基于綠色建筑理念的暖通設(shè)計(jì)技術(shù)研究

黃飛翔

（呂梁市建筑勘察設(shè)計(jì)院，山西 呂梁 033000）

0 引言

暖通設(shè)計(jì)位于房屋建設(shè)之中，其建筑品質(zhì)對(duì)住宅舒適度有直接作用。供熱系統(tǒng)和燃?xì)馔L(fēng)與空調(diào)技術(shù)，涉及采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)3 個(gè)領(lǐng)域，但由于受諸多原因干擾，在使用中耗費(fèi)的能源也較高，與節(jié)能降碳的要求相違背。因此根據(jù)已有資料，本章主要從通風(fēng)工程設(shè)計(jì)、可再生能源利用、熱水蓄冷技術(shù)工程設(shè)計(jì)、空氣調(diào)節(jié)工程設(shè)計(jì)的角度介紹了綠色技術(shù)的發(fā)展新點(diǎn)，同時(shí)也指出了暖通設(shè)計(jì)的工藝重點(diǎn)，通過(guò)介紹新型工藝，能有效減少由于工藝問題而引起的返料現(xiàn)象，從而提高了暖通設(shè)計(jì)水平。

1 綠色建筑以及暖通節(jié)能科技的發(fā)展概況

自改革開放以來(lái)，城市建設(shè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和進(jìn)步。隨著城市化與工業(yè)化步伐逐步加速，人民的收入水平也日益增加，隨之其對(duì)城市生活質(zhì)量的需求也越來(lái)越高，現(xiàn)代住宅建筑如雨后春筍般在大中型都市涌現(xiàn)，但由于城市建設(shè)資源緊缺、道路擁擠、工業(yè)廢水排放對(duì)環(huán)境污染也比較嚴(yán)重，與人民要求提高城市生活質(zhì)量存在著很大的矛盾。綠色建筑顧名思義就是指無(wú)污染、零耗能的一種建筑設(shè)計(jì)方式，是指在房屋的壽命內(nèi)，人們能夠在所使用的環(huán)境中能夠最大程度地節(jié)約能源使用、節(jié)水、省錢、保護(hù)環(huán)境和降低環(huán)境污染的建筑設(shè)計(jì)方式，目的在于為現(xiàn)代居民創(chuàng)造一種與大自然和諧共處的低碳生活模式，并由此達(dá)到“可持續(xù)發(fā)展”的目的[1]。而總的來(lái)說(shuō)，綠色建筑就是指在不污染自然環(huán)境的情況下，與大自然和諧共處的低碳房屋。而綠色建筑在室內(nèi)布置和使用等方面都非常的科學(xué)合理，要盡量地采用節(jié)能環(huán)保的材料，并適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用太陽(yáng)光、雨水等資源，來(lái)創(chuàng)造一種舒適人居的環(huán)境。近年來(lái)，中國(guó)綠色建筑發(fā)展非?？焖?，由于中國(guó)人口眾多，對(duì)住宅的需求也非常的大，所以從20 世紀(jì)90 年代隨著綠色建筑走進(jìn)我國(guó)開始，國(guó)家對(duì)這方面發(fā)展也非常關(guān)注，并且由于國(guó)家各種優(yōu)惠政策的支持，綠色建筑已經(jīng)開啟了大規(guī)模的建設(shè)，但在綠色建筑的發(fā)展進(jìn)程中，由于資金、工藝和材料等多個(gè)方面原因，還存在著很多困難。由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)及人均收入的日益增加，暖通中央空調(diào)擁有率和使用量也日益增加，而暖通中央空調(diào)的應(yīng)用環(huán)境中產(chǎn)生的二氧化碳等污染物對(duì)空氣質(zhì)量的危害非常大，且對(duì)人們的健康也存在著很大的威脅。利用暖通節(jié)能設(shè)計(jì)在綠化建設(shè)中的運(yùn)用，能夠降低對(duì)自然環(huán)境的損害以及對(duì)人們健康的影響。綠化建設(shè)中的暖通節(jié)能設(shè)計(jì)不但能夠有效地改變住宅的使用方式，還能夠減少消費(fèi)者的使用成本，是一舉兩得的方式。

2 綠色建筑定義

所謂綠色建筑就是合理使用最有效的物質(zhì)和能量資源，親和大自然，盡量不損害大自然，以維護(hù)人們的身心健康，并充分體現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和人們回歸自然的思想。綠色建筑的出現(xiàn)，給暖通空調(diào)科技的提高與發(fā)展，帶來(lái)了前所未有的契機(jī)。由于暖通空調(diào)科技的持續(xù)提升，也帶動(dòng)了住宅的可持續(xù)發(fā)展。所以綠色建筑對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量予以了格外的關(guān)注。室內(nèi)質(zhì)量涉及聲、光、電等多種自然與物理因子，和室內(nèi)質(zhì)量中的多種物理與生化因子。所以綠色建筑室內(nèi)環(huán)境必須要和自然環(huán)境和諧相融?！耙匀藶楸尽钡氖覂?nèi)環(huán)境首先必須符合自然界的生態(tài)特征，即資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)并不能以損害人的身體健康，或者減少工作效率為代價(jià)[2]。

