綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計節(jié)能與優(yōu)化措施研究

文／趙梓君 中國建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司 北京 100013

引言：

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，人們對生活質(zhì)量的關(guān)注量也在增加，室內(nèi)溫度控制成為大家都認(rèn)同的熱門話題，如何提升空調(diào)品質(zhì)，做好設(shè)計工作顯得很重要?；诰G色建筑相關(guān)要求，做好室內(nèi)暖通空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計屬于非常重要的工作內(nèi)容，同時利用可再生能源來達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用，進(jìn)而提高空調(diào)的節(jié)能效果。

1、暖通空調(diào)系統(tǒng)耗能高的主要原因

暖通空調(diào)系統(tǒng)耗電高的主要原因可分為以下幾點：第一，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計沒有達(dá)到合理性要求，忽略了自動電氣設(shè)備的安裝，沒有起到儲能的作用，導(dǎo)致空調(diào)長時間開著不能獨立工作，如果關(guān)閉電源，功耗會更高，并且功耗會逐漸增加，出現(xiàn)浪費能源的情況，無法達(dá)到最佳節(jié)能效果。第二，空調(diào)系統(tǒng)在水暖設(shè)計中，保溫隔熱材料選擇不當(dāng)，或材料質(zhì)量差，這會導(dǎo)致冷卻管中大量熱量積聚，并導(dǎo)致更多熱量積聚?？照{(diào)系統(tǒng)繼續(xù)高速運轉(zhuǎn)在運行中，空調(diào)房內(nèi)的溫度需要很長時間才能降到最佳溫度，從而提高了運行時的能耗。

2、綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計原則

2.1 節(jié)能性原則

暖通空調(diào)建筑的節(jié)能設(shè)計應(yīng)保證關(guān)鍵功能不被中斷，作為一項重要設(shè)計內(nèi)容，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)按照節(jié)能原則完成。家庭暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計特點需要契合現(xiàn)代發(fā)展要求，而設(shè)備的改變技術(shù)保證家用暖通空調(diào)系統(tǒng)工作后，可以維持既舒適又省電的狀態(tài)。此外，還要維護(hù)房屋的外部安全，因為房屋的外部安全，和多種因素保持關(guān)聯(lián)，如天氣也可能影響空調(diào)工作狀態(tài)，因此在實際設(shè)計中，可以制造更大功率來滿足客戶需求溫度。而且在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計階段收集房屋的外部氣候數(shù)據(jù)，通過各個環(huán)節(jié)的管理來優(yōu)化系統(tǒng)配置，使系統(tǒng)能更加完善，從而提升暖通空調(diào)的節(jié)能功能。

2.2 科學(xué)性原則

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計階段，需要遵循研究標(biāo)準(zhǔn)?？紤]影響空調(diào)運行的限制。通過優(yōu)化系統(tǒng)來改善空調(diào)的應(yīng)用環(huán)境，但是根據(jù)以往經(jīng)驗可以得知，如果想通過控制能耗來提高房屋空調(diào)的節(jié)能效果是非常困難的，因此必須制定計劃，遵循科學(xué)性設(shè)計原則，以提高系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果的可靠性與實用性。而且設(shè)計的全過程受控，通過各個環(huán)節(jié)的控制，系統(tǒng)可以實現(xiàn)完全在控制屋內(nèi)溫度的同時，也降低了空調(diào)的能耗。在此過程中也需要做好材料科學(xué)性規(guī)劃，以此來提高整體設(shè)計結(jié)果的可靠性與實用性。

2.3 人性化原則

暖通空調(diào)建筑的節(jié)能設(shè)計必須考慮相關(guān)建筑的節(jié)能要求?？照{(diào)是用電量大的電器，為了減少負(fù)能耗，需要對空調(diào)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和檢查?？照{(diào)系統(tǒng)合理性設(shè)計必須符合人性化的原則，該設(shè)計使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更快的冷卻和更一致的加熱。雖然節(jié)能設(shè)計要注意控制設(shè)備的負(fù)能耗，但是系統(tǒng)的設(shè)計者需要保證其應(yīng)用效果不會損失太多。暖通建筑必須有好的功能，才能讓人更好地享受居住生活。因此，設(shè)計師在設(shè)計過程中必須保持不同狀態(tài)下的體溫參數(shù)。由于適應(yīng)程度的差異，必須完成入口溫度材料的調(diào)節(jié)，才能更好地完成施工活動。同時也需要改進(jìn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的配置，不斷提高熱功能共享性，以改進(jìn)建筑暖通空調(diào)效果。

