綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的技術(shù)

魏獻(xiàn)耀

（福建聯(lián)勝裝潢有限公司）

綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的技術(shù)

魏獻(xiàn)耀

（福建聯(lián)勝裝潢有限公司）

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會文明的不斷進(jìn)步，全球氣候變暖的趨勢逐漸受到人們的關(guān)注。在新世紀(jì)中，推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，綠色建筑必定成為建筑行業(yè)當(dāng)今和未來的發(fā)展趨勢，綠色建筑為人們提供舒適的居住環(huán)境的同時(shí)，對建造和設(shè)計(jì)提出了更高的要求，綠色建筑中的暖通空調(diào)成為研究的重點(diǎn)。本文結(jié)合綠色建筑的含義和設(shè)計(jì)原則，對暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了分析，以期促進(jìn)暖通空調(diào)在綠色建筑中的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的時(shí)代目標(biāo)，帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

綠色建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對健康生活和居住環(huán)境的要求越來越高，人們對建筑物的居住要求主要包括居住環(huán)境的實(shí)用性、舒適性和環(huán)保性。人們在提倡節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，以提高生活質(zhì)量為目標(biāo)，在綠色建筑理念的浪潮下，人們逐漸將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到智能化建筑核心的暖通空調(diào)上。暖通空調(diào)是建筑發(fā)揮綠色環(huán)保性能和人們實(shí)現(xiàn)舒適將抗居住的關(guān)鍵。

1　綠色建筑概述

1.1綠色建筑的含義

通過對環(huán)境保護(hù)和能源需求的綜合考慮，在結(jié)構(gòu)功能要求、綠色環(huán)保要求下建造出的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與環(huán)境、能源與技術(shù)緊密結(jié)合的建筑物稱為綠色建筑。綠色建筑可以實(shí)現(xiàn)能源的集約化，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，綠色建筑運(yùn)用建筑熱工原理等技術(shù)對能源進(jìn)行合理化使用，大大降低了能耗，綠色建筑通過與周圍環(huán)境的相互融合，實(shí)現(xiàn)了良好通風(fēng)、節(jié)能環(huán)保的建筑目標(biāo)。隨著綠色建筑在建筑行業(yè)的提出，人類的建設(shè)活動(dòng)已逐漸步入理性階段，實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧相處[1]。

1.2綠色建筑的設(shè)計(jì)理念

從整體上看，綠色建筑的設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和靜態(tài)設(shè)計(jì)的結(jié)合體，故有時(shí)將綠色建筑設(shè)計(jì)稱為綜合設(shè)計(jì)，綠色建筑設(shè)計(jì)要把握設(shè)計(jì)精良、節(jié)能環(huán)保、健康舒適的設(shè)計(jì)原則，通過對能源和生態(tài)材料的合理利用，實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)保形態(tài)和室內(nèi)環(huán)境相融合。綠色建筑對設(shè)計(jì)人員提出了較高的要求，設(shè)計(jì)人員必須掌握多方面、多層次的專業(yè)知識，將項(xiàng)目能源與環(huán)保經(jīng)濟(jì)進(jìn)行有效結(jié)合。

2　綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

在綠色建筑中對暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)必須遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)原則，符合綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建筑物的良好通風(fēng)，提升居住的舒適性，而并非傳統(tǒng)建筑中對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的不合理使用[2]。

2.1暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)原則

（1）節(jié)省原則：節(jié)省原則是指在建筑的過程中對建筑材料和建筑能源的合理使用，節(jié)省原則并不是在暖通空調(diào)的個(gè)別部分上進(jìn)行節(jié)省或偷工減料，而是指多方面的節(jié)約，例如在投資過程中的節(jié)約，對原材料和材料運(yùn)費(fèi)的節(jié)約，節(jié)省原則涉及到暖通空調(diào)的制冷機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)等通風(fēng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。針對現(xiàn)代新型的綠色建筑，必須從實(shí)際出發(fā)，多方面考慮暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)，完善暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、建筑物的整體結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)三者的相輔相成，力求最優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。

（2）回用原則：綠色建筑中的回用原則是指對暖通空調(diào)系統(tǒng)整體或零部件的再次利用。結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各種零部件都可以拆卸，彼此間具有相對獨(dú)立性，在暖通空調(diào)的長期使用過程中，有些零部件可能損壞，例如管材設(shè)備的非運(yùn)轉(zhuǎn)部件，在考慮回用原則的同時(shí)，應(yīng)及時(shí)將單獨(dú)的零部件進(jìn)行拆卸，清洗后可以重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。