3 綠色建筑中暖通工程的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 太陽(yáng)能技術(shù)

太陽(yáng)光屬于最重要的潔凈型再生能源，可利用熱能交換系統(tǒng)把太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為電力和熱力，且取之不竭，已成為暖通建筑應(yīng)用的主要再生能源。在綠色建筑工程中，太陽(yáng)光熱工水力技術(shù)現(xiàn)已獲得了相當(dāng)程度的應(yīng)用，主要利用太陽(yáng)光和其他輔助加熱的燃料，利用集熱器吸收太陽(yáng)光對(duì)水予以加溫，并給予加熱裝置一定的能量，借助這些措施，就可以充分發(fā)揮太陽(yáng)光，從而有利于節(jié)約能源，降低水污染[3]。

3.2 蓄冷技術(shù)

蓄冷技術(shù)可采用削峰調(diào)谷的方法，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效能。在空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)階段，應(yīng)把蓄能設(shè)備安置在水冷機(jī)內(nèi)，通過(guò)雙工況對(duì)制冷機(jī)組進(jìn)行室溫冷卻，然后再儲(chǔ)存在冷水中蓄冰，在室內(nèi)需要冷卻的情形下，蓄冰設(shè)備可以在用電最高峰時(shí)把儲(chǔ)存的水冷量釋放出來(lái)，從而減少了中央空調(diào)工作負(fù)載，保證發(fā)電機(jī)組平穩(wěn)工作。該技術(shù)以水能為載體，利用水能在對(duì)流換熱管道和發(fā)電機(jī)組之間的循環(huán)進(jìn)行冷熱轉(zhuǎn)換?；蛘咄ㄟ^(guò)電力減少溫度，在用電最高峰，減少中央空調(diào)使用功率。在設(shè)計(jì)階段，為節(jié)省發(fā)電機(jī)組能耗，可把水力平衡設(shè)備布置在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，再按照實(shí)際狀況調(diào)整穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并利用水力平衡閥控制系統(tǒng)中的水和氣壓，使發(fā)電機(jī)組功能狀態(tài)始終平穩(wěn)可靠[4]。

3.3 地源熱泵設(shè)計(jì)

綠色建筑設(shè)計(jì)中，還可使用地源熱泵控制系統(tǒng)進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)。該控制系統(tǒng)同時(shí)具備了冷卻、供暖兩種功能，可完全滿足暖通設(shè)計(jì)需求。而在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，地源熱泵控制系統(tǒng)安裝于地面底層約30～100m，不僅能調(diào)節(jié)地面溫度，還可以維護(hù)地面生態(tài)環(huán)境。當(dāng)夏季來(lái)臨后，利用地源熱泵的換熱體系，可把室內(nèi)外熱能傳送到地面底層并積蓄起來(lái)，作為冬季熱能轉(zhuǎn)換，此舉既可使室內(nèi)外氣溫始終舒適，還能降低中央空調(diào)控制系統(tǒng)的使用，有效節(jié)約能源利用。和中央空調(diào)體系一樣，地源熱泵技術(shù)空調(diào)也是具備多種用途的綜合系統(tǒng)，包含地板采暖、生活專用熱水體系等，運(yùn)用最先進(jìn)的熱泵技術(shù)和暖通空調(diào)技術(shù)，可進(jìn)行地?zé)崮茉吹拈_發(fā)與再利用。該體系中冷熱源相對(duì)固定，能使中央空調(diào)體系始終保持較大的工作效能[5]。

3.4 風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能

選擇不同的熱風(fēng)系統(tǒng)，既能夠高效節(jié)電，又能夠提高室內(nèi)質(zhì)量。

（1）替換式送風(fēng)系統(tǒng)。其有3 個(gè)類型，采取下送風(fēng)或桌面送氣模式，用于中央空調(diào)的地面送氣工作之中，中下送風(fēng)在綠色建筑中使用最為普遍，例如，聯(lián)邦德國(guó)法蘭克福企業(yè)的寫字樓局部便是使用了地面送氣空調(diào)系統(tǒng)。

（2）冷輻射吊頂控制系統(tǒng)。輻射方式熱能夠平衡出房屋內(nèi)的設(shè)備、燈光等所帶來(lái)的熱能量，而實(shí)踐也證明了輻射加冷能夠改善人們的生活舒適度，所以冷輻射方式有著良好的環(huán)保性能優(yōu)勢(shì)，而冷吊頂中央空調(diào)控制系統(tǒng)有著優(yōu)異的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