3、綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計節(jié)能要點

3.1 能耗傳輸?shù)墓?jié)能設(shè)計

基于以往設(shè)計經(jīng)驗可以得知，暖通空調(diào)在運行過程中，很大一部分能量用于傳輸過程，同時建筑內(nèi)部房屋溫度等特性會影響空調(diào)系統(tǒng)的能耗。因此在暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計時，為了盡可能獲得最節(jié)能的結(jié)果，作為對外部環(huán)境的保護(hù)，必須人性化地設(shè)計各項參數(shù)，做好能量傳輸過程的控制工作。期間也會根據(jù)外界溫度波動情況來做好溫度控制工作，從而很好地控制了暖通空調(diào)的功耗，同時結(jié)合電子信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，用于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能分析和設(shè)計，利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來參與技術(shù)診斷，設(shè)置滿足操作需要的硬件和軟件，以此來確保操作系統(tǒng)能夠監(jiān)控暖通空調(diào)的實時運行，根據(jù)監(jiān)控設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以識別運行過程，當(dāng)它發(fā)生時嚴(yán)重停電后，可派專人上門進(jìn)行檢查，從而加快存在問題的處理速度。因此，它可以更好地滿足空調(diào)的低能耗要求，達(dá)到更好的節(jié)能效果。

3.2 變頻空調(diào)的節(jié)能設(shè)計

在建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計過程中，為了進(jìn)一步提高空調(diào)運行效率的合理性與靈活性。也需要注意相關(guān)技術(shù)的使用。其中，頻率、速度控制是暖通空調(diào)設(shè)計的重要組成部分，其工作質(zhì)量也將直接影響系統(tǒng)的節(jié)能狀態(tài)。為了擁有最節(jié)能的性能，設(shè)計人員在使用開關(guān)頻率之前必須先掌握家中暖通空調(diào)工作的要求，以及家中的室內(nèi)設(shè)計調(diào)查和評估申請暖通空調(diào)后控制速度差的效率，包括申請用戶對空調(diào)的使用提出要求，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，完成相應(yīng)的調(diào)試工作，從而更好地改進(jìn)用戶體驗。采用變頻調(diào)速設(shè)計，可控制建筑能耗實現(xiàn)最佳能源效率。在建筑物中使用暖通空調(diào)時，據(jù)粗略數(shù)據(jù)，暖通空調(diào)近20%耗電用于電機、風(fēng)機和水泵等設(shè)備，采用變頻調(diào)速可提高系統(tǒng)的效率，同時控制設(shè)備在穩(wěn)定環(huán)境中運行的頻率，這樣在需要空調(diào)時，也能產(chǎn)生良好的節(jié)能效果，降低工作時的資源損耗率。

3.3 建筑熱工性能設(shè)計

在優(yōu)化暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要遵守節(jié)能規(guī)則，確保空調(diào)不受干擾。從應(yīng)用情況來看，建筑物的熱工性能熱功能涵蓋了廣泛的實際情況，如建筑保溫時，氣密性等因素的問題會影響加熱器的運行，并且成本也會更高。而且在使用中，只有用一定的能量，才能達(dá)到消費者滿意的建筑溫度。所以也需要在節(jié)能設(shè)計中增加屋內(nèi)供暖系統(tǒng)，從而維護(hù)與屋內(nèi)保溫、氣密性的關(guān)系。此外，應(yīng)借助屋內(nèi)的圍護(hù)套將熱量散發(fā)出去，感受屋內(nèi)的感覺。內(nèi)部電氣過渡的速度以及效果與建筑物外部的關(guān)系應(yīng)符合對于房屋的熱能需求，并且在暖通空調(diào)施工過程中需要注意房屋的供暖系數(shù)和制冷系數(shù)。對于室內(nèi)采暖氣密性差的地方，宜用空氣滲透。對于會產(chǎn)生大量熱量的區(qū)域，需根據(jù)實際情況進(jìn)行修復(fù)，并注意房屋內(nèi)部的處理。在具體應(yīng)用中可以改裝空調(diào)設(shè)備，提升建筑內(nèi)部設(shè)計合理性，同時也可以提高房屋的密封性，減少空氣滲透的影響和運行時的損失能量。

