綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用

管洪玉

摘要：綠色建筑具有低能耗和低排放特征，節(jié)能技術(shù)對建筑物的供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)尤為重要。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計既關(guān)系到建筑室內(nèi)冷熱環(huán)境的改善和建筑整體性能的提高，還關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)的能耗與使用經(jīng)濟(jì)性。本文論述了綠色建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計原則，在分析當(dāng)前建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計不合理之處的基礎(chǔ)上，提出在設(shè)計建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)時，應(yīng)充分分析與研究建筑結(jié)構(gòu)、功能、布局、朝向等，盡可能使用清潔能源與自然風(fēng)，優(yōu)化空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)與冷凍水系統(tǒng)，并積極引入新風(fēng)系統(tǒng)、變頻技術(shù)等降低建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的實際運行能耗，提高建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。

關(guān)鍵詞：綠色理念；暖通空調(diào)；建筑

建筑業(yè)具有工期長、高能耗等特性，在節(jié)能減排、綠色環(huán)保的發(fā)展態(tài)勢下，將綠色建筑理念貫穿在建筑設(shè)計中，是推動建筑業(yè)良性健康發(fā)展的關(guān)鍵。綠色理念是全球的共同認(rèn)知，建筑節(jié)能已成為我國節(jié)約能源戰(zhàn)略的重點項目，當(dāng)前建筑工程中的建筑材料與技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性上有所突破、在節(jié)能性上尚存不足，是建筑業(yè)節(jié)能減排的重要改革與優(yōu)化方向。暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑工程實施的重要構(gòu)成部分，現(xiàn)有暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計大多沿用與參照民用建筑設(shè)計規(guī)范，其綠色理念滲透不夠，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用仍處于探索階段。本文立足綠色建筑理念，對暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計要點以及應(yīng)用實踐加以梳理，在滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要求的同時，降低系統(tǒng)的能耗，提高系統(tǒng)投運的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性。

一、綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的意義

作為可持續(xù)發(fā)展理論的重要衍生理念，綠色理念在有序平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境污染、生態(tài)破壞問題以及人們對美好生活需求之間的關(guān)系方面具有重要意義。將綠色理念與建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合，在暖通空調(diào)系統(tǒng)選型與應(yīng)用過程中充分利用綠色材料技術(shù)與節(jié)能減排技術(shù)，可以有效緩解建筑行業(yè)的高能耗問題，減少有害物質(zhì)對大氣、土壤、水環(huán)境造成的污染，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率，促使現(xiàn)代建筑向綠色化、節(jié)能化等先進(jìn)方向轉(zhuǎn)型升級。

（一）提升節(jié)約環(huán)保效能

在暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中，以節(jié)約資源、綠色環(huán)保為目標(biāo)，檢測與分析建筑暖通空調(diào)的運行狀況，通過動態(tài)檢測系統(tǒng)是否正常運轉(zhuǎn)，更換檢測不達(dá)標(biāo)的設(shè)備零部件。暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計應(yīng)重視使用過程中產(chǎn)生的廢水廢氣，嚴(yán)格控制排出的有害物質(zhì)，避免破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，使自然生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定、可持續(xù)、高質(zhì)量運行。將污水控制技術(shù)等綠色技術(shù)應(yīng)用在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可以從污染源頭、污染途徑、污染擴(kuò)散面等方面有效降低對環(huán)境的污染。例如，利用凈化裝置對暖通空調(diào)中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行過濾、清潔處理，避免廢水在地表漫流影響周邊水質(zhì)與土壤土質(zhì)。通過將上述綠色技術(shù)科學(xué)、巧妙、因地制宜地應(yīng)用到建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，嚴(yán)格控制運行狀況，通過廢水廢氣處理工藝、管道輸送材料、冷卻劑等，減少對周邊環(huán)境的污染，提高建筑暖通空調(diào)的環(huán)保效益。

（二）促進(jìn)暖通空調(diào)技術(shù)創(chuàng)新

傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用會破壞自然生態(tài)環(huán)境、帶來能源浪費，與當(dāng)前著力推進(jìn)的現(xiàn)代化、智能化、信息化、節(jié)能化建筑發(fā)展方向背道而馳。暖通空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新升級已成為行業(yè)改革與發(fā)展的重要內(nèi)容，例如，根據(jù)不同用戶需求選用適當(dāng)數(shù)量的冷凝制熱水器或熱管式采供暖方式。綠色工藝與技術(shù)同樣是推動相關(guān)技術(shù)改革與創(chuàng)新的重要動力，為改革注入了綠色理念，為技術(shù)革新與應(yīng)用場景多元化提供了全新的方向與可行路徑。

