綠色建筑技術(shù)在暖通設(shè)計中的應(yīng)用初探

趙靜德 中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司

暖通空調(diào)系統(tǒng)可以在很大程度上滿足人們對于室內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速、潔凈度等的要求，改善室內(nèi)熱工環(huán)境，提供給使用者一個舒適的居住環(huán)境。但是，近年來，建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)的耗能問題也成為人們關(guān)注的問題之一，這一問題引起了社會各界的廣泛關(guān)注，因此，采取合適的方法進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計迫在眉睫。

1 綠色施工的含義

房建工程施工的整個過程中，是以有效保證居民房屋建筑和工程施工現(xiàn)場的安全為基本前提，采用先進(jìn)的建筑科學(xué)工程技術(shù)，最大限度地保護(hù)環(huán)境，充分、合理地利用自然資源，以實現(xiàn)我國房建建筑工程的社會利益分配最大化。在實施綠色施工時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境，因地制宜，全面了解國家相關(guān)政策以及行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在施工的全過程中都應(yīng)嚴(yán)格遵循綠色施工的理念。在綠色施工的過程中，不僅要控制建筑工程無塵、無噪聲，還要確保建筑工程與周圍環(huán)境完美融合，助力我國建筑可持續(xù)發(fā)展的大戰(zhàn)略[1]。

2 在暖通設(shè)計中運(yùn)用綠色施工技術(shù)的價值

綠色施工技術(shù)作為現(xiàn)代施工技術(shù)，對節(jié)約資源、提高施工企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。建筑業(yè)的快速發(fā)展已成為我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，但在這個新的歷史發(fā)展過程中，有些建設(shè)項目的建設(shè)周期長，資源消耗量大，資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。針對這種情況，需要國家的政策支持和引導(dǎo)，優(yōu)化資源配置，提高民用建筑資源的綜合利用率，有效控制和節(jié)約我國建設(shè)工程造價，提高我國建設(shè)工程質(zhì)量[2]。

3 暖通節(jié)能方法及存在問題分析

3.1 冷熱源系統(tǒng)

在冷源與熱源系統(tǒng)合理節(jié)能上，目前主要采用以下節(jié)能方法。一是選擇合適容量的臺數(shù)和負(fù)荷機(jī)組，盡可能保障不同季節(jié)的負(fù)荷機(jī)組能長期保持正常運(yùn)行，由于負(fù)荷機(jī)組絕大部分的工作時間是在非固定設(shè)計負(fù)荷工況下正常運(yùn)行，因此，提高大部分負(fù)荷機(jī)組的運(yùn)行效率意義重大，但這種節(jié)能方式所需的介質(zhì)設(shè)備數(shù)量較大，會增加設(shè)備投資和未來機(jī)房占地面積。二是合理選擇性能系數(shù)高的介質(zhì)設(shè)備，包括冷熱源介質(zhì)設(shè)備等，但一般使用設(shè)備價格相對昂貴。三是合理利用自然冷熱能（包括太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、地下水和室外自然大氣）或熱源作為能源和能源交叉點(diǎn)（包括空氣、土壤、水源等），但若冷熱能利用不充分，很有可能引發(fā)火災(zāi)風(fēng)險。四是合理選擇與不同溫度能量水平相匹配的冷熱源，避免使用高能冷熱源介質(zhì)設(shè)備進(jìn)行低能冷熱源處理，但同時冷熱源設(shè)備種類將會增加。

3.2 輸送系統(tǒng)

在使用空調(diào)變速器控制系統(tǒng)時，主要特點(diǎn)如下：第一，空調(diào)輸送過程中冷熱源需要無菌水（水作為制冷劑）輸送系統(tǒng)，究其原因，非全新的空氣凈化系統(tǒng)不利于無菌空氣的傳播控制；第二，根據(jù)不同用戶運(yùn)輸負(fù)荷的溫度特性，提高冷熱源出口運(yùn)輸溫度，但對高溫高濕運(yùn)輸控制性能要求較高；第三，空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時要加大溫差，降低空調(diào)傳動能力，特別注意提高末端控制裝置的傳動性能；第四，選擇高性能空調(diào)傳動控制設(shè)備、可變額定流量（VAV、VVV、VRV）進(jìn)行高速運(yùn)行和高效率是必要的，關(guān)注低溫變流量傳輸期對居住者的各種負(fù)面影響；第五，降低空調(diào)輸送風(fēng)管、管件和空氣過濾器的輸送阻力，尤其是高效率的過濾器，需要特別注意降低阻力的過濾器輸送效率；第六，需要加強(qiáng)空調(diào)輸送空氣管道（家用空調(diào)輸送機(jī)組）氣密性，同時特別注意空氣凈化系統(tǒng)與家用空調(diào)輸送機(jī)組的防滲漏。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)