3.4 地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

從目前的實踐情況來看，地源熱泵系統(tǒng)現(xiàn)在用于建筑暖通空調(diào)，可以高效提建筑采暖和制冷方面的工作效率，在我國推廣節(jié)能環(huán)保的過程中，使用地源熱泵系統(tǒng)可以更好地減少資源損耗，發(fā)揮出相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)勢。理想情況下，采用同樣的方式進(jìn)行建筑內(nèi)部設(shè)計，能夠更節(jié)能地完成相關(guān)工作，而且該系統(tǒng)的順利融入，也可以在優(yōu)化制冷系統(tǒng)效果同時不會污染環(huán)境，符合國家綠色建筑設(shè)計與實施的要求。例如，大多數(shù)現(xiàn)代設(shè)計師都根據(jù)項目位置來對系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，并且在暖通空調(diào)設(shè)計建造過程中，會在合適位置來布置地面熱泵，從而更好地發(fā)揮系統(tǒng)生態(tài)效率。而且暖通空調(diào)可以在夏季使用土壤加熱器，從地面吸收熱量來促進(jìn)系統(tǒng)運行以此來實現(xiàn)冷卻過程，確保冷卻塔冷卻能力的順利發(fā)揮，從而確保空調(diào)良好的運行狀態(tài)。冬天，暖通空調(diào)是將地源熱泵加熱器直接連接到加熱器上，這樣才能高效減少供暖系統(tǒng)中的低效連接，減少傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)的弊端，達(dá)到既定的節(jié)能效果。

3.5 空調(diào)冷卻水循環(huán)設(shè)計

雖然我國水資源儲備總量比較可觀，但這些水資源大部分是在某些地區(qū)集中，其他地區(qū)水資源不足以滿足暖通空調(diào)要求。因此，為了保證暖通空調(diào)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，一般需要在應(yīng)用設(shè)計中增加一個水循環(huán)，這個設(shè)計可以解決缺水的問題。這一模式在具體落實設(shè)計中，會借助冷卻塔循環(huán)式來實現(xiàn)。雖然這個模型很先進(jìn)，然而，這種類型需要更好的通風(fēng)并且不允許周圍環(huán)境處于比較雜亂的狀態(tài)。而且在應(yīng)用這種方法時，其功耗也比較大，冷卻效率更好。這也要求在實際設(shè)計中需要均衡相互之間的關(guān)系，使其可以在滿足水循環(huán)的基礎(chǔ)上，起到節(jié)約資源的作用。

3.6 低碳新型空調(diào)設(shè)計

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計環(huán)節(jié)，也需要重視溫室空調(diào)的低碳與綠色化設(shè)計，購買節(jié)省能源、節(jié)約用水和其他環(huán)境保護(hù)所需的物品、設(shè)備。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)使用熱電進(jìn)行運輸，不同類型的暖通空調(diào)，其工作原理保持相類似的狀態(tài)。在暖通空調(diào)綠色建筑中，應(yīng)積極引入低碳設(shè)計理念和低碳節(jié)能結(jié)構(gòu)，如引入變頻器動態(tài)調(diào)整空調(diào)運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)暖通空調(diào)的綠色化設(shè)計。暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的主要思想是綠色，一些耗材、設(shè)備和產(chǎn)品應(yīng)設(shè)計為節(jié)能且不能使用昔日老建筑的風(fēng)格，要經(jīng)常探索可再生能源的商業(yè)產(chǎn)品，使用多種可再生能源設(shè)備，減少對環(huán)境構(gòu)成危險的廢物或空氣污染或損害人體健康的設(shè)備，以此來提高空調(diào)設(shè)計內(nèi)容的節(jié)能環(huán)保性，提升空調(diào)設(shè)計結(jié)果的可靠性。而且在設(shè)計過程中也需要尋求從生活和品質(zhì)中的最大收益關(guān)系，在確?？梢詽M足基本生活需求的基礎(chǔ)上，采取合理措施來發(fā)揮出低碳新型空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)性。