二、建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計存在的問題

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計直接關(guān)系到人們對制冷供熱等日常生活需求能否得到滿足，也關(guān)系到暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與設(shè)備的使用壽命。當(dāng)前，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計大多沿用與參照民用建筑設(shè)計規(guī)范，綠色理念滲透不夠，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用仍處于探索階段，節(jié)能設(shè)計存在諸多不合理之處。例如，暖通空調(diào)的進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口是設(shè)計的關(guān)鍵，會直接影響空氣分布系統(tǒng)氣流擴(kuò)散效果和噪聲指標(biāo)，進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口將室外新鮮空氣輸送到室內(nèi)，再將室內(nèi)相對密閉環(huán)境下的污濁空氣輸送至室外，實現(xiàn)室內(nèi)外氣體交換，為住戶營造健康且舒適的空氣環(huán)境。但不少設(shè)計人員認(rèn)知不足、理解有誤，可能出現(xiàn)進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口安裝位置與當(dāng)?shù)刂髁黠L(fēng)向相反、進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口位置靠得過近、風(fēng)口設(shè)計不標(biāo)準(zhǔn)等問題，導(dǎo)致室內(nèi)相對污濁的空氣難以快速且順利排出，或排風(fēng)口排出的污濁空氣重新從進(jìn)風(fēng)口回流、輸送到室內(nèi)，造成二次污染，進(jìn)一步降低室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

此外，如果建筑暖通空調(diào)的制冷采暖性能與當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及建筑類型不相符，在實際投入使用后，會導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)大量的熱能消耗，造成極大的能源浪費，不利于節(jié)能環(huán)保與減排低耗要求。一些設(shè)計師在設(shè)計與配備建筑暖通空調(diào)時，通常會選取容量較大的制冷機(jī)，造成實際投運后的能源浪費。同時，在暖通裝飾材料方面，設(shè)計人員較少運用節(jié)能環(huán)保材料，未能有效阻隔室內(nèi)暖空氣流失與室外冷空氣侵襲，導(dǎo)致室內(nèi)外的熱傳導(dǎo)效應(yīng)增加，影響采暖制冷效果以及使用經(jīng)濟(jì)性。

三、綠色理念在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中的具體應(yīng)用

（一）使用清潔能源與可再生能源

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的供能是關(guān)鍵。考慮到空調(diào)供能的節(jié)能性、環(huán)保性與便利性，應(yīng)盡可能使用清潔能源與可再生能源。例如，建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑室內(nèi)的采暖熱源，充分借助太陽能清潔、長久、無污染、經(jīng)濟(jì)的特點以及太陽能光伏技術(shù)安裝維護(hù)方便、長期運行無費用等優(yōu)點，太陽光輻射到光伏系統(tǒng)組件中，組件將吸收到的太陽輻射轉(zhuǎn)為電能，為暖通空調(diào)系統(tǒng)提供源源不斷的清潔電能。同時，太陽輻射能量也可為熱力管道中的水加熱，為供暖工作提供源源不斷的熱水。由于建筑規(guī)格不同、結(jié)構(gòu)不同，利用太陽能作為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)供能時，需根據(jù)建筑特性布置不同規(guī)格、不同朝向的光伏陣列，通過光伏陣列將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)單能逆變器匯流、多臺逆變器集中匯總，形成用電與暖氣供給方式，以良好的土地利用效能以及相對低廉的發(fā)電系統(tǒng)投運成本為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)提供經(jīng)濟(jì)、可靠、清潔的電能與熱能供給模式。除太陽能外，地?zé)崮?、風(fēng)能、水能等清潔能源均可用于為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)供能，減少空調(diào)系統(tǒng)對不可再生資源的消耗。

（二）空調(diào)冷凍水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

冷凍水系統(tǒng)是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，也是暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的重要優(yōu)化環(huán)節(jié)。當(dāng)前，暖通空調(diào)系統(tǒng)多采用兩管制水或四管制水，兩管制水利用自然循環(huán)與專戶為室內(nèi)制冷供熱，無需其他供能，這種冷凍水系統(tǒng)雖能耗低，但無法根據(jù)住戶實際需求提供良好的冷熱隨時交替使用模式，無法滿足住戶對不同分區(qū)制冷與供熱加以控制以提高室內(nèi)舒適性的需求。因此，需要優(yōu)化空調(diào)冷凍水系統(tǒng)，采用四管制水，如圖1所示，以便空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)空間內(nèi)的溫濕度，住戶可自行設(shè)置不同分區(qū)的供熱與制冷模式以及溫濕度參數(shù)，不同片區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)獨立工作、相互無干擾，更好地適配住戶多樣化的需求，空調(diào)系統(tǒng)的獨立運行也減少了工作能耗，提高了暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。

