“双碳”背景下暖通专业绿色智慧节能建筑优化设计策略

摘要："碳达峰与碳中和"合称为“双碳”目标，旨在通过削减温室气体排放来遏制全球气候变暖趋势。在建筑领域，尤其是暖通工程，其在能源消耗及二氧化碳排放上占据着关键地位。如何在建筑设计的初始阶段实施有效策略，以降低能源使用和碳排放，已经成为当下研究的焦点议题。绿色智能节能建筑追求设计方法的革新，力求最小化能源消耗，并融合可再生能源入建筑体系。本文着重于探讨在绿色智能节能建筑中，暖通专业的优化设计策略，旨在为建筑领域及暖通行业提供科学依据，促进绿色智能节能建筑的进步。

关键词：双碳；暖通；绿色智慧节能建筑；设计策略

1 “双碳”背景下的暖通空调技术发展特点

1.1 可循环发展

实现建筑业的“双碳”目标，低碳循环理念在建筑暖通空调领域的应用至关重要，这成为空调设计从业者必须遵循的核心准则。在实际设计环节，设计师应当致力于减少空调系统的无效能耗，从而削减运营成本，最大化地展现暖通空调系统的节能潜力。同时，在暖通空调的设计与生产阶段，应大力推广可再生材料的运用，例如回收价值较高的金属材料，通过分拣回收和环保处理，再利用于暖通空调的制造。这种做法不仅减少了空调的生产成本，丰富了原料来源，也促进了暖通空调产业设计和制造的可持续循环发展。

1.2推行低碳环保策略

在建筑领域中，暖通空调系统作为能源消耗大户，扮演着关键角色。若要促进建筑业的低碳转型与持续发展，必须首先在暖通空调领域实施低碳环保的科研工作。在设计新型建筑时，应以低碳环保为核心准则，集中精力研究和开发节能的暖通空调技术，并采纳恰当的技术和策略以最大限度地减少能源消耗。为了推动空调暖通行业的良性发展，应以节能和低碳为出发点，积极开发和使用绿色可再生能源，如地热、太阳能光伏、风能等。通过整合这些绿色能源，将其应用于建筑暖通空调系统中，从而减少对石油等化石燃料的依赖。同时，还需将低碳环保的设计理念融入暖通空调的结构布局，并在新产品开发中采用低能耗、高效率的组件。

1.3促进多系统间的协调发展。

在暖通空调系统的运行阶段，多系统间的协同作业至关重要，这是因为空调设备的可靠性和使用性是设计时的核心要求。众多电子部件，如温度控制器、湿度感应器以及空气质量调整器的稳定运作，直接关系到暖通空调系统的安全运作。在设计阶段，必须着重考量不同控制单元间的兼容性，并将其作为衡量空调系统可靠性的关键指标。在进行节能型暖通空调系统的设计工作时，还需综合考虑周边建筑结构和外部环境等要素，确保节能设计与建筑整体设计的高度统一，推动建筑各方面协调进步，以达到绿色环保的目标。

2 “双碳”背景下暖通专业绿色智慧节能建筑优化设计内容

面对全球气候变迁日益严峻，公众的环保观念逐渐增强，推动绿色智能节建筑成为建筑业未来的一大趋势。在实现“碳达峰”与“碳中和”目标的大背景下，暖通领域在构建绿色智能节建筑中承担着至关重要的任务，其涉及的核心优化设计层面可概括为三大部分：首先，是建筑外墙的优化设计。建筑外墙是建筑物与外界环境交互的首要界面，其设计对能效具有决定性作用。在绿色智能节建筑中，外墙的优化需采用高效隔热材料以降低热传导；科学布置遮阳与通风设施，以减轻夏季热量侵入和延缓室内升温；同时，应用智能控制系统实时监控室内外温差，自动调节外墙的开合度，实现最优能源使用效能。其次，是建筑空调系统的优化设计。空调作为建筑中的主要能耗单元，其在绿色智能节建筑中的优化至关重要。一方面，要选用高效节能的空调设备和新型的制冷技术，以减少能源消耗；另一方面，通过智能控制系统，结合室内外气温、湿度以及人员活动等条件，自动调节空调工作状态，提升能源使用效率。此外，引入地热泵、太阳能等可再生能源技术作为空调系统的补充能源，进一步削减能源消耗。最后，是建筑照明系统的优化设计。照明是建筑能耗的重要因素，合理的照明设计可以显著提高能源利用效率。在绿色智能节建筑中，应使用高透光率的窗材，并配备恰当的遮阳和隔热设施，以降低室内照明的能源需求。同时，运用智能控制系统监测室内外的光照强度，自动调节窗帘和灯光的开启状态，以达到最佳的照明效果。