3.7 熱回收裝置節(jié)能設(shè)計

除上述提到的節(jié)能設(shè)計內(nèi)容外，在實際應(yīng)用中還需要做好熱回收裝置節(jié)能設(shè)計工作，這也是進(jìn)一步提升資源利用效率的作用。在具體設(shè)計中，其設(shè)計宗旨是充分利用業(yè)務(wù)和環(huán)境風(fēng)險之間的關(guān)系，使用最少資料和最低資源來實現(xiàn)效益的最大化?？照{(diào)是采用吸收或釋放熱能的形式，影響建筑環(huán)境溫度的一種管理模式，從而為人類提供最便捷的生活服務(wù)、基于以往應(yīng)用經(jīng)驗可以得知，在吸收和排出熱能的過程中，不可避免地會損失熱能，利用熱回收裝置將損失或產(chǎn)生的多余熱能轉(zhuǎn)化為熱能。這些回收的熱量可以在發(fā)電、照明或其他家用電器進(jìn)行再次利用，從而提高資源本身的利用價值[1]。例如，在我國南方，空調(diào)制冷時間較長，排氣用電設(shè)備使用不當(dāng)，導(dǎo)致能量弱成本，使用可再生能源可以防止這種情況發(fā)生，而且在應(yīng)用過程中，還可以減少暖通空調(diào)運行過程中的能源損耗，持續(xù)提升資源利用效率和利用質(zhì)量、

4、綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計優(yōu)化措施

4.1 科學(xué)選擇系統(tǒng)參數(shù)

通過科學(xué)選擇系統(tǒng)參數(shù)，可以進(jìn)一步提升綠色建筑運行節(jié)能性，滿足綠色理念的施工需求。暖通空調(diào)是現(xiàn)代建筑不可或缺的一部分。在通風(fēng)空調(diào)設(shè)計過程中，加強節(jié)能設(shè)計屬于非常重要的工作內(nèi)容。并且在設(shè)置暖通空調(diào)的過程中，要把所有真正的問題都做研究，徹底地檢查建筑環(huán)境，找出暖通空調(diào)系統(tǒng)中的任何缺陷，根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置系統(tǒng)限制時，應(yīng)充分確定溫度和濕度的影響。并且在室溫下，系統(tǒng)不應(yīng)超過規(guī)范性參數(shù)，從而降低應(yīng)用程序的壽命和功能。在外界溫度較高時，可以結(jié)合實際情況來做出調(diào)整，以此來降低外界環(huán)境帶來的負(fù)面影響，當(dāng)溫度較低時，系統(tǒng)不能設(shè)置得太高。并且在實際設(shè)計中，也需要做好各類參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，仔細(xì)考慮各類參數(shù)對建筑環(huán)境的影響，以起到良好的節(jié)能作用。另外，在系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計中，也會使用計算機軟件來整理這些參數(shù)，并且做好這些參數(shù)的整理分類工作，以此來提高系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容的合理性，更好地滿足暖通空調(diào)節(jié)能要求[2]。

4.2 做好溫度調(diào)節(jié)工作

通過做好溫度調(diào)節(jié)工作，可以減少暖通空調(diào)運行時的能源損耗，提高綠色建筑的節(jié)能性。就目前暖通空調(diào)的使用而言，它對電力的消耗提出了嚴(yán)格的限制。為了避免重度浪費問題，在暖通空調(diào)設(shè)計中，可以集成每個建筑的所有設(shè)備，并且在應(yīng)用中也可以根據(jù)實際情況，很好地調(diào)節(jié)溫度，盡量降低室溫和需求溫度溫差。維持在比較均衡的狀態(tài)，營造更加舒適的生活環(huán)境。同時在設(shè)計中也需要考慮外界環(huán)境對使用者體溫的影響，進(jìn)而完成更考究、更貼切的設(shè)計內(nèi)容。而暖通空調(diào)控制器的設(shè)計，也可以識別人高環(huán)保要求，同時也可以在很大程度上降低能源消耗，實現(xiàn)技術(shù)科學(xué)、優(yōu)化的作用。而且控制器在應(yīng)用中還可以對空調(diào)系統(tǒng)未受影響的部分進(jìn)行優(yōu)化。并且在最后系統(tǒng)規(guī)范的設(shè)計中，可以實時了解和領(lǐng)悟空調(diào)的真實情況，加深對空調(diào)系統(tǒng)中未受影響的部分進(jìn)行研究、適當(dāng)和調(diào)整，使其可以更好地滿足應(yīng)用要求，動態(tài)完成溫度調(diào)節(jié)工作，提升系統(tǒng)工作狀態(tài)的安全性與穩(wěn)定性[3]。