在使用空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)時，主要特點(diǎn)如下。第一，系統(tǒng)劃分合理。當(dāng)不同區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)閥門停止時，需要特別注意室內(nèi)空氣的快速逆流。第二，盡量采用就地自動送風(fēng)的控制方式保護(hù)重點(diǎn)使用區(qū)域，注意防止周圍重點(diǎn)區(qū)域氣流干擾或空氣污染。第三，優(yōu)化室內(nèi)空氣流量和室外溫濕度的自動控制，提高室內(nèi)通風(fēng)管理和通風(fēng)管理的效率，注意室內(nèi)環(huán)境要求與交叉區(qū)域污染源的控制。第四，根據(jù)室外空氣狀態(tài)可改變新機(jī)的風(fēng)量快速運(yùn)行（手動調(diào)節(jié)），但對于室內(nèi)壓力梯度自動控制功能有特殊要求的使用區(qū)域必須慎重。第五，盡量采用全顯熱交換器，與中間送風(fēng)媒介進(jìn)行熱對流回收形成盤管，需要特別注意全或顯熱交換器會使新風(fēng)側(cè)被空氣堵塞，排風(fēng)側(cè)遭受污染導(dǎo)致空氣的快速滲透。第六，盡量采用二次性冷回風(fēng)加熱系統(tǒng)，避免先采用一次性熱回風(fēng)再重新加熱，但對溫濕度控制精度高的使用場所并不適用。第七，努力提高室內(nèi)新風(fēng)量的質(zhì)量，減少系統(tǒng)室內(nèi)新風(fēng)量被稀釋的數(shù)量，但易受使用場所環(huán)境的限制，有時難以找到理想的出風(fēng)口。

3.4 控制系統(tǒng)

在設(shè)備控制管理系統(tǒng)上，主要要求有：準(zhǔn)備設(shè)定最佳的設(shè)備啟動停時間與設(shè)備停止時間，對設(shè)備壓力梯度自動控制功能有一定要求的應(yīng)用區(qū)域；確定設(shè)備最佳的可配比設(shè)備運(yùn)行（設(shè)計臺數(shù)、容量），但一般設(shè)備運(yùn)行控制模式較為復(fù)雜；準(zhǔn)備設(shè)定最佳的實際送風(fēng)運(yùn)行參數(shù)（設(shè)計送風(fēng)量與實際送風(fēng)運(yùn)行狀態(tài)），有些送風(fēng)科室不適合使用變風(fēng)量設(shè)備運(yùn)行；設(shè)備根據(jù)實際氣候變化情況設(shè)定（氣候預(yù)測）最佳設(shè)備運(yùn)行控制策略，運(yùn)行控制模式過于復(fù)雜，增加設(shè)備管理工作難度[3]。

4 建筑暖通空調(diào)節(jié)能思路分析

4.1 重視能耗不可再生問題

在分析建筑中暖通空調(diào)的節(jié)能概念時，為了獲得較好的應(yīng)用價值，有必要關(guān)注暖通空調(diào)的能耗問題，并進(jìn)行相關(guān)的節(jié)能分析，以便為建筑的更好發(fā)展提供保證，滿足國家節(jié)能減排的要求。

4.2 因地制宜科學(xué)選擇空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在大樓高層暖通空調(diào)設(shè)計安裝前，有必要創(chuàng)新思路，從降低成本和提高節(jié)能環(huán)保效果兩個方面入手，進(jìn)行暖通空調(diào)的整體科學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計，并創(chuàng)新思路。在確定主體建筑內(nèi)外部安裝暖通中央空調(diào)之前，分析主體建筑結(jié)構(gòu)所在地域的基本氣候條件環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)布局。將節(jié)能概念明確納入規(guī)劃設(shè)計方案，以增強(qiáng)規(guī)劃設(shè)計工作人員的安全節(jié)能使用意識，為在人民主體建筑中安全使用暖通中央空調(diào)系統(tǒng)提供符合節(jié)能條件的基本保證。