3“双碳”背景下暖通专业绿色智慧节能建筑优化设计策略

3.1 冷热源优化

3.1.1地源热泵系统

地热热泵技术采纳地下恒定温度层作为冷暖源，通过铺设在地下的热交换器与建筑内的热泵设备相联结，达到取暖和制冷的效果。这一技术以其高效率和低碳环保的特性而受到青睐。由于地下温度波动小，不受外部季节和气候条件干扰，因此能够提供连续的热量或冷却源。地热热泵还能够整合地热资源与空调功能，减少能源的使用；同时，它还可以与太阳能等可再生能源系统配合使用，进一步提升能源的使用效率。而水热热泵技术则使用水体作为热或冷的来源，通过水体中的热量转移来完成冷暖供应。这一系统分为直接利用自然水体的开放式和循环地下管道的闭式两种。与地热热泵相比，水热热泵在传热效率和适用性方面表现更佳。然而，不论是地热还是水热热泵，精心优化设计都是保证其高效运作的核心。设计时需综合考量建筑的用能需求、热负荷需求以及环境状况，从而确定合适的系统规模和配置。此外，应用智能化控制技术，如利用温湿度传感器和气流监测器收集数据，实时调整系统状态，以及运用热能储存技术储备过剩热量，都是为了实现节能目标。

3.1.2空气源热泵系统

空气源热泵技术是一种高效利用空气中的低温热源进行能量转换的设备，它集节能、环保及高效能于一身。在构建绿色智能节能型建筑的过程中，通过精心设计的空气源热泵系统，能够满足建筑在供暖和制冷方面的需求。该系统主要通过收集建筑物内外部的热量，实现低温热能向高温热能的转换，以此达到供暖目的；相对地，它也能将高温热能转移至室外，进而实现制冷效果。

在设计空气源热泵系统时，以下要素不容忽视：（1）准确计算热负荷。需针对建筑特点进行需求分析，明确热负荷需求，并据此确定系统的规模与容量。在追求“双碳”目标的今天，对能耗的控制尤为重要。（2）优化热力学性能。通过科学设定热泵的关键参数，比如压缩机的转速和换热器的面积，可以提升系统的热效率，减少能源消耗。运用多机组联合运作，增强供暖和制冷效率，确保系统运行的稳定性。（3）实施高效控制策略。利用智能化控制手段，对热泵系统进行精确调节。比如，依据室内外温差自动调节热泵工作模式，确保其在各种环境下均能高效运行。同时，与其他系统的配合使用，可最大化能源利用效率。（4）加强系统的维护与管理。定期对设备进行检查和清洁，及时更新磨损部件，确保系统稳定运作。此外，通过数据的监测与分析，迅速诊断并解决系统问题，提升整体运行的可靠性。

3.1.3废水热回收技术

建筑内部废水蕴含的热能通过热回收技术得以重新利用，旨在满足建筑物内部对热能的需求，进而减少能源消耗并降低对外部能源的依靠，以达成节能减排的目的。要充分发挥废水热回收技术的效益，必须对系统设计进行精细优化。在建筑设计阶段，合理布局给排水系统至关重要，这有助于废水的有效回收；同时，在挑选废水回收设备时，需注重设备的效能和实际效果，以保证回收的热能能够得到充分利用。废水热回收技术的应用方式多样化：首先，可借助废水中的热能对建筑供暖系统进行加热，通过废水回收设备，把废水中的热能传递至供暖或热水系统，以此减少对常规能源的依赖，实现节能减排。其次，废水中的热能也可用来推动制冷系统运作。在夏季，建筑制冷系统为降低室内温度消耗大量能源；而废水热回收技术能将废水中的热能转换成制冷系统所需的冷能，减少对外部能源的依赖，进而促进节能减排。

3.2变频系统设计

观察现阶段暖风与冷气调节系统，可以发现其主要分为两种类型：即变频与固定频率系统。变频空调因具备出色的性能和显著的节能优势，在国内外市场备受瞩目。这不仅仅代表了传统空调技术的更新换代，更在减少能源消耗上起到了关键作用，对于成本的控制具有深远影响。举例来说，在变风量空调系统中，如果室内的实际负荷低于标准负荷，温度感应器便会将捕获的数据传递至变风量末端装置。根据这些温度数据，系统会自动减小内部风阀的开启程度，从而减少送风量。在调整风阀开度后，主风管内的压力相应提升，此时空调机组将根据主风管压力的变化，对风机进行变频控制，以更好地匹配室内负荷的变化。由此可见，变频调整能够确保系统根据实际需求提供恰当的风量，同时还能有效降低风机的工作频率，从而达到节能减排的目的。

3.3 降噪系统设计

在进行暖通空调的细致化设计阶段，必须对空调运作时出现的噪声污染问题予以有效控制。通常情况下，设计师可根据工程总体要求，挑选创新型的降噪技术，并通过实验验证来确保系统的匹配性，进而提高设施的使用效能。针对噪声源的具体位置，设计师需安装合适的降噪设备，尤其是对因摩擦引起的异常声音要特别留意，以减少由于人为操作造成的不良后果。同时，需要使用吸音材料对空调机房进行设计，以最大限度地减轻噪声带来的不良影响。

结论

鉴于全球气候变迁日益严峻，建筑行业对节能降耗的诉求日益强烈。面对这一挑战，打造绿色智能、节能的建筑优化设计，已经成为建筑行业研究的热点。本文的目的是在“双碳”目标背景下，研究如何借助暖通工程领域的绿色智能节能设计，减少能源消耗和环境污染，达成建筑的节能减排目标，并为推动可持续发展贡献力量。

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