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摘要:以高速公路建筑為例對暖通設計展開分析探討，并闡述節能型技術和材料在高速公路暖通設計中應用的作用，以改善高速公路建筑的服務質量。
0前言
傳統暖通設計帶來的能耗問題加劇了我國能源危機，不利于可持續發展戰略的落實。為此，在現今暖通設計中，應對傳統設計理念加以轉變，融入綠色環保的要求，加大節能型技術和材料的應用，以解決現有的能耗較高的問題，充分發揮暖通系統的作用，營造良好的活動空間。
1高速公路建筑暖通設計中新型節能技術及材料的作用
1．1能源的科學管控
不管是哪種類型的建筑，暖通工程在其中都占據著較大比重。隨著社會經濟的發展、城市化建設進程的加快，交通建設活動日漸增多，高速公路承擔著經濟往來媒介的作用，對基礎設施的建設也提出了較高要求。相應的，高速公路建筑暖通工程也受到較大關注。但傳統的暖通設計會產生大量的能源損耗，有必要在設計中加大新型節能技術和材料的應用，通過新技術、新材料的應用和替換，解決暖通設計的能耗問題，控制資源浪費。
1．2保護環境質量
暖通工程建設和應用中產生的廢物、廢氣，直接排放到環境中會對環境系統構成嚴重破壞，降低空氣質量，破壞水環境及土地資源。而在高速公路建筑暖通設計中，新型節能技術和材料的應用，則可以很好地解決上述問題。新材料和新技術的應用，可做到資源循環利用，減少固體廢物、有害氣體的產生，降低環境中有害元素的含量，更好地保護環境。
2新型節能技術
2．1余熱利用技術
余熱利用技術是將生產產生的余熱、廢熱轉化成熱能的一種技術。余熱利用技術的應用可對高速公路建筑周邊工業生產產生的熱能進行收集和轉化，為暖通系統運行提供能源供應。該技術可將工業生產產生的余熱、廢熱經過二次循環處理再次應用，有效降低暖通系統運行時的能耗，達到節能效果。且該技術的應用，可對暖通工程實行重新規劃和設計，保證暖通系統布局的合理性、安全性，減少系統運行中問題的產生，控制能源的損耗。
2．2可再生能源技術
隨著經濟技術的發展，可再生能源技術也逐漸被應用到現今生活和生產中，并為解決現存的能源危機提供助力和支持。目前常見的可再生能源技術以太陽能、地熱能、風能為主，不僅儲量豐富，而且不會產生有害氣體污染環境。
2．3太陽能一體化技術
高速公路建筑所處環境較為開闊，有利于太陽能資源的吸收。在暖通設計中，合理應用太陽能一體化技術，能夠將太陽能有效轉化成熱能或電能，供暖通系統的應用，再借助輔助材料實現暖通系統制冷和制熱的效果，達到環保節能目標(見圖1)。目前該技術在使用中，會通過與工業余熱、廢熱、生物燃料的配合使用，來滿足建筑暖通系統運行要求，提高建筑的舒適性指標。
2．4水源熱泵技術
水源熱泵技術是利用水源與外界溫度變化產生的溫差完成能源供應的一種方式，該技術應用在暖通系統內，對于降低系統制冷、制熱時存在的能源損耗和縮減成本支出有著重要意義(見圖2)。研究發現，大自然中，水源的平均溫度一直處于較為穩定的狀態，這樣在季節變化的情況下，水源與外界溫度產生的溫差變化能夠很好地轉換成暖通系統可以利用的能源，進而加強制冷和制熱效果。具體來說，夏季水源熱泵技術可將保持在18℃左右的水作為冷源，直接將建筑產生的余熱轉移到室外較低溫度水源中;而冬季，地下水溫度控制在7℃左右，這時利用水源熱泵技術，可將地下水抽取轉移到系統內充當系統熱源，完成熱能的供應，轉移到系統內的水源溫度可達到45℃左右，滿足建筑內部的供暖需求。應用水源熱泵技術后，系統中制冷和制熱系數可控制在3～6，相較于傳統暖通系統，不僅能源損耗率明顯降低，而且系統運行成本也得到了有效控制，節約了更多的資金成本。不過在該技術使用過程中，抽取的水源水質要保持清潔，以免雜質混入縮短暖通設備使用壽命，提高危險系數。水源熱泵系統利用大自然的穩定水源作為冷、熱源，是一種污染少、清潔型、可再生的技術。水源熱泵系統可全年使用，功能適用性強，是一種符合國家政策和行業發展趨勢的新型節能技術。
