綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計探討

魏嘉屹 青島市城市規(guī)劃設(shè)計研究院

引言：在我國工業(yè)建設(shè)等級不斷深入發(fā)展的大背景下，當(dāng)下城市開發(fā)和群眾生活對于實體建筑的要求也有了新的轉(zhuǎn)變和延伸，不再以單一的經(jīng)濟(jì)利益為本質(zhì)訴求，而是更加強(qiáng)調(diào)環(huán)保型建設(shè)。這種變化就要求相應(yīng)的建筑設(shè)計，也應(yīng)當(dāng)從傳統(tǒng)的思維中脫離出來，要立足于全新的歷史時期，分析綠色理念，并積極適應(yīng)這一發(fā)展趨勢。

一、建筑暖通空調(diào)設(shè)計的基本原則

（一）可靠性與可行性原則

暖通空調(diào)設(shè)計首先要解決的則是設(shè)計方案具有可行性，而且不對建筑的運(yùn)行以及暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行造成負(fù)面影響。這需要在設(shè)計時做好充足的考慮，如暖通空調(diào)的位置、周圍水電等管線的分布等，保持與建筑以及建筑內(nèi)部各組成部分的協(xié)調(diào)；同時，在綠色可持續(xù)發(fā)展理念的倡導(dǎo)下，也需要考慮暖通空調(diào)的能耗問題，根據(jù)建筑的面積、功能進(jìn)行暖通空調(diào)各系統(tǒng)的設(shè)計，以便其能耗滿足國家要求。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

暖通空調(diào)設(shè)計逐漸成為建筑全壽命周期內(nèi)成本最高的一項內(nèi)容，不僅在建設(shè)時會消耗大量資金成本，在運(yùn)行中也會產(chǎn)生影響大氣環(huán)境的物質(zhì)或氣體，從而消耗大量環(huán)保成本。因此，在設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合建筑面積以及供熱人口、供熱時間對其資金消耗、廢氣排量等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估，以便將暖通空調(diào)的成本控制在最低。

（三）安全性原則

暖通空調(diào)作為建筑的組成部分，其安全性也是影響建筑安全的重要因素。總體來講，建筑安全包括五個方面，一是防火、二是環(huán)境、三是系統(tǒng)設(shè)備、四是人員、五是重要設(shè)備物品環(huán)境，暖通空調(diào)是建筑的重要系統(tǒng)，需要保障其運(yùn)行安全以及所處環(huán)境的安全，因此，在設(shè)計過程中要以安全為基本前提選擇合適的位置、設(shè)計合適的系統(tǒng)構(gòu)成。

二、綠色建筑技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用方法

（一）主動式設(shè)計

實際對綠色建筑的暖通空調(diào)進(jìn)行設(shè)計，可以采用主動式設(shè)計方法，加強(qiáng)各種自然資源的利用，減少空調(diào)的能耗和產(chǎn)生的污染物。目前在綠色建筑中，自然主動式暖風(fēng)控制系統(tǒng)得到了普遍使用，能夠利用過渡季節(jié)的風(fēng)能實現(xiàn)建筑通風(fēng)，實現(xiàn)風(fēng)能資源的充分利用，增加夏季建筑圍護(hù)與室內(nèi)空間的散熱量；還可以減少空調(diào)啟動帶來的負(fù)荷量，使建筑本體能耗得到降低，保證室內(nèi)通風(fēng)良好，避免家具因潮濕變形，同時，使室內(nèi)在夏季快速降溫，減少空調(diào)運(yùn)行帶來的能耗和污染。