（3）廣回收原則：廣回收是指對暖通空調(diào)的整體或零部件進(jìn)行廣泛回收，它不同于回用原則，廣回收并不是對暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體或零部件進(jìn)行籠統(tǒng)地回收，而是將暖通空調(diào)系統(tǒng)的零部件進(jìn)行分門別類，將系統(tǒng)中報(bào)廢的管道進(jìn)行集中處理，對其它零部件進(jìn)行歸類整理[4]。

（4）循環(huán)原則：循環(huán)原則是指設(shè)備零件材料在回收后經(jīng)過同意的處理后在指定的工廠進(jìn)行循環(huán)再生。在材料報(bào)廢之后進(jìn)行回收再利用，形成原材料-廢料-新材料的良性循環(huán)，對成本較高的材料或沒有回收價(jià)值的材料，例如玻璃鋼、巖棉等材料，在建筑設(shè)計(jì)中要合理控制其使用量，在使用過程中也不得浪費(fèi)，最大限度地實(shí)現(xiàn)材料的節(jié)約。

2.2暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)要求

2.2.1實(shí)現(xiàn)能源的有效利用

綠色建筑秉持低能耗的基本設(shè)計(jì)原則，以綠色、環(huán)保、節(jié)約為根本標(biāo)準(zhǔn)和根本基礎(chǔ)，最大限度地實(shí)現(xiàn)能源和資源的有效利用。其中包括電能、水等資源，以及空調(diào)系統(tǒng)和暖通系統(tǒng)中涉及到的資源，選擇材料時(shí)因地制宜，采取各種有效的措施實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，優(yōu)化能源的利用模式，適當(dāng)采取可再生能源代替不可再生能源，并努力開發(fā)新的節(jié)能技術(shù)。

2.2.2實(shí)時(shí)保護(hù)環(huán)境

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對自然環(huán)境的好壞造成最直接的影響，關(guān)系到自然能源的發(fā)揮和利用。因此在建筑設(shè)計(jì)的過程中必須考慮各個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，將建筑物的外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，考慮外部環(huán)境中的水資源、土地資源和空氣質(zhì)量等；考慮內(nèi)部環(huán)境的防風(fēng)、蓄水能力。在考慮外部環(huán)境時(shí)，應(yīng)充分注意到不良環(huán)境給建筑物帶來的影響，考慮內(nèi)部環(huán)境時(shí)，適當(dāng)引入植物和水資源，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)效能的最大化。

2.2.3建筑熱工性能的改善

熱工性能的改善是綠色建筑中的重點(diǎn)考慮對象，熱工性能包括保溫、遮陽和散熱性能，熱工性能直接關(guān)系到建筑物的形體系數(shù)、建筑形體氣密性等。建筑物內(nèi)部熱量的收集和散發(fā)要通過建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，因此熱工性能的改善對暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)具有重要的積極作用。

3　暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的技術(shù)措施

3.1蓄冷技術(shù)

蓄冷技術(shù)是指利用電力低峰時(shí)期制冷，將冷量以水或冰的形式儲存在儲冷設(shè)備中，在電力高峰時(shí)期，將儲冷設(shè)備中的冷量放出，當(dāng)做空調(diào)使用的新型節(jié)能技術(shù)。蓄冷技術(shù)的應(yīng)用與電力的高低峰緊密聯(lián)系，降低了電能的消耗，有效控制了電力資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電環(huán)保的目的[5]。

蓄冷技術(shù)不僅可以減少用電量，降低電能的消耗，還可以實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)，提高了儲冷設(shè)備的工作效率和設(shè)備利用率。

3.2太陽能暖通節(jié)能技術(shù)

太陽能是取之不盡用之不竭的環(huán)保能源，可以直接利用，不會對環(huán)境造成污染，是現(xiàn)階段最好的潔凈能源，且可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，大大降低了電能等資源的消耗。太陽能暖通技術(shù)以太陽能為直接能源，通過光電和光熱技術(shù)的綜合處理，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能源，換熱水箱和相應(yīng)的加熱設(shè)施是系統(tǒng)中的重要組成部分，他們共同組成集熱器和儲熱器，溫度控制器和地板采暖設(shè)施使控制系統(tǒng)形成循環(huán)的回路。集熱設(shè)備采集太陽能，通過導(dǎo)入系統(tǒng)將熱能導(dǎo)入儲熱器中，進(jìn)入采暖設(shè)施，實(shí)現(xiàn)建筑物的保暖和降溫。太陽能暖通節(jié)能技術(shù)成本低、節(jié)能效果好，是值得推廣的新型節(jié)能技術(shù)。

