綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中的運(yùn)用

于海

摘 ?要：暖通空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要組成部分之一，在發(fā)展過程中，綠色建筑在全世界的發(fā)展越來越有優(yōu)勢，綠色建筑不但提高了建筑的舒適度，而且有效地節(jié)約了資源。為了有效地確保建筑節(jié)能措施在建筑的建設(shè)過程中能夠落實，必須將節(jié)能材料與節(jié)能設(shè)計和相關(guān)的節(jié)能技術(shù)一起使用。在實際的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中，必須按照某些原則進(jìn)行。這不僅對空調(diào)設(shè)計制造行業(yè)有一定意義，而且對社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有一定的意義。

關(guān)鍵詞：綠色公共建筑 ?暖通空調(diào) ?節(jié)能設(shè)計 ?節(jié)能材料

中圖分類號：TU83 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（c）-0090-03

Application of Green Concept in Energy-saving Design of Building HVAC System

YU Hai

（China United Northwest Institute for Engineering Design and Research Co.， Ltd.， Xi'an， Shaanxi Province， 710077 ?China）

Abstract： HVAC system is one of the important components of modern buildings. During the development process， green buildings have more and more advantages in the development of the world. Green buildings not only improve the comfort of buildings， but also effectively save resources. In order to effectively ensure that building energy-saving measures can be implemented during the construction of the building， energy-saving materials must be used together with energy-saving design and related energy-saving technologies. In the actual energy-saving design of air-conditioning systems， certain principles must be followed. This not only has a certain meaning for the air-conditioning design and manufacturing industry， but also has a certain meaning for social and economic development.

Key words： Green public buildings; HVAC; Energy-saving design; Energy-saving materials

暖通空調(diào)系統(tǒng)（簡稱暖通空調(diào)）設(shè)計是一種基于人類對建筑物舒適性的需要進(jìn)行的建筑物室內(nèi)環(huán)境控制設(shè)計，可以應(yīng)用于各種類型的建筑物，使居住在這些建筑物中的人們比傳統(tǒng)建筑物更舒適。為了更好、更方便地使用建筑設(shè)施。暖通空調(diào)的設(shè)計需要不斷地進(jìn)行改進(jìn)，以滿足時代的發(fā)展。國家頒布的各類綠色建筑設(shè)計及施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，為開發(fā)和應(yīng)用暖通空調(diào)技術(shù)打下理論基礎(chǔ)。暖通空調(diào)的未來發(fā)展方向正受到國家建筑行業(yè)的廣泛關(guān)注，將對建筑行業(yè)的發(fā)展方向產(chǎn)生直接的影響。暖通空調(diào)綠色節(jié)能設(shè)計還提供大學(xué)課程，以供進(jìn)一步研究。向行業(yè)引進(jìn)相關(guān)技術(shù)人才，進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能創(chuàng)新設(shè)計，以便更好地開發(fā)暖通空調(diào)系統(tǒng)。

1 ?綠色概念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中的重要性

建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)已成為我國大部分建筑物中幾乎必不可少的配置，除了確保暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性外，還應(yīng)該使能量損耗降至最低。過去，建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)通常會消耗大量能源，并且由于設(shè)計的不合理，造成大量的能源浪費(fèi)，因此有效地預(yù)防和控制能源消耗已成為環(huán)保節(jié)能設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。建筑行業(yè)是一個能耗較高的行業(yè)，而暖通空調(diào)系統(tǒng)占建筑能耗的35%左右。如果能夠?qū)崿F(xiàn)綠色節(jié)能設(shè)計，那么將有效緩解我國目前的能源短缺問題。為我國實現(xiàn)2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和做出重要貢獻(xiàn)。將綠色概念應(yīng)用于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計通?？梢部梢愿玫乇Ｗo(hù)環(huán)境。例如，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中積極引入和應(yīng)用一些高端綠色環(huán)保材料，必然會優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，提高室內(nèi)和室外的環(huán)保效果，創(chuàng)造更舒適的居住環(huán)境?？梢酝ㄟ^優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱源選擇，增加可再生能源應(yīng)用的比例，可以更好地實現(xiàn)環(huán)保效果，使綠色效果更加突出[1-2]。

