綠色建筑中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

李嫄 徐飽歧

摘要：綠色建筑提倡以人為本，是一種親近環(huán)境、自然舒適、健康安全的而且是有效利用資源和能源的一種建筑。本文針對(duì)綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：綠色；暖通；節(jié)能；設(shè)計(jì)

前言

綠色建筑指的是充分利用可再生的材料和能源，將自然環(huán)境和文化傳統(tǒng)緊密的結(jié)合起來(lái)，以保證居住者身體健康，這是對(duì)堅(jiān)持環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的理念體現(xiàn)。美國(guó)實(shí)驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)(ASTM)的綠色建筑定義是：“住宅、民用和工業(yè)建筑當(dāng)中，常以負(fù)責(zé)的態(tài)度并用細(xì)心保護(hù)環(huán)境的手法，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)用、修改、廢棄的構(gòu)造物。”

一、 綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)堅(jiān)持原則

1.節(jié)省原則：其包括在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)涉及的制冷機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等方面的初投資過(guò)程中對(duì)原材料以及能源涉及材料的運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省,其應(yīng)涉及整個(gè)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié),而不是其中某個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)于新型的綠色建筑來(lái)說(shuō)其暖通空調(diào)系統(tǒng)還應(yīng)充分與建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)照明等與暖通空調(diào)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。

2.回用原則：綠色建筑設(shè)計(jì)的暖通空調(diào)系統(tǒng)中各部分具有相對(duì)的獨(dú)立性,其大部分可以拆卸,在其經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行甚至報(bào)廢后,其中的諸如管材、運(yùn)行設(shè)備中的部分非運(yùn)轉(zhuǎn)件等部分設(shè)備及材料經(jīng)過(guò)維修、保養(yǎng)以及清洗等過(guò)程仍可回收再利用。

3.廣回收原則：廣回收應(yīng)包括暖通空調(diào)系統(tǒng)中的零部件和材料的回收,與回用的區(qū)別是其指對(duì)零部件及材料進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的回收,并非籠統(tǒng)的回收,比如對(duì)系統(tǒng)管道、設(shè)備報(bào)廢后其在拆散或維修過(guò)程中對(duì)拆卸下來(lái)的零件進(jìn)行系統(tǒng)回收。

4.循環(huán)原則：對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的材料設(shè)備等進(jìn)行回收、回用等后將廢料送到專(zhuān)門(mén)的工廠進(jìn)行再生，從而實(shí)現(xiàn)原料——產(chǎn)品——廢料——原料為閉環(huán)的良性循環(huán),而對(duì)于諸如玻璃鋼、巖棉等不能回收或回收利用成本過(guò)高的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中則應(yīng)最大限度的限制其使用量。

二、具體設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

暖通空調(diào)系統(tǒng)是綠色建筑的主要耗能大戶(hù)，在設(shè)計(jì)主要需要注意的就是節(jié)能設(shè)計(jì)，減少能耗，下面主要從節(jié)能角度分析綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。

1、改善建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，減少冷熱損失

我們知道對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷占有很大比例， 而維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能決定維護(hù)結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷的大小。所以在國(guó)家出臺(tái)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，首先要求的就是提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。提高系統(tǒng)控制水平，調(diào)整室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)，盡可能降低空調(diào)系統(tǒng)能耗空調(diào)系統(tǒng)特別是舒適性空調(diào)系統(tǒng)對(duì)人體的作用是通過(guò)空氣溫度、濕度、風(fēng)速、環(huán)境平均輻射溫度進(jìn)行的，人體對(duì)環(huán)境的冷熱感覺(jué)是這些環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。以往的空調(diào)控制方式僅僅是測(cè)控空氣的溫度濕度，甚至僅空氣溫度。顯然是不全面的，勢(shì)必帶來(lái)許多問(wèn)題，如空調(diào)系統(tǒng)對(duì)人體的作用不直接、當(dāng)環(huán)境變化時(shí)對(duì)環(huán)境的調(diào)控不迅速、人體感到不舒適、空調(diào)系統(tǒng)的這種調(diào)控方式不節(jié)能。熱濕環(huán)境研究成果的應(yīng)用，為我們采用新的控制方式方法提供了理論基礎(chǔ)。如果采用舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)即體感指標(biāo)作為空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)，如采用PMV-PPD指標(biāo)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，可使空調(diào)系統(tǒng)在人體舒適的條件下節(jié)能30%左右。

2、減少熱媒介輸送過(guò)程中的能源消耗的設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)在各環(huán)節(jié)上減少能源的消耗，從具體的設(shè)計(jì)和運(yùn)環(huán)節(jié)出發(fā) ， 建立整體的節(jié)能空調(diào)體系。熱媒介輸送系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)在材料的選擇熱能輸送系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)。熱媒介輸送系統(tǒng)應(yīng)選擇新型的保溫材料，如用熱水預(yù)制保溫的直埋管等措施，從而減少熱能在運(yùn)輸過(guò)程中的損失。還應(yīng)利用算機(jī)系統(tǒng)對(duì)空調(diào)供暖系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試，并采用平衡閥以及智能管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管流量的科學(xué)分配和有效管理，通過(guò)提高傳輸效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)建立有效的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工，為建立效的空調(diào)系統(tǒng)的施工和節(jié)能奠定良好的基礎(chǔ)。動(dòng)力系統(tǒng)可選擇效率較高、負(fù)荷特好，具有大溫差、低流速以及低摩阻的動(dòng)力供應(yīng)管道，運(yùn)用輸送效率較高的載能的動(dòng)力設(shè)備，有效提高輸送效率，建立節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式。

