綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計探討

王 業(yè)

(太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030000)

0 引言

綠色建筑是當(dāng)前土木工程領(lǐng)域最重要的發(fā)展方向之一，其在社會中的廣泛應(yīng)用能夠有效促進(jìn)節(jié)能減排，緩解我國的能源壓力，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境自凈能力的恢復(fù)，對我國的生態(tài)文明建設(shè)具有積極的促進(jìn)作用。優(yōu)化綠色建筑中的暖通空調(diào)設(shè)計能夠保障室內(nèi)空氣流動和潔凈程度的宜人性，維護(hù)人民群眾的心理和生理健康，提高其工作生活品質(zhì)。

1 綠色建筑設(shè)計理念

綠色建筑(green building)指在建筑工程項目的全壽命周期內(nèi)，依據(jù)節(jié)約能源和回歸自然的設(shè)計理念，貫徹落實“4R”標(biāo)準(zhǔn)，最大限度減少社會資源和自然資源的消耗，構(gòu)筑良好的室內(nèi)室外空間，從而為人民群眾提供健康、舒適和高效的生活和工作環(huán)境，促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。在室內(nèi)環(huán)境的建設(shè)方面，重點強(qiáng)調(diào)了溫度、聲音、日光照明和空氣質(zhì)量的問題，要求在建設(shè)過程中，合理布局建筑方位、間距和朝向，注重分析區(qū)域氣候環(huán)境和建筑內(nèi)部負(fù)荷變化對室內(nèi)環(huán)境舒適性的影響，靈活調(diào)整冬夏空調(diào)設(shè)計，使室內(nèi)空氣中的污染物濃度始終處于國際公認(rèn)的有害濃度指標(biāo)之下。在室外環(huán)境的建設(shè)方面，要貫徹落實綠色環(huán)境的地域主義，結(jié)合區(qū)域歷史文化特征、地理環(huán)境特征以及社會經(jīng)濟(jì)條件，盡可能的利用可再生資源和材料，完善周邊綠化和基礎(chǔ)設(shè)施配置，營造親近自然、回歸自然的生態(tài)環(huán)境，給予人民群眾“美”的體驗和感受，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、能源高效利用和經(jīng)濟(jì)適用性的有機(jī)結(jié)合[1]。

2 綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計

2.1 技術(shù)原則

對于綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計，需要遵循兩個首要原則：其一，舒適性和節(jié)能性的統(tǒng)一。在建設(shè)綠色建筑及其暖通空調(diào)的過程中，要樹立“以人為本”的理念，將平均熱感覺指數(shù)(Predicted Mean Vote，簡稱PMV)納入考量范圍，優(yōu)化暖通空調(diào)對溫度、濕度、風(fēng)速的合理控制，兼顧個人需求和社會需求，以實現(xiàn)人體舒適度與能源節(jié)約度的協(xié)調(diào)，與此同時，暖通空調(diào)還要有效控制室內(nèi)空氣品質(zhì)(Indoor Air Quality，簡稱IAQ)，優(yōu)化室內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)的氣流組織，緩解“致病建筑綜合癥”對人體的侵蝕。其二，能源利用與生態(tài)保護(hù)的統(tǒng)一。在建設(shè)綠色建筑及其暖通空調(diào)的過程中，設(shè)計人員和建設(shè)人員要挑選適宜的供能方案，減少二氧化碳的排放量，落實對“高溫”冷水、“低溫”熱水、風(fēng)冷熱泵等技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，提高對清潔能源的利用效率，以減少對化石能源的消耗。

2.2 節(jié)能方式

暖通空調(diào)的節(jié)能方式有很多，排風(fēng)中熱量的回收、水蓄熱(冷)技術(shù)、變風(fēng)量系統(tǒng)等技術(shù)手段在綠色建筑領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)階段的很多新型的節(jié)能技術(shù)都是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。相較于傳統(tǒng)的空調(diào)技術(shù)，現(xiàn)階段的暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)舒適、節(jié)能和靈活性的有機(jī)協(xié)調(diào)。例如，對于大中型辦公樓建筑，可以利用采用通風(fēng)窗、空氣屏障等方式簡化內(nèi)外分區(qū)，改善窗際熱環(huán)境，并將建筑的外區(qū)設(shè)置為獨立的熱泵單位，采用區(qū)域供熱供暖或者集中吸收式制冷等方式，從而有效減少電力負(fù)荷，提高資源的利用效率。與此同時，對于夜間的電力應(yīng)用和移風(fēng)蓄熱，相關(guān)設(shè)計人員還可以采用冰蓄熱技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)蓄熱(冷)技術(shù)以及高溫相變材料在夜間對室內(nèi)進(jìn)行供冷供熱，完善對節(jié)能系統(tǒng)的更新改造。除此之外，調(diào)整空調(diào)裝置輸送系統(tǒng)和改善氣流組織，也能夠發(fā)揮良好的節(jié)能效果，提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量。在調(diào)整空調(diào)裝置輸送系統(tǒng)方面，可以通過提高送風(fēng)系統(tǒng)的溫差、轉(zhuǎn)變風(fēng)量、水量或者使用冷劑重力循環(huán)供冷供熱的方式，降低輸送能耗，提高空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在改善氣流組織方面，可以通過應(yīng)用置換通風(fēng)、噴射誘導(dǎo)型送風(fēng)方式等技術(shù)手段。提高室內(nèi)換氣次數(shù)，保障室內(nèi)空氣新鮮。值得注意的是，對風(fēng)能、太陽能、水能等自然能源高效利用也能夠提高暖通空調(diào)的性能。例如，利用“冬灌夏用”或“夏灌冬用”技術(shù)，合理的利用地下水資源進(jìn)行供能，以保障冷、熱源的穩(wěn)定性。