（二）被動式設(shè)計

采取被動式暖通空調(diào)設(shè)計方法，主要是對太陽能等可再生能源進(jìn)行有效利用，使空調(diào)能耗得到減少。實現(xiàn)人工被動式設(shè)計，需要在建筑物最佳位置完成太陽能接收板的設(shè)置，用于對太陽能的收集，然后轉(zhuǎn)化為能夠使用的熱力資源，滿足建筑冬季供熱需求。直接將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，可以減少空調(diào)消耗的電能，使能源短缺的問題得到緩解。從建筑供暖方式上來看，太陽能系統(tǒng)包含溫度控制器、生活熱水體系和地板采暖等部分，可以利用采集設(shè)備將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，再利用熱導(dǎo)循環(huán)系統(tǒng)傳遞至換熱中心，然后利用溫度控制設(shè)備實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)。若遭遇陰雨天氣，無法利用太陽能供熱，系統(tǒng)將自動切換到市政管網(wǎng)或鍋爐輔助等常規(guī)供熱設(shè)備，保證建筑的正常供暖。在大型建筑暖通設(shè)計中，還可以采用被動式太陽輻射技術(shù)，利用充滿惰性氣體的雙層玻璃遮擋長波輻射，控制室內(nèi)溫度。還可以應(yīng)用智能窗，根據(jù)室外太陽輻射強(qiáng)度進(jìn)行玻璃透明度調(diào)整。配合采用通風(fēng)窗技術(shù)，能夠?qū)⒖照{(diào)系統(tǒng)回風(fēng)帶入雙層玻璃，使中間層熱量得到抵消，實現(xiàn)室內(nèi)熱量間接吸收，繼而使能源得到充分利用。

（三）地源熱泵設(shè)計

在綠色建筑中，常采用地源熱泵系統(tǒng)作為暖通空調(diào)，能夠降低空調(diào)使用的成本。該系統(tǒng)同時具備供熱和制冷功能，可以滿足暖通空調(diào)的設(shè)計要求。在實際設(shè)計中，需要在地下30-100m位置進(jìn)行換熱裝置的埋設(shè)，除了給地面溫度帶來一定影響，不會給地面生物或地下水帶來影響。采用穩(wěn)定地源熱泵能夠使換熱器使用性能得到充分發(fā)揮，保證暖通空調(diào)在夏季和冬季能正常制冷和供熱。在夏季，換熱系統(tǒng)可以將室內(nèi)熱源輸送至地下，實現(xiàn)熱量積蓄，并在冬季通過熱交換提供熱能，使建筑室內(nèi)保持良好環(huán)境的同時，減少空調(diào)能耗的產(chǎn)生。相較于中央空調(diào)，地源熱泵空調(diào)對中央空調(diào)、地板采暖、生活熱水等功能進(jìn)行了集成，能夠利用先進(jìn)的熱泵技術(shù)和暖通技術(shù)實現(xiàn)地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹拈_發(fā)利用。地源熱泵冷熱源溫度相對穩(wěn)定，夏季溫度較之環(huán)境低，可用于供冷，冬季相反，可提供熱源，因此，能夠使空調(diào)系統(tǒng)維持較高運(yùn)行效率。

（四）水冰蓄冷設(shè)計

應(yīng)用水冰蓄冷設(shè)計技術(shù)，可使暖通空調(diào)設(shè)計得到優(yōu)化，實現(xiàn)削峰填谷式用電，使電網(wǎng)運(yùn)行效率得到提高。設(shè)計時，需要在水冷機(jī)組中安裝蓄能裝置，在低谷期利用雙工況電制冷機(jī)生產(chǎn)冷量，并以冷水形式在蓄冰裝置中儲存，使空調(diào)白天的能耗得到降低。在建筑室內(nèi)需要制冷時，蓄冰裝置可以對存儲的冷量機(jī)械能轉(zhuǎn)化，在用電高峰時段釋放冷量，減輕空調(diào)運(yùn)行負(fù)荷，使機(jī)組保持穩(wěn)定運(yùn)行，繼而為空調(diào)設(shè)計和使用帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)主要以水作為冷熱量載體，使水在換熱管道和機(jī)組間循環(huán)利用，實現(xiàn)熱量交換，用電低谷時，用電能使水的溫度降低，在用電高峰時段，冷水的供應(yīng)可以減少空調(diào)電能損耗，從而使空調(diào)系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，減少不必要的能源消耗。

結(jié)語：綠色建筑在中國的興起，是我國建立創(chuàng)新型國家的必然組成部分，是順應(yīng)時代發(fā)展潮流和社會民生需求的必然結(jié)果，也是建筑節(jié)能環(huán)保的進(jìn)一步拓展和優(yōu)化，暖通空調(diào)設(shè)備作為建筑節(jié)能環(huán)保的重要組成部分，應(yīng)首先從設(shè)計入手，使節(jié)能環(huán)保理念貫穿于建筑的全壽命周期。