3、空調(diào)系統(tǒng)中的熱回收利用

空調(diào)系統(tǒng)中熱回收是空調(diào)節(jié)能的又一種新思路，即利用換熱方法將空調(diào)系統(tǒng)中廢棄的熱量重新回收利用起來(lái)。具體方法是在風(fēng)系統(tǒng)中使用新風(fēng)換氣機(jī)等熱回收裝置，使用排除的室內(nèi)低溫(高溫)空氣對(duì)引進(jìn)的室外新風(fēng)進(jìn)行預(yù)加熱，據(jù)目前國(guó)內(nèi)此類(lèi)廠家的檢測(cè)，換熱效率一般可達(dá)70％以上，大大減少了用于處理新風(fēng)的冷熱量損失?？照{(diào)水的熱回收利用是對(duì)制冷機(jī)的冷凝器稍作改動(dòng)，就可以同時(shí)供應(yīng)35℃～40℃的熱水。不需要或用不完熱水時(shí)，可以從冷卻塔排出；大量供熱水時(shí)，由于進(jìn)水由自來(lái)水補(bǔ)充，水溫較低，還會(huì)使制冷量適當(dāng)增加，不會(huì)有負(fù)面影響，同時(shí)可以有效地減少排放的熱量對(duì)大氣的熱污染，可以說(shuō)是一舉數(shù)得。對(duì)已有的制冷機(jī)而言，改造工作量很小，這種設(shè)備在國(guó)外已有大量的應(yīng)用。

1）新風(fēng)系統(tǒng)變頻變風(fēng)量控制

包括主送風(fēng)機(jī)、和樓層新風(fēng)機(jī)。在夏季中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，主機(jī)40％的能耗用于冷卻新風(fēng)，因此，對(duì)新風(fēng)量進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，可以使主機(jī)消耗功率降低。新風(fēng)的作用是為樓宇提供清潔、衛(wèi)生的新鮮空氣，保障樓宇環(huán)境的健康舒適，但是樓宇外部氣溫高或濕度大時(shí)新風(fēng)過(guò)多會(huì)將更多的外部熱濕空氣帶入樓宇，增加主機(jī)制冷功率、運(yùn)行時(shí)間和新風(fēng)設(shè)備電能消耗：外部氣候涼爽時(shí)新風(fēng)減少不利于涼爽空氣進(jìn)入樓宇，也會(huì)增加主機(jī)的制冷功率和運(yùn)行時(shí)間；而冷天新風(fēng)過(guò)多會(huì)使樓字過(guò)冷，不利于新風(fēng)機(jī)節(jié)能。因此通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度、焓值及空氣品質(zhì)的檢測(cè)，在每年的不同季節(jié)、每天的不同時(shí)刻利用變頻裝置對(duì)新風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可以便新風(fēng)系統(tǒng)明顯地節(jié)能。

2）空調(diào)機(jī)變頻變風(fēng)量控制

空調(diào)設(shè)備至少有10％設(shè)計(jì)余量，因此根據(jù)空調(diào)機(jī)制冷區(qū)環(huán)境溫度，在50％～90％范圍內(nèi)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行交頻調(diào)速，可使空調(diào)機(jī)動(dòng)態(tài)節(jié)能27％～78％。另外由于變頻調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)電流大幅降低，功率因數(shù)提高到1，風(fēng)機(jī)發(fā)熱率可降低70％以上，使用壽命延長(zhǎng)3～5倍。并且可以使樓宇內(nèi)“忽冷、忽熱、過(guò)冷、過(guò)熱”現(xiàn)象將不再出現(xiàn)。

3）排風(fēng)機(jī)變頻變風(fēng)量控制(或定時(shí)開(kāi)?？刂?

排風(fēng)機(jī)的作用和新風(fēng)機(jī)相反，是將樓宇內(nèi)的污濁空氣排出，其運(yùn)行條件是對(duì)空氣品質(zhì)的測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，在樓宇內(nèi)加裝空氣品質(zhì)傳感器，根據(jù)空氣品質(zhì)決定排風(fēng)機(jī)的變頻轉(zhuǎn)速(即排風(fēng)量)或起、停，至少可使排風(fēng)機(jī)節(jié)能27％～78％，并同時(shí)減少冷量散失。

4）冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻變風(fēng)量控制

冷卻風(fēng)機(jī)作用是對(duì)冷卻水進(jìn)行冷卻。由于冷卻塔安裝位置遠(yuǎn)離值班室，操作人員往往在停止冷卻塔時(shí)忽略關(guān)閉冷卻塔進(jìn)出水閥門(mén)，造成停開(kāi)冷卻塔進(jìn)出水短路，影響散熱效果，采用電動(dòng)閥成本接近變頻器但無(wú)節(jié)能效果。因此根據(jù)冷卻回水溫度對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻風(fēng)量調(diào)節(jié)，不但不出現(xiàn)上述情況，而且可使冷卻風(fēng)機(jī)節(jié)能。

三、結(jié)語(yǔ)

建筑是人類(lèi)生存的居所，是人類(lèi)生存的物質(zhì)所在。建筑是環(huán)境的重要組成部分，它要與周?chē)沫h(huán)境和諧的存在，這樣才能有美得價(jià)值所在。在新時(shí)代，綠色建筑的概念深入人心，它可以滿(mǎn)足人們對(duì)居住條件的舒適性、健康性、節(jié)約性。所以綠色建筑是人類(lèi)建筑史上的巨大飛躍。它可以有效的減少環(huán)境資源的浪費(fèi)，滿(mǎn)足整個(gè)地球的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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