（三）空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化

空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)是冷卻水換熱并經(jīng)降溫再循環(huán)使用的給水系統(tǒng)?？照{(diào)水循環(huán)系統(tǒng)中的管道選材以及布設(shè)安裝會影響暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。在管道材質(zhì)選擇方面，應(yīng)根據(jù)實際運行時的水壓與溫度，科學(xué)測算管道的耐腐蝕性等規(guī)格參數(shù)，選擇適宜的管道材質(zhì)。同時，為避免建筑后期使用時管件安裝產(chǎn)生的各類矛盾，可將所需的測壓裝置配件和風(fēng)管等采用預(yù)埋安裝的方式，從暖通設(shè)計層面減少后續(xù)施工中不必要的重復(fù)工序，確保預(yù)埋管件穩(wěn)定運行。管道的坡度、走向、高度等設(shè)計也應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)布局情況優(yōu)化設(shè)計，減少水循環(huán)失效現(xiàn)象。此外，應(yīng)定期清理空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)，并按照污水排放標(biāo)準(zhǔn)對空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)排放的污水進(jìn)行處理與管控，以良好的水循環(huán)水質(zhì)與合理的管道布局提高建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。

（四）自然風(fēng)的應(yīng)用

良好的通風(fēng)設(shè)計是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，可提高空氣的流通性，保障人們生活的舒適度。在設(shè)計時應(yīng)充分借鑒與利用自然通風(fēng)的優(yōu)勢，在符合自然風(fēng)力與風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)下設(shè)計通風(fēng)口的位置、朝向與大小，以良好的進(jìn)氣與排氣交換達(dá)到更強(qiáng)通風(fēng)換氣的目的。同時，設(shè)計也應(yīng)充分借助通風(fēng)輔助設(shè)備，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鳌饬髯呦蚺c氣團(tuán)分布、周邊建筑層高與空間分布等因素布設(shè)通風(fēng)設(shè)備，促使通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)道走向與建筑局部區(qū)域的風(fēng)向一致，減少風(fēng)向相逆給通風(fēng)設(shè)備帶來的負(fù)載壓力，降低通風(fēng)輔助設(shè)備的運行能耗。

（五）新風(fēng)系統(tǒng)的熱回收

新風(fēng)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中常用的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，通過良好的循環(huán)與過濾機(jī)制將室內(nèi)污濁的空氣排放到室外，并將室外的空氣吸取、過濾后收入高效熱回收器中，實現(xiàn)室外空氣的粉塵過濾，整個過程不消耗其他能源，還可以實現(xiàn)室內(nèi)外的通風(fēng)換氣，始終保持室內(nèi)空氣的潔凈度與新鮮度。新風(fēng)系統(tǒng)中增加電子除塵器，可以捕捉非常小的顆?；覊m，灰塵的范圍內(nèi)大部分是細(xì)菌、病毒、煙塵或異物，通過電子除塵器過濾掉上述灰塵與異味。同時，新風(fēng)系統(tǒng)的加濕設(shè)備可以達(dá)到40%左右的相對濕度，為住戶提供舒適的環(huán)境。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)更多引入新風(fēng)系統(tǒng)以及高效的熱回收機(jī)制，減少暖通空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)換氣的能源消耗。

（六）變頻技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)代化暖通空調(diào)系統(tǒng)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的必然性。通過變頻技術(shù)，既可彌補(bǔ)空調(diào)系統(tǒng)的工藝問題，也可減少能源消耗，降低運行成本。一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)僅按照事先設(shè)計的額定功率運行，在負(fù)荷較低的情況下，如果設(shè)備仍以額定功率實行全負(fù)荷運行，必然會浪費能源。通過在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)，可實現(xiàn)空調(diào)設(shè)備的輸出功率隨著負(fù)荷的變化情況而有所調(diào)節(jié)，發(fā)揮節(jié)能減排作用。

四、結(jié)語

節(jié)能設(shè)計是現(xiàn)階段實現(xiàn)建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重點。隨著城市高層建筑的規(guī)模化發(fā)展，大量建設(shè)企業(yè)在逐步推進(jìn)綠色建筑、節(jié)能降耗理念的應(yīng)用。將綠色理念滲透與應(yīng)用到建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中，從設(shè)計細(xì)節(jié)著手，充分關(guān)注暖通空調(diào)系統(tǒng)的采暖供能、水循環(huán)系統(tǒng)、自然風(fēng)應(yīng)用、新風(fēng)系統(tǒng)以及變頻及技術(shù)的應(yīng)用，能切實滿足建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)實用性、經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性等多重需求。

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