3.3自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是人類最早調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的手段，自然通風(fēng)完全不使用其他能源，降低了能源消耗，改善了室內(nèi)的空氣質(zhì)量。在天氣允許的情況下，應(yīng)盡量使用自然通風(fēng)的方式來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。

在具體的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)對自然風(fēng)的最大化利用，綜合考慮建筑物的平面和剖面，盡可能將門窗設(shè)計(jì)在一條直線上，門窗的開口面積在設(shè)計(jì)允許的情況下可以盡量大，由于外界風(fēng)向和風(fēng)速的不穩(wěn)定，可以安裝可調(diào)節(jié)的百葉窗調(diào)節(jié)室內(nèi)氣流，大到良好的自然通風(fēng)效果。

3.4地源熱泵應(yīng)用

地源熱泵技術(shù)是近年來在解決供熱和制冷問題的基礎(chǔ)上提出的新型節(jié)能技術(shù)，具有較高的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，相比于空氣熱源泵，地源熱泵技術(shù)不會對土壤溫度造成影響，不會導(dǎo)致地面下沉和地下水位的下降，不會影響地下水的水質(zhì)。整體來講，地源熱泵對環(huán)境的影響較小，是一種良好的去熱散熱方式。

位于地下30～100m的豎直埋管換熱器直接導(dǎo)致地下的土壤溫度發(fā)生變化，在冬季，地泵會通過熱交換器將地下的熱量提取到地上實(shí)現(xiàn)供熱，降低了埋管周圍的土壤溫度，在夏季，地泵把地上的熱量傳送到地下，提高了埋管周圍的土壤溫度。由此可見，埋管換熱器的性能直接受到溫度高低的影響，如果冬季吸收的熱能和夏季釋放的熱能在一定程度上保持平衡，那么換熱器的性能將不會受到影響，如果不打破兩者之間的平衡，地源熱泵將持續(xù)運(yùn)行下去。因此地源熱泵技術(shù)被廣泛應(yīng)用于夏熱冬冷和冬夏熱量相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)。在寒帶和熱帶地區(qū)，冬夏熱度失調(diào)，換熱器的性能直接受到影響，熱泵耗能高，效率低。

為了保持埋管熱量吸收和熱量排放之間的平衡，使熱泵能高效運(yùn)作，可以在原有熱泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，在寒冷地區(qū)為系統(tǒng)增設(shè)輔助設(shè)備用以提供熱量，將太陽能作為首要能源，通過串并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)地源熱泵和太陽能的緊密聯(lián)系，為系統(tǒng)提供更多的熱量，滿足系統(tǒng)的采暖需求。在南方地區(qū)，可以增設(shè)冷卻塔系統(tǒng)，分擔(dān)地源熱泵中的部分負(fù)荷，在夜間將土壤中積累的熱量帶走，實(shí)現(xiàn)降溫，提高熱泵性能。

4　結(jié)語

經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展的同時(shí)，人們的生活水平不斷提高，資源和能源大量消耗，為社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了極大的威脅，綠色建筑中暖通空調(diào)的利用為緩解能源問題帶來了契機(jī)。當(dāng)代的建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分認(rèn)識到能源危機(jī)，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，秉持可持續(xù)發(fā)展的原則，在技術(shù)上用于創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出更加節(jié)能環(huán)保的暖通空調(diào)，為健康舒適、節(jié)能環(huán)保的建筑而努力，從而推動(dòng)現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。

[1]田榮金.淺析暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用與應(yīng)用前景[J].價(jià)值工程，2011，30（4）：81.

[2]蔣寧，王智勇，李明，等.淺談暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑的應(yīng)用——淺析暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑中的技術(shù)與應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，26（21）：125.

[3]張杰，王素娟.暖通空調(diào)在綠色建筑中的應(yīng)用論述[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2014，12（7）：128～129.

[4]張俊輝，張瑞恒.暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，40（22）：4477～4478.

[5]常成.綠色建筑中暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2014，15（5）：113.

TU96+2

A

1673-0038（2015）30-0001-02

2015-7-9

魏獻(xiàn)耀（1964-），男，中級工程師，主要從事建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作。