2.3 供能方式

為了平衡城市能源供應(yīng)緊張的現(xiàn)狀，優(yōu)化暖通空調(diào)供能方式，對城市的可持續(xù)健康發(fā)展具有重要的意義。首先，可以利用燃?xì)庾鳛榭照{(diào)能源，燃?xì)馐且环N熱值較高的清潔能源，將其應(yīng)用到對綠色建筑和暖通空調(diào)的設(shè)計中，能夠有效緩解城市的用電緊張，常見的應(yīng)用方式為：燃?xì)庵比夹臀帐嚼錈崴畽C(jī)組、燃?xì)怛?qū)動熱泵、用燃?xì)饧訜釂卧綗岜玫氖彝鈾C(jī)、燃?xì)怛?qū)動的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。其次，要加強(qiáng)對區(qū)域集中能源站建設(shè)，構(gòu)建一個區(qū)域范圍內(nèi)的供冷與供熱系統(tǒng)(District Heating & Cooling，簡稱DHC)集中制取冷水、熱水、蒸汽等冷媒和熱媒，然后通過區(qū)域官網(wǎng)輸送給暖通空調(diào)的使用者，以滿足人民群眾的制冷制熱需求，其實現(xiàn)方式主要為：1)應(yīng)用大容量熱泵機(jī)組、冰蓄熱技術(shù)以及清潔能源，構(gòu)建以電力為主要能源的DHC方式；2)利用燃?xì)忮仩t+整齊吸收式制冷機(jī)、燃?xì)忮仩t+離心制冷機(jī)、直燃型冷熱水機(jī)以及電熱聯(lián)產(chǎn)方式，構(gòu)建以燃?xì)鉃橹饕茉吹腄HC方式；3)利用井水、河水或海水，構(gòu)建大型水源熱泵區(qū)域供熱方式。再次，可以利用地表水處理后的污水和廢水、土壤熱、地鐵線路排熱等可再生資源，通過熱泵轉(zhuǎn)化為供冷供熱能源，有效提高資源的利用效率。最后，可以對建筑工程中的復(fù)合能源加以利用，整合燃?xì)夂碗娏Y源，形成優(yōu)勢互補，從而以有效提高冬季供暖和夏季供冷的質(zhì)量和效率，提高功能的可靠性和穩(wěn)定性，并提供暖通空調(diào)使用者對能源的選擇空間，分擔(dān)其經(jīng)濟(jì)風(fēng)險。

2.4 智能化發(fā)展趨勢

綠色建筑暖通空調(diào)的智能化設(shè)計主要包括太陽能節(jié)能技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)以及對暖通空調(diào)整體設(shè)計中的智能化。在太陽能節(jié)能技術(shù)的智能化中，可以利用智能化的循環(huán)與集熱器控制系統(tǒng)促進(jìn)太陽能的轉(zhuǎn)化效率，并在陰雨天氣中，將太陽能加熱自動轉(zhuǎn)變?yōu)槿細(xì)廨o助的加熱方式，從而有效保障熱能的可靠性。在地源熱泵技術(shù)的智能化中，可以利用低位熱量向高位熱量轉(zhuǎn)移的方式，在溫度較低的條件下，智能化的地源熱泵技術(shù)能夠參照空氣溫度指數(shù)將地下熱能引導(dǎo)至地上；相對應(yīng)在溫度較高的條件下，能夠?qū)⒌孛娴臒崮苻D(zhuǎn)移至地下，以降低建筑體的溫度，達(dá)到冬暖夏涼的效果。冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)的智能化方面，可以基于“循環(huán)利用”理念，將夜間建筑體內(nèi)積累的冷能轉(zhuǎn)移到用電高峰時期并進(jìn)行釋放，從而有效降低能源消耗。在對暖通空調(diào)整體設(shè)計中的智能化方面，可以利用變風(fēng)量系統(tǒng)(Variable Air Volume System，簡稱VAV系統(tǒng))和全稱樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)(Building Automation System-RTU，簡稱BA)，對綠色建筑的暖通空調(diào)的送風(fēng)靜壓以及新風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，通過完善定量化模擬功能和對建設(shè)設(shè)計可利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的最佳匹配，減緩能源消耗速度，提高暖通空調(diào)的整體效能[2]。

3 結(jié)語

在完善綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計的過程中，要重點考察區(qū)域環(huán)境特征和人文特征，靈活使用綠色技術(shù)、工藝和設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的目的。