2 ?綠色理念下建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計原則

2.1 回收利用原則

具有綠色理念的暖通空調(diào)設(shè)備必須遵守可回收利用原則。能夠拆卸回收是具有綠色理念的暖通空調(diào)設(shè)備的重要特征。如空調(diào)設(shè)備發(fā)生故障，則通過拆卸、修理或更換有缺陷的部件反復(fù)使用，可有效地防止了整個空調(diào)設(shè)備的維護(hù)或更換，可以最大程度地節(jié)省維護(hù)成本。利用專業(yè)的手段和技術(shù)對某些空調(diào)設(shè)備進(jìn)行再生后可以重復(fù)利用，對節(jié)約能源和資源有一定的作用。在設(shè)計具有綠色理念的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)時，在空調(diào)設(shè)備的選擇時，應(yīng)注意避免設(shè)計一次性產(chǎn)品，關(guān)注空調(diào)設(shè)備材料的回收成本，可以在一定程度上控制設(shè)計和制造成本，這對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會發(fā)展具有一定的意義。

2.2 環(huán)保原則

為了實現(xiàn)人類健康發(fā)展的長期目標(biāo)，必須將環(huán)境保護(hù)意識納入生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。城市化進(jìn)程是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要體現(xiàn)，但城市化進(jìn)程也給生態(tài)環(huán)境的保護(hù)帶來一定壓力。在設(shè)計城市建筑時要注意環(huán)境保護(hù)是必然的發(fā)展趨勢。因此，空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計和制造也必須按照環(huán)境保護(hù)的原則進(jìn)行，充分考慮污染排放，碳排放和資源再利用，可以切實開展節(jié)能環(huán)保工作，促進(jìn)相關(guān)制造業(yè)和設(shè)計業(yè)的發(fā)展

2.3 靈活性原則

所謂的設(shè)計靈活性主要是指暖通空調(diào)設(shè)計的可調(diào)原則。暖通空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)室外氣候變化進(jìn)行多種模式轉(zhuǎn)換，因此要求空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計必須具有多種運(yùn)行模式。對于全空氣系統(tǒng)推薦采用VAV空調(diào)系統(tǒng)，空氣-水系統(tǒng)推薦可變新風(fēng)量系統(tǒng)。這兩類系統(tǒng)都具有可操作性強(qiáng)，運(yùn)行時能耗低的特點，不僅節(jié)省資源，而且節(jié)省運(yùn)行成本。

3 ?暖通空調(diào)設(shè)計思路

3.1 參考優(yōu)化設(shè)計方法

改革開放以后，經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展，并在發(fā)展過程中消耗了大量的自然資源。而當(dāng)下世界不可再生能源短缺的現(xiàn)象已經(jīng)引起了我國的高度關(guān)注。為了滿足國家節(jié)能減排大的方針政策，我國的綠色建筑發(fā)展工作從20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開始，但總體水平仍然很低，與國外發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。因此，在設(shè)計綠色建筑時，可以從外部綠色設(shè)計概念中學(xué)習(xí)研究，結(jié)合我國的特點及國情，在綠色建筑設(shè)計中實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，減少環(huán)境污染，使我國的節(jié)能技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。

3.2 滿足用戶需求

在暖通空調(diào)設(shè)計中，不僅要滿足國家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程，還要滿足業(yè)主的個性話需求，主要設(shè)計是在滿足國家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的前提下，圍繞用戶需求進(jìn)行設(shè)計。暖通空調(diào)設(shè)計不僅僅是冬天供暖、夏天供冷，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、耐久性以及能耗損失，業(yè)主的特殊功能需求等因素。因此，要求暖通空調(diào)設(shè)計時需要滿足許多條件，因此為了更好地適應(yīng)不斷變化的業(yè)主需求，需要根據(jù)相關(guān)的最新暖通空調(diào)技術(shù)，不斷地優(yōu)化暖通空調(diào)設(shè)計。

3.3 減少能量損失

由于建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)的能量傳遞過程經(jīng)常會造成一定的能量傳遞損失，因此，在綠色理念下進(jìn)行建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)注意減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的能量傳遞損失。一方面，暖通空調(diào)系統(tǒng)的輸送管道需要選擇具有較高隔熱性能的材料，同時設(shè)計時應(yīng)精細(xì)化設(shè)計，以減少傳輸過程中的能耗損失，并有效地提高能源利用率。另一方面，通過有效地防止建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間的加熱或冷卻的比率偏差對供水和回水之間的溫差的控制，減少能量傳遞損失。

4 ?綠色理念下建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計途徑分析

4.1 合理選擇熱源

熱源在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中非常重要。當(dāng)前，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的最常用的熱源按熱源的來源可分為自備熱源、城市供熱、工廠余熱和廢熱等，能量消耗和利用效率根據(jù)熱源來源不同而各有差異。選擇有效的能源控制系統(tǒng)對改善損耗和提高能源效率非常關(guān)鍵。冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、熱泵技術(shù)是最近被廣泛使用的新型綠色熱源供應(yīng)技術(shù)，通過不斷地實踐研究，發(fā)現(xiàn)將這兩種熱源供應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)設(shè)計中不但可以降低能耗，而且有效地提高了能源利用效率。另外，使用這兩種熱源供應(yīng)技術(shù)可以減少二氧化碳、二氧化硫等空氣污染物的排放，實現(xiàn)了低消耗、低排放的綠色理念，并遵循了綠色3項設(shè)計原則：節(jié)約、環(huán)保和綠色。

