念的公共建筑暖通设计[J].智能建筑与智慧城市,2023,(10):111-113.

[3]李英林.暖通设计中的绿色节能技术及其应用探讨[J].中国住宅设施,2023,(09):124-126.

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