（3）蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)目前已在空調(diào)設(shè)計(jì)中被普遍使用，還需利用結(jié)構(gòu)自身的蓄冷也有廣泛應(yīng)用。

（4）使用地面送風(fēng)的方法。該種送風(fēng)方法由于保持了地面的溫暖狀況，所以能夠提高人們的舒適度。而針對(duì)夏季地面中央空調(diào)送風(fēng)，通過(guò)地面送風(fēng)余壓的自由對(duì)流，通常能夠把冷風(fēng)控制在規(guī)定標(biāo)高下，進(jìn)而促使地面冷氣負(fù)載減少，從而有效地實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

3.5 水系統(tǒng)節(jié)能

根據(jù)空調(diào)負(fù)載的變化對(duì)供水實(shí)施節(jié)電管理，對(duì)中央空調(diào)節(jié)電工作有著非常關(guān)鍵的意義。

（1）通過(guò)變頻器調(diào)壓代替制冷水循環(huán)中的調(diào)整閥，局部負(fù)載時(shí)在規(guī)定區(qū)域內(nèi)減小制冷水流速，輔以冷卻塔風(fēng)機(jī)的通斷控制或改變傳動(dòng)，將極大減少制冷供水的消耗。

（2）針對(duì)各種制冷方式的冷水機(jī)組，可按照設(shè)備具體工作特點(diǎn)選擇各種管理策略，與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)結(jié)合，調(diào)整冷卻水泵，以達(dá)到最佳的節(jié)電運(yùn)行工況。

（3）冷凍用水通過(guò)直接改變流速控制系統(tǒng)，也能很有效地降低從空調(diào)系統(tǒng)中供給單一制冷劑時(shí)所需要的運(yùn)行費(fèi)用，所以目前工程中冷凍用水回路大部分使用了二級(jí)水泵通過(guò)改變流速控制系統(tǒng)來(lái)降低冷凍用水回路的運(yùn)行費(fèi)用，但也有通過(guò)一級(jí)水泵控制系統(tǒng)直接改變蒸發(fā)器中冷凍水流速使用的。

3.6 其他節(jié)能技術(shù)

（1）蒸發(fā)冷卻中央空調(diào)體系。蒸發(fā)冷卻中央空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，包括直接蒸發(fā)冷卻（DEC）和間接蒸發(fā)冷卻（IEC）。控制系統(tǒng)采用環(huán)保的自然工質(zhì)——水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；另外，蒸發(fā)冷卻制冷不需消耗壓縮機(jī)功，因此它的COP 值比機(jī)械制冷大得多。目前已在美國(guó)的西南部、澳大利亞及我國(guó)新疆等西部地區(qū)的大型工業(yè)及商業(yè)建筑中得到廣泛應(yīng)用。此外，太陽(yáng)能液體除濕蒸發(fā)冷卻中央空調(diào)體系（DECS）除具有以上環(huán)保優(yōu)點(diǎn)外，其節(jié)能性主要體現(xiàn)在：有效利用可再生能源（太陽(yáng)能等）和充分利用如工業(yè)生產(chǎn)中廢棄余電等的低品位電阻熱；有效的蓄能力，有助于使用側(cè)電動(dòng)調(diào)荷——“移峰填谷”的負(fù)載調(diào)整技術(shù)。

（2）去濕空調(diào)。利用去濕空調(diào)，有利于提高中國(guó)綠色建設(shè)所需要的新風(fēng)量以及對(duì)室內(nèi)空氣溫濕度的要求，同時(shí)由于其所利用的固態(tài)去濕劑的回收再生，還能夠利用太陽(yáng)等能源或潔凈能源，對(duì)周圍環(huán)境也沒有產(chǎn)生環(huán)境污染。另外，地源熱泵系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱泵技術(shù)系統(tǒng)等的應(yīng)用充分發(fā)揮了寶貴的自然資源，既可節(jié)省常規(guī)能耗，又可維護(hù)自然環(huán)境，所以具備了很好的前景。

4 綠色建筑的暖通節(jié)能設(shè)計(jì)策略

4.1 加大宣傳力度

加大對(duì)現(xiàn)代綠色建筑供暖中央空調(diào)節(jié)能科技的宣傳推廣力度，可采取舉辦論壇、在規(guī)定街區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行知識(shí)講座和示范宣傳以及觀看小視頻等措施，增強(qiáng)群眾對(duì)現(xiàn)代綠色建筑的供暖中央空調(diào)節(jié)能科技的認(rèn)識(shí)和認(rèn)可。并建議群眾利用節(jié)能型的供暖空調(diào)設(shè)備，如今變頻器科技對(duì)于人類來(lái)說(shuō)早已不陌生了，而變頻空調(diào)則是利用調(diào)節(jié)風(fēng)力來(lái)維持房間的恒定室溫，而風(fēng)機(jī)的輸出功率在特定條件下也是受整個(gè)系統(tǒng)總送氣量的直接影響。也就是說(shuō)控制系統(tǒng)送風(fēng)量一旦降低，那么，風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入能量就會(huì)相應(yīng)降低。在供暖空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器科技，能夠在一定程度上達(dá)到降低消耗的功效。

