传统与现代技术融合下的工程类建筑暖通设计对比分析

传统与现代技术融合下的工程类建筑暖通设计对比分析

郭江华

阿里象雄建筑勘察规划设计有限公司 西藏自治区阿里地区 859000

摘要：随着科学技术的飞速发展，工程建筑暖通空调设计领域正在经历传统方法与现代技术的深度融合。通过对传统暖通空调设计与融合现代技术的新设计方法的比较分析，探讨了两者在设计理念、技术应用、能源效率等方面的差异，研究发现，现代技术的引入显著提高了暖通空调系统的智能化程度和运行效率，但也带来了新的挑战，通过案例分析总结了传统经验与现代技术相融合的最佳实践方法，为今后工程建筑暖通空调设计的发展提供了新的思路和方向。

关键词：工程类建筑；暖通设计；传统方法；现代技术

引言：作为建筑领域的重要组成部分，工程建筑的暖通空调设计直接关系到建筑使用者的舒适度和建筑能耗。随着社会的进步和技术的发展，传统的暖通空调设计方法虽然具有丰富的经验，但在面对日益复杂的建筑需求时，逐渐显示出其局限性，现代技术的飞速发展，给暖通空调设计带来了新的机遇和挑战，如何将传统经验与现代技术有效融合，已成为暖通空调设计领域的热点话题，通过对传统和现代暖通空调设计方法的比较分析探讨了两者的优缺点，提出了融合创新的设计思路，旨在为工程建筑暖通空调设计的未来发展提供参考和启示。

一、传统暖通设计方法分析

（一）设计原理及特点

传统的暖通空调设计方法主要依靠经验积累和人工计算来满足建筑物内部温度湿度和空气质量的基本要求。该方法通常采用简化的热负荷计算模型，根据建筑物的类型、面积、朝向和功能来估算所需的供暖、制冷和通风能力，工程师参考相关规范和标准，选择合适的设备和系统配置，传统的设计方法的特点是可靠性和稳定性，经过长期的实践，在大多数情况下可以满足基本的暖通空调需求，然而这种方法也存在精度低、灵活性差等问题，传统方法难以充分考虑建筑全生命周期的能耗，往往导致系统设计过度或能源浪费[1]。

（二）应用范围和局限性

传统的暖通空调设计方法在中小型建筑项目中仍然得到广泛应用，特别是在结构简单、功能单一的建筑中如住宅楼、小型写字楼等，这些项目的暖通空调要求相对简单，可以采用传统的方法快速完成设计，而且成本低，然而随着建筑规模的扩大和功能的复杂性，传统方法的局限性日益凸显，在大型公共建筑、复杂的工业设施或高性能建筑中，传统方法难以应对不断变化的内部环境和外部气候条件。例如在大型商业综合体中，不同区域的使用时间和人流差异很大，传统方法难以准确计算每个区域的实时热负荷，导致系统运行效率低下，传统方法在处理建筑能耗优化、室内空气质量控制等方面也无能为力，面对日益严格的节能减排要求和不断提高的舒适性标准，传统的设计方法已经难以满足现代建筑的复杂需求，需要引进更先进的技术和方法来弥补其不足。

二、现代技术在暖通设计中的应用

（一）智能控制系统的革新

1.物联网技术的集成应用

物联网技术在暖通空调设计中的应用主要体现在传感器网络的布局和数据采集系统的建设上，通过在建筑物的各个区域安装温度湿度、CO2浓度等传感器，对室内环境参数进行实时监控，这些传感器通过无线网络或有线网络与中央控制系统连接，形成一个完整的数据采集和传输网络。根据实时采集的数据，控制系统可以动态调整暖通空调设备的运行参数，如调节风机转速、改变冷热水阀门的开度等，实现精确的室内环境控制，例如在大型写字楼中，物联网系统可以根据不同区域的实际占用情况自动调整新风量和温度设置，为避免能源浪费，物联网技术还支持远程监控和管理，管理人员可以通过移动设备实时查看系统的运行状态，及时发现和解决问题。

