暖通工程中绿色建筑设计与能源节约技术的应用分析

引言

从能源角度来看，研究并应用绿色建筑设计与能源节约技术，有助于提高暖通工程的能源利用效率，降低对传统化石能源的依赖，缓解我国能源供需紧张的局面，保障国家能源安全。从环境层面而言，能够显著减少暖通工程运行过程中的污染物排放，减轻对大气、水等环境要素的污染，助力我国实现碳达峰、碳中和目标，推动生态环境质量持续改善。

一、绿色建筑设计在暖通工程中的核心原则

1.1 被动优先原则

被动优先原则是绿色暖通设计的首要准则，其核心逻辑是通过建筑自身形态与构造的优化，最大限度减少对主动式暖通设备的依赖。这一原则强调利用自然条件调节室内热环境，例如通过建筑朝向优化引导夏季自然通风、冬季引入太阳辐射热；借助遮阳构件阻挡正午强光，避免室内过热，通过高密封性围护结构减少室外冷热空气渗透。这种以建筑本身为载体的设计思路，从根源上降低了供暖制冷负荷，其节能潜力远高于单纯提升设备效率。

1.2 系统协同原则

系统协同原则聚焦于建筑各要素的整体性配合，打破了传统暖通设计中设备与建筑割裂的局限。在绿色设计逻辑中，暖通系统并非独立存在的设备集合，而是与建筑围护结构、空间布局、使用场景深度绑定的有机整体。例如，高性能保温墙体需要匹配气密性门窗才能避免冷热桥效应，否则暖通设备产生的能量会通过缝隙快速流失。自然通风的风道设计需与室内功能分区结合，确保气流既能带走余热，又不会干扰办公或居住的舒适性。这种协同性还体现在设备选型与负荷特性的匹配上，小空间采用分体式空调更高效，大空间则需考虑风管布局与吊顶高度的协调。

1.3 全生命周期原则

全生命周期原则将暖通设计的时间维度从施工交付延伸至建筑的整个使用周期，强调长期节能效益的最大化。传统设计往往聚焦于初期建设成本，而绿色设计则关注初期投入、运行能耗、维护成本的综合平衡。地源热泵系统初期钻孔成本较高，可更换式保温材料虽然初期采购成本略高，但能避免后期因材料老化导致的保温性能衰减，减少二次改造的资源浪费。这一原则还涵盖了建筑退役后的资源循环、暖通设备的可拆卸设计、管道材料的可回收性，都是全生命周期理念的延伸。

二、绿色建筑设计理念在暖通工程中的应用

2.1 绿色建筑设计原则与目标

结合绿色建筑概念，对绿色建筑暖通工程而言，采用以被动优先为主、系统协同为辅、全寿命周期优化三原则的方式进行规划。其中，以被动优先为主主要指通过建筑自身的形态结构设置最大程度地减少暖通系统的负荷量，例如采用自然通风替代人工通风的设计，通过建筑自身形态设计引入自然风，以助力室内通风换气作用。

2.2 建筑规划与布局对暖通工程的影响

设计规划布置应是暖通绿色设计的基础前提。室内朝向的设计有利于利用太阳辐射控制温度，在冬季利用南向窗户接受日照，降低供暖能耗；而在夏季利用建筑之间的建筑间距接受遮蔽，降低空调能耗。自然通风路线应该考虑良好的设计，在建筑中引入天井、通风走廊等垂直空间并设置水平方向进风、排风口，在自然通风中可以利用热压以及风压两种方式在过渡季完全能够替代机械通风。应该根据暖通的需求对建筑功能分区进行布局，设备房间、人员较多的房间应该与其他房间分离开来，防止局部热量高造成的系统整体能耗升高，并且只有使暖通系统针对性调节才能够有效地运行。

2.3 绿色建筑围护结构与暖通系统的协同设计

建筑外围护和暖通系统的一体化，是绿色设计思想得以成功的关键环节。立面及屋面保温体系设计应与暖通设备大小相适应，既要防止保温材料过多造成暖通设备选型过大，也要避免保温不足而造成能量损失。幕墙及外窗气密性设计应与通风系统协同配合，如果幕墙窗户的气密性越高，则越不利于热能损失，但与此相应应设计一套可控通风装置，在不影响幕墙窗保温性的基础上引入室内的新鲜空气。楼板地面及顶板隔热设计应考虑垂直方向传热的影响，隔热材料的铺设可以防止楼板上、下层温差影响下层传热，在保证暖通设备防止上下层热量传递的前提下，设备只需考虑自身暖通需求功率大小，无需考虑节能措施抵消下层温差而造成热能浪费问题。

三、暖通工程中的能源节约技术

3.1 可再生能源利用技术

对于可再生能源在暖通中的应用来说，实质上就是用新能源的消耗代替原有化石能源的消耗。在利用太阳能时，通过利用太阳集热器的加热直接为建筑供暖或者提供生活用热水，与辅助加热设备的配合，可以解决阴雨天气能源不足的问题；地源热泵利用地层恒温，冬季采取地热，夏季向地热排热，不受室外气候的影响；空气源热泵则利用吸收空气的低位热能加热制暖，在过过渡季节可作为独立的供暖设备；而且他们不是单一存在的，而是以能源的互相补充来构成一个稳定的系统，使得新能源真正成为建筑中能耗的重要补充。

3.2 高效节能设备与系统

高效设备是能源节约的硬件基础。变频技术让水泵、风机根据实际负荷调节输出功率，避免传统设备满负荷运行的能源浪费。全热回收装置通过热交换器回收排风中的冷热能量，预热或预冷新风，减少空调系统的负荷输入。磁悬浮冷水机组凭借无摩擦运转特性，大幅提升制冷效率。这些设备需通过系统集成发挥效能，例如将高效末端设备与主机匹配，避免大马拉小车的能效损耗。

3.3 系统优化与节能运行管理

系统优化聚焦于减少能源传输与分配中的损耗。水力平衡调整通过阀门调节各支路流量，避免部分区域流量过剩、部分区域热量不足的失衡问题。管路保温升级采用低导热系数材料，阻断输送过程中的热量流失。运行管理则依托智能控制实现动态调节，根据室内外温湿度、人员密度自动调整运行参数，例如无人时段自动降低供暖制冷强度。

结语

绿色建筑设计与能源节约技术在暖通工程中的融合，是实现建筑低碳化的关键路径。从被动式设计减少负荷，到可再生能源替代、高效设备应用，再到系统优化管理，形成了源头控制、技术提效、运行优化的完整体系。这不仅降低能耗与排放，更提升了建筑舒适性与可持续性。未来需持续深化技术协同，推动暖通工程向更绿色、高效的方向发展，为建筑行业低碳转型提供有力支撑。

参考文献

[1]公维磊,黄澳.暖通工程中绿色建筑设计与能源节约技术的应用分析[J].房地产世界,2024,(14):137-139.

[2] 王晓霞, 姜棣. 论绿色建筑暖通和给排水设计的节能策略[J]. 建筑科学,2021,37(03):159.