4.2 積極使用可再生能源和清潔能源

對于建筑暖通系統(tǒng)來講，能源是保證空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。所以，在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用綠色理念前，首先應(yīng)選擇可再生的清潔能源，設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能時，采用新型能源來滿足綠色理念的要求，減少空調(diào)中的碳排放。將暖通空調(diào)系統(tǒng)與太陽能或地源熱泵技術(shù)相結(jié)合，在使用太陽能時，將空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的集熱器安置與換熱水箱相連，控制集熱器的安裝位置在太陽光照射最近的位置，保證換熱水箱中的水溫為恒溫，控制太陽能在轉(zhuǎn)換為熱能時發(fā)生的損耗[3-4]。采用地源熱泵技術(shù)時，對冰蓄優(yōu)化后產(chǎn)生的蓄冷量比水溫低的原理，減少熱量的散失。在空調(diào)內(nèi)部形成低溫送風(fēng)的效果，協(xié)調(diào)空調(diào)系統(tǒng)在制冷與供熱方面的關(guān)系，規(guī)劃制冷供熱消耗能源的利用率，控制空調(diào)系統(tǒng)在排放廢氣時的污染物，保護(hù)建筑外部環(huán)境。

4.3 明確建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計與周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)

在建筑工程暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，以及在實施節(jié)能設(shè)計理念的過程中，設(shè)計人員需要弄清當(dāng)?shù)氐哪芎臉?gòu)成結(jié)構(gòu)，并通過優(yōu)化設(shè)計能源結(jié)構(gòu)來控制建筑能耗。避免由于能源結(jié)構(gòu)的不合理利用而產(chǎn)生不必要的能源消耗。重視能源結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用清潔能源和可再生能源。此外，在設(shè)計工作中，理清空調(diào)系統(tǒng)的性能狀態(tài)與當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境之間的關(guān)系，并結(jié)合了建設(shè)項目周圍的環(huán)境條件分析，積極地將環(huán)境保護(hù)概念融入設(shè)計過程。對周圍環(huán)境條件的具體分析最大程度地減少外部環(huán)境對建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)的不利影響。

4.4 優(yōu)化暖通空調(diào)熱工性能

暖通空調(diào)的最主要的功能就是保溫功能，保溫時，暖通空調(diào)內(nèi)部的冷水因外部環(huán)境溫度變化，產(chǎn)生吸熱作用，破壞了暖通空調(diào)內(nèi)的溫度平衡，所以，在優(yōu)化暖通空調(diào)熱工性能時，將保溫及節(jié)能作為主要考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)受外部溫度干擾的所有因素，具體包括太陽能發(fā)熱板的朝向、導(dǎo)熱材料以及建筑內(nèi)部布局的形態(tài)系數(shù)?？茖W(xué)使用新型的保溫管道材料，輔助室內(nèi)裝飾增強(qiáng)暖通空調(diào)的保暖，按照建筑房屋的設(shè)計規(guī)范，以室內(nèi)恒溫為控制對象，結(jié)合室內(nèi)裝飾的面積，損耗能量的數(shù)量選擇室內(nèi)裝飾的材質(zhì)[5]。保證建筑門窗的密閉工作，避免建筑產(chǎn)生不必要的能源浪費(fèi)。將綠色理念貫穿在整個熱工性能的過程中。設(shè)計人員應(yīng)充分考慮建筑的外部四季環(huán)境，排除環(huán)境的外部干擾，最大化發(fā)揮綠色理念的作用。在基礎(chǔ)暖通空調(diào)熱工構(gòu)件的基礎(chǔ)上，配合建筑的窗戶滲入室內(nèi)的太陽光輻射，在建筑內(nèi)部的墻壁上，選用光熱能轉(zhuǎn)換能力較強(qiáng)的涂刮材料，間接性地減少暖通空調(diào)管道的溫度差[6]。綜合上述理論分析，最終完成對綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計應(yīng)用上的研究。

5 ?結(jié)語

綜上所述，暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑節(jié)能項目中占有非常重要的地位，關(guān)系到人民的生活質(zhì)量、環(huán)境污染等，也關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)、民生和社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，在設(shè)計具有環(huán)保概念的暖通空調(diào)系統(tǒng)時，設(shè)計人員應(yīng)注意節(jié)約資源和清潔能源的利用，以提高暖通空調(diào)的使用效率，真正實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，并為社會的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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