4.3 合理利用自然通風(fēng)

通過合理利用自然通風(fēng)，能夠提高外界生態(tài)環(huán)境的生態(tài)效益，滿足相應(yīng)的規(guī)范性要求。自然通風(fēng)可改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少室內(nèi)空氣污染問題。而且在建筑的暖通空調(diào)設(shè)計中，也可以利用自然風(fēng)來完成優(yōu)化設(shè)計，更好地滿足系統(tǒng)運行要求。從目前的使用情況來看，高氣旋風(fēng)壓和熱壓是自然通風(fēng)的兩個重要方面。高氣旋風(fēng)壓是自然通風(fēng)最重要的因素，但室外空氣的質(zhì)量決定了風(fēng)荷載的影響狀態(tài)。并且在選址和設(shè)計過程中，建筑考慮到房屋的結(jié)構(gòu)和朝向，這樣可以改善通風(fēng)環(huán)境，并且也會根據(jù)實際情況來對建筑物的部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，以盡可能減少天氣保護(hù)的影響。而且在設(shè)計門窗時，可以用直線來設(shè)計，以盡量減少啟閉的面積。而且在低風(fēng)阻狀態(tài)下，室外風(fēng)速可能隨天氣變化而變化，因此也可用于窗戶設(shè)計，如通過設(shè)計百葉窗來控制風(fēng)速，同時也可以改善室內(nèi)通風(fēng)，確保室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境的合理性。另外，高溫通風(fēng)很常見，通過室內(nèi)外溫度影響空氣流速的原理認(rèn)識室內(nèi)外空氣交換規(guī)律，在內(nèi)外出現(xiàn)溫差問題時，內(nèi)外壓力就會不同，從而建立室內(nèi)空氣污染與室外新鮮空氣的交換器，以滿足相應(yīng)的使用需求[4]。

4.4 做好保溫材料選擇

通過做好保溫材料選擇，可以確保所選材料的節(jié)能性，起到減少資源能耗的作用。從實際應(yīng)用情況來看，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，選用的保溫材料必須具有剛性和氣密性，而且在暖通空調(diào)系統(tǒng)保溫制定的節(jié)能方案中，應(yīng)有明確規(guī)定冷藏設(shè)備各項參數(shù)，應(yīng)有良好的絕緣性/保冷性能，如果材料容易散失熱量，那么將其投入到使用中時，會使全身運行緩慢，增加能量占用空間，浪費大量能源。因此，為避免出現(xiàn)以下現(xiàn)象，針對垃圾填埋問題，嚴(yán)格控制空調(diào)保溫、降溫保溫材料，認(rèn)真檢查保溫情況。同時在檢查活動中也需要檢查系統(tǒng)是否具有良好的節(jié)能環(huán)保性能，優(yōu)選相匹配的應(yīng)用材料。并且根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范要求，根據(jù)絕緣材料的特性，暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)設(shè)計以保護(hù)阻隔空調(diào)保溫，要求耐熱性和密封性好，只有這樣才能儲存熱量，確保熱量不會散失，同時暖通空調(diào)系統(tǒng)才能快速完成制冷制熱工作，具備更強的節(jié)能性與高效性[5]。

結(jié)語：

綜上所述，科學(xué)選擇系統(tǒng)參數(shù)，可以進(jìn)一步提升綠色建筑運行節(jié)能性，做好溫度調(diào)節(jié)工作，可以減少暖通空調(diào)運行時的能源損耗，合理利用自然通風(fēng)，能夠提高外界生態(tài)環(huán)境的生態(tài)效益，做好保溫材料選擇，可以確保所選材料的節(jié)能性。在綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計中，通過采取合理措施來提高系統(tǒng)節(jié)能性，不僅可以提高綠色建筑的生態(tài)效益，而且對于延長建筑使用壽命有著積極的意義。