4.3 增強(qiáng)節(jié)能意識

首先，增強(qiáng)意識，提高暖通空調(diào)的節(jié)能效果，改善服務(wù)水平。將創(chuàng)新思想納入建筑暖通空調(diào)的節(jié)能運(yùn)行和發(fā)展中，通過考慮和有效利用適當(dāng)?shù)男履茉?，加?qiáng)冷熱源系統(tǒng)建設(shè)。其次，充分利用太陽能、地?zé)崮芎惋L(fēng)能，提高建筑應(yīng)用中的節(jié)能效果。最后，通過綜合考慮當(dāng)?shù)匦迈r空氣資源供應(yīng)的環(huán)境因素，改善當(dāng)?shù)匦迈r空氣的供應(yīng)質(zhì)量以及合理的空調(diào)系統(tǒng)功能劃分，優(yōu)化主體建筑的暖通性和空調(diào)系統(tǒng)的使用性能，并合理設(shè)置溫度，控制空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行啟動和停止時間。

4.4 合理的自控系統(tǒng)設(shè)計

暖通變頻空調(diào)的恒溫自控不僅可以有效節(jié)約時間、人力，還可以有效保證室內(nèi)各功能參數(shù)溫度處于正常設(shè)定值，達(dá)到空調(diào)節(jié)能環(huán)保運(yùn)行的主要目的。對于舒適性好的空調(diào)而言，空氣中的溫度、濕度、風(fēng)速、環(huán)境空氣溫度等參數(shù)的變化，均會對居住者的日常身體健康狀況帶來很大影響，人員密度1 天之內(nèi)變化較大，合理的自控系統(tǒng)，可以大幅度降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。

4.5 冷熱源的優(yōu)化設(shè)計

目前，在我國家用空調(diào)供熱系統(tǒng)產(chǎn)品整體應(yīng)用設(shè)計中，如何正確選擇冷熱源以及如何設(shè)計一直是空調(diào)系統(tǒng)整體設(shè)計以及應(yīng)用發(fā)展過程中的重點(diǎn)問題，需要考慮實際使用條件，確定使用條件、使用范圍后，綜合分析管理負(fù)荷分布情況和空調(diào)使用的特殊性，將其冷熱源獨(dú)立分開，以滿足運(yùn)行過程中的節(jié)能需要[4]。

5 節(jié)能化改造建筑暖通空調(diào)的方法

5.1 做好相關(guān)的節(jié)能設(shè)計

在我國建筑暖通空調(diào)管理與節(jié)能設(shè)計的過程中，必須嚴(yán)格遵循建筑設(shè)計基本原則。

5.1.1 整體性設(shè)計原則

整體性設(shè)計原則是以一種具有整體性的視角角度看待設(shè)計問題，既要明確暖通空調(diào)工程在建筑工程中的重要性以及相關(guān)的作用，又要對暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計做好相關(guān)的規(guī)劃。

5.1.2 動態(tài)性設(shè)計原則

結(jié)合實際設(shè)計情況和具體安裝工程總體要求，對暖通空調(diào)安裝工程的總體設(shè)計方案和施工方向要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。例如，我國北方較大公共商業(yè)建筑在冬季供暖時候會產(chǎn)生大量空氣余熱，可考慮使用冷水環(huán)保供熱泵或者空氣對流調(diào)解供熱系統(tǒng)。對于房間內(nèi)部空間較大、人員較多的專用區(qū)域，對于風(fēng)量的需求較高，采用一套單風(fēng)機(jī)雙管全自動空氣式專用空調(diào)系統(tǒng)，能夠有效降低空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)投入和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

城市熱水管網(wǎng)集中供熱已普遍采用直埋方式敷設(shè)護(hù)套技術(shù)，直埋敷設(shè)管道護(hù)套外觀變形偏差小，抗彈性拉伸隔熱強(qiáng)度高，抗彈性斷裂和耐拉伸的功率大，護(hù)套涂層結(jié)構(gòu)密度高，具有較高的耐熱性，在環(huán)保節(jié)能和施工安裝簡便方面更具有競爭優(yōu)勢，因此，在工程設(shè)計中建議廠家大力推廣，并應(yīng)用室外方式直埋敷設(shè)熱力熱水管道。