2.人工智能算法的优化控制

人工智能算法在暖通空调系统控制中的应用主要包括机器学习和深度学习技术，这些算法可以分析历史运行数据，学习建筑物的热力学特性和用户行为模式并预测未来的能源需求和室内环境变化，基于这些预测，人工智能算法可以制定最优的运行策略，实现对系统的自适应控制。例如配备AI控制系统的HVAC设备可以根据天气预报、历史数据和建筑特性提前几个小时启动或关闭，以达到最佳的能源效率和舒适度，人工智能算法还可以通过分析设备运行参数的异常变化，实现故障预测和诊断，预测可能的故障并给出维护建议，为了提高系统的可靠性和寿命，AI算法可以协调复杂的多区HVAC系统中多个子系统的运行，实现整体最优控制，大大提高系统的能源效率[2]。

（二）新型节能技术的突破

新型节能技术在暖通空调设计中的应用主要包括高效热回收系统、相变材料应用和可再生能源并网等，热回收系统利用废气中的能量对新鲜空气进行预热或预冷，大大降低了能耗如旋转式热回收装置在冬季可以回收70-80%的废热，相变材料可用于建筑围护结构，利用其潜热储存特性来减少室内温度波动并减少空调负荷。在可再生能源方面地源热泵系统利用地下恒温层作为热源或冷源，实现高效的制冷和制热，太阳能光伏系统可以与建筑设计集成，为HVAC设备提供清洁电力，新型高效制冷剂和变频技术的应用，也显著提高了暖通空调设备的能效比，例如磁悬浮离心式冷水机组的COP可以达到6.0以上，远高于传统设备，而这些新型节能技术的综合应用可以降低建筑物30-50%的能耗，同时提高室内环境质量。

三、传统与现代技术融合的设计方案

（一）设计理念的创新

暖通空调的设计理念将传统与现代技术相结合，强调完整性、适应性和可持续性。整体设计将建筑、环境和暖通空调系统视为一个有机整体，并通过系统优化实现性能的最大化，例如在设计初期就考虑了建筑朝向、围护结构、自然通风等因素，并与暖通空调系统进行协同设计，减少不必要的能源消耗，自适应设计侧重于系统对变化的响应，模块化设计促进了系统的升级和扩展，而可持续设计则侧重于建筑整个生命周期的能源效率和环境影响，使用低碳材料并集成可再生能源系统。这种一体化的设计理念也强调用户体验，通过智能控制技术实现个性化的室内环境调整，在实际应用中设计师需要平衡传统经验和现代技术，如利用BIM技术的多专业协同设计与传统的被动设计策略相结合，实现最优设计方案，创新的设计理念不仅提高了建筑的能源效率，而且增强了暖通空调系统的适应性和可持续性，为未来的智能建筑和零能耗建筑奠定了基础。

（二）技术融合的实践探索

技术融合的实践探索主要体现在数字化设计工具的应用和新技术与老技术的有机结合上，BIM（建筑信息模型）技术等数字化设计工具将传统的二维图纸转化为包含丰富信息的三维模型。在暖通空调设计中，BIM技术可以实现全面的管线布局、设备选型优化和能耗分析等，例如BIM模型可以快速检测管道碰撞，优化布局方案，大大提高设计效率和准确性，BIM模型还可以与CFD（计算流体动力学）软件和能耗模拟软件相结合，对室内环境和能耗进行更准确的分析，将传统的自然通风策略与现代机械通风系统相结合，在新旧技术相结合的角度上形成混合通风系统。该系统在适宜的气候条件下优先考虑自然通风，在极端天气条件下改用机械通风既节能又舒适[3]。

结束语

通过对传统技术与现代技术相结合下工程建筑暖通空调设计的对比分析，可以清楚地看出两种方法的优缺点，传统的设计方法具有丰富的实践经验和成熟的理论体系，为暖通空调设计奠定了坚实的基础。现代技术的引入，为暖通空调设计注入了新的活力，提高了设计的准确性和系统的智能化水平，未来的暖通空调设计必将朝着传统与现代的深度融合迈进并在继承传统经验的基础上，充分利用现代技术的优势，实现设计的创新和突破。

参考文献

[1]王鑫. 建筑暖通空调工程节能减排设计研究 [J]. 四川建材, 2024, 50 (05): 222-223+226.

[2]赵亮. 基于BIM技术的绿色建筑暖通工程规划设计 [J]. 信息与电脑(理论版), 2023, 35 (13): 49-51.

[3]郎秀花. 建筑暖通工程设计难点及对策 [J]. 住宅与房地产, 2020, (12): 88.