2．5冰蓄冷空調技術
冰蓄冷空調技術(見圖3)的應用目的是實現電能的科學管控，降低損耗量，保障不同時段用電質量和安全。在現今社會發展中，電能供應已經出現供不應求的狀態，電能作為目前人們生活的重要能源，供應質量的好壞、價格高低，已經成為人們關注的重點內容。我國針對現階段電能使用情況制定了一系列政策措施，如差異化電價，但仍無法有效把控電能損耗的問題。冰蓄冷空調技術的出現，為電能管控提供了機會，該技術節能效果明顯，應用范圍寬泛。高速公路建筑因其自身的特殊性，為保證電能供應質量，達到節約能源的目標，就有必要加大冰蓄冷空調技術的應用。冰蓄冷空調技術的工作原理為:在電負荷低谷階段內，可將多余電力通過電制冷機組儲存在蓄冰設備內，在高峰時段內，將儲存的電力從蓄冰設備中調出，利用電制冷機組完成系統電能供應，在保障系統運行效率基礎上，達到節電的目標。該技術優勢為:平衡高低階段電力負荷，調整高低階段電價差異，加強電能的轉化和控制，緩解能耗問題。應用冰蓄冷空調技術，能源存儲形式有四種，即制冷劑蓄冰、蓄冰設備制冰、制冷機制冰、蓄冷設備和制冷劑聯合制冰。四種形式可單獨也可以組合運用在暖通設計中，從而降低系統運行負荷，增強建筑內部的舒適性，做好能源控制。設計時應根據建筑物的使用功能、冷負荷分布情況、高峰低谷時的電價差異和投資情況，展開綜合分析，選取最科學、最節約、最優化的系統形式，在降低投資的同時，節省更多的運行成本，平衡高峰、低谷用電負荷。
2．6大溫差空調送風技術
大溫差空調送風技術在高速公路建筑暖通設計中的應用較為廣泛，該技術在凈化空氣方面起到顯著效果，可改善建筑內部環境，提高舒適性。該技術借助送風機組增大送風溫差，開展內部空氣環境的調節，發揮暖通系統作用優勢。大溫差空調送風技術應用中，需要注意的內容為:設計人員要對建筑功能、冷熱負荷、溫差變化等參數數據加以了解和計算，調整送風溫差變化范圍，以達到能耗控制的效果;對送風溫度加以控制，避免因溫度過低產生結露現象，對系統管材的使用壽命帶來影響，增加維護成本支出;合理規劃保護措施，加大監督檢查力度，促進設備設施的高效運轉;定期開展電量消耗量檢查，并做好詳細記錄，對其中存在的能耗問題予以及時解決和處理。
3新型節能材料的應用
近年來，我國科學技術日益完善，生產力也有所提升，暖通空調行業中也出現了多種新型的保溫絕熱材料。新型橡塑保溫材料在空調水管、風管和設備中均得以廣泛應用，在發揮絕熱保溫作用的同時，也可全面彰顯系統節能效果。橡塑保溫材料是一種典型的彈性閉孔材料，自重輕、柔軟度高、耐冷和耐熱性能好，抗老化性和抗腐蝕性較為理想，同時，導熱系數較低，可吸收噪音，減輕噪音污染。完成該材料的施工作業便捷，工程難度較小，材料內部不含任何纖維粉塵，不易出現霉菌等多種有害物質。此類新型材料具有導熱系數低、絕熱性能優越的特性，溫度為0℃的環境下，導熱系數較小，與巖棉等傳統保溫材料相比，該類材料的保溫厚度明顯縮小，節約了管道安裝的空間，降低了管道安裝施工中的成本投入。故而在工程施工期間，整體式橡膠保溫管殼得以廣泛應用。在高速公路工程施工的過程中，若將橡塑保溫材料用作絕熱材料，則應全方位考量被絕熱介質的熱力性質、溫度、環境溫度和濕度等因素，防止發生結露現象。在全面計算和科學比較后，明確橡塑保溫材料的最小厚度，選擇經濟性與合理性最為顯著的保溫厚度。除此之外，工作人員還需保證橡塑保溫材料燃燒性能高于難燃B1級，以此完善材料的阻燃性能，滿足消防要求。
4結語
希望通過本文論述，專業人員可對高速公路建筑暖通設計中，新型節能技術和材料應用有所了解，全面掌握節能技術工作原理和優勢作用，并在日后工作中，科學使用節能技術和材料，以此改善暖通系統性能，達到綠色節能的目標。
作者：劉志強 單位：山西省交通規劃勘察設計院有限公司