綜合性住宅建筑一般屬多功能綜合建筑，應(yīng)按照國家采暖排熱通風(fēng)專用空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范要求，科學(xué)設(shè)置采暖排風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。由于使用空調(diào)系統(tǒng)需要耗用的能量適度大小與當(dāng)?shù)厥彝猸h(huán)境氣象條件參數(shù)、建筑物外圍墻體結(jié)構(gòu)及室內(nèi)空氣發(fā)熱量的散失量適度有關(guān)，室內(nèi)建筑設(shè)計空調(diào)溫度及適度也直接關(guān)系影響冷暖氣負(fù)荷消耗大小，可從采用節(jié)能減排低碳的角度出發(fā)，適當(dāng)調(diào)整綜合性住宅建筑物室內(nèi)設(shè)計溫度和室外濕度控制標(biāo)準(zhǔn)。例如，夏季屋內(nèi)室溫為24 ℃，將其室溫改為26.7 ℃時即可有效節(jié)省大約為15%的室內(nèi)能量，將冬季屋內(nèi)室溫從24.4 ～26.7 ℃適當(dāng)調(diào)整為21 ～22 ℃，可同時節(jié)省大約18%的室內(nèi)能量。

5.2 施工方面

首先，在施工前檢驗材料、設(shè)備質(zhì)量是否合格，嚴(yán)格檢查、測量各類閥門、保溫材料的材質(zhì)、型號、厚度、開啟靈敏度等。進(jìn)入施工現(xiàn)場中應(yīng)先對保溫材料采樣送檢，檢查合格后方可投入使用。保溫管在過程安裝工序上，加強(qiáng)對專用熱風(fēng)保溫管上的樣板漏風(fēng)、漏光等的安裝測試，可先自行檢查確定安裝測試用的樣板，之后可自行要求相關(guān)專業(yè)保溫安裝工程技術(shù)人員按照國家確定測試樣板時的要求及時進(jìn)行樣板安裝驗收施工，從下而上依次依序進(jìn)行保溫管的工程驗收，保證保溫管在工程質(zhì)量上的性能統(tǒng)一性和保溫工程上的穩(wěn)定性，并做好人員培訓(xùn)工作

5.3 技術(shù)和組織方面

在系統(tǒng)技術(shù)支持方面，采用德國水晶大地新能源熱泵換氣空調(diào)機(jī)組技術(shù)和采用新風(fēng)熱泵換氣空調(diào)機(jī)組的組合方式，在有效保證室外建筑物室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)正常工作溫度的同時，實現(xiàn)室內(nèi)熱量的有效轉(zhuǎn)移，達(dá)到大幅度降低室內(nèi)建筑物溫度產(chǎn)生室外余熱和建筑耗電的理想效果。在工程組織管理方面，因暖通工程涉及較多交叉專業(yè)，建議在裝修施工前及時組織協(xié)調(diào)各設(shè)計專業(yè)和裝修設(shè)計合作單位，需要將涉及的每一個專業(yè)都及時落實到設(shè)計圖紙上，并對其進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。

5.4 采用變風(fēng)量、變水量技術(shù)

在用于暖通系統(tǒng)安裝以及施工的暖通中央空調(diào)中，最常見的技術(shù)是變風(fēng)量與變水量技術(shù)。上述兩種技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能夠有效節(jié)省能源，實現(xiàn)環(huán)保。通常來說，變風(fēng)量是變化用水量在不同使用環(huán)境下的重要參數(shù)，能夠帶給人們不同感受并達(dá)到舒適性的效果。但是，在熱濕使用環(huán)境不同的熱濕參數(shù)下，上述兩種技術(shù)所需要消耗的濕熱能源也不盡相同。在濕熱天氣環(huán)境下，采用變風(fēng)量技術(shù)增加空氣輻射熱量，人體經(jīng)常需要的室內(nèi)空氣輻射溫度也可能降低。與傳統(tǒng)的中央空調(diào)控制技術(shù)相比，其工作溫度至少可降低6 ℃。由此可見，變風(fēng)量和變水量技術(shù)同時使用有顯著的節(jié)能效果。

6 結(jié)語

對于現(xiàn)代社會以及人們的居住要求而言，環(huán)保、高效、低能耗、低污染排放已逐漸成為我國建筑業(yè)的新要求，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，改變了建筑施工前的各種高能耗、重強(qiáng)度污染施工模式，但是在實際的操作建設(shè)過程中，還是出現(xiàn)了很多不規(guī)范的現(xiàn)象，影響著暖通空調(diào)系統(tǒng)的質(zhì)量和節(jié)能的效果。因此要按照規(guī)定規(guī)范操作，在節(jié)能的同時，滿足人員的居住需求，推動我國綠色節(jié)能事業(yè)的發(fā)展[5]