4.2 提升暖通節(jié)能技術(shù)人才的素養(yǎng)與能力

暖通技術(shù)及中央空調(diào)建筑環(huán)?？萍嫉暮侠硎褂茫蔷G色建筑反映其對(duì)環(huán)境意義的關(guān)鍵因素。為此，工程設(shè)計(jì)人員必須針對(duì)綠色建筑的實(shí)際狀況，嚴(yán)格遵循暖通技術(shù)及中央空調(diào)建筑節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)的客觀規(guī)律，不可由于工期或是費(fèi)用問題而任意改變暖通及中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最為關(guān)鍵的是施工單位必須通過(guò)各種手段提升綠色建筑暖通節(jié)能的設(shè)計(jì)工作人員的素養(yǎng)和專業(yè)技能，并通過(guò)采用業(yè)務(wù)培訓(xùn)或者知識(shí)講座、演講會(huì)等不同方式提升工程設(shè)計(jì)人員的知識(shí)水平和素養(yǎng)，從源頭上防止了不合理的暖通技能技術(shù)方案的產(chǎn)生。綠色建筑符合人們生活和工作需求，從其本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，應(yīng)具備兩個(gè)最根本的特點(diǎn)，就是與人類環(huán)境友好以及讓人們生活安全、舒適。而暖通空調(diào)技術(shù)就是由人和環(huán)境之間這對(duì)矛盾對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系發(fā)展演變而成的新的環(huán)境科學(xué)技術(shù)。如今，暖通空調(diào)科技正承擔(dān)著以下任務(wù)：本著“以人為本”的要旨，通過(guò)科學(xué)的環(huán)保控制技術(shù)，為人們創(chuàng)造一個(gè)衛(wèi)生、健康而又充滿價(jià)值的室內(nèi)環(huán)境，從而解決了現(xiàn)代人在日常生活、工作及其他行為中對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量日益增長(zhǎng)的要求。現(xiàn)代暖通空調(diào)科技將以提高人居環(huán)境舒適度、安全、維護(hù)生命環(huán)境和合理使用資源為基礎(chǔ)，從而在讓其在新的維度上加快技術(shù)優(yōu)化。

4.3 自然通風(fēng)技術(shù)

自然通風(fēng)是最簡(jiǎn)單有效的方法。能夠改善室內(nèi)環(huán)境的舒適度和空氣質(zhì)量，而不會(huì)浪費(fèi)任何能源和造成環(huán)境污染。因此，保護(hù)環(huán)境意義重大。在目前的科技水平下，如何才能達(dá)到自然通風(fēng)的目的，從而改善人們的生活條件。因此，應(yīng)加大自然通風(fēng)技術(shù)的推廣力度，結(jié)合各地區(qū)實(shí)際需要，制定完善自然通風(fēng)技術(shù)選用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，當(dāng)選擇采用自然通風(fēng)方式后，必須通過(guò)風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)空氣交換，給人類以更綠色環(huán)境的生存條件，與此同時(shí)，要科學(xué)選擇建筑選址，合理安排建筑設(shè)計(jì)和施工場(chǎng)地，明確建筑的方位和形式。根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向而加以調(diào)節(jié)，以獲得最佳的通風(fēng)效果。同時(shí)，還需要借助熱量和壓力的原理使不同的空氣循環(huán)，使熱空氣和冷空氣有條不紊地進(jìn)行交換。建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在屋頂設(shè)置可調(diào)節(jié)的開口，以快速釋放室內(nèi)熱量，促進(jìn)自然通風(fēng)的效果能夠高效地實(shí)現(xiàn)。

4.4 新技術(shù)研發(fā)與新能源利用

在綠色建筑暖通系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，蓄冷技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⑾到y(tǒng)中儲(chǔ)存的冷空氣轉(zhuǎn)化為能量，使空調(diào)系統(tǒng)在降低暖通技術(shù)運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上減少能源選用，使綠色建筑中選用HVAC 系統(tǒng)既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。在綠色建筑的暖通空調(diào)技術(shù)改造采用冷庫(kù)改造方案后，由于中央空調(diào)在夜間使用的能耗較低，在中央空調(diào)設(shè)備進(jìn)入冷卻狀態(tài)后，其產(chǎn)生的冰或水分會(huì)被冷能方式儲(chǔ)存起來(lái)。在白天長(zhǎng)時(shí)間使用中央空調(diào)，耗電量增加后，可以使儲(chǔ)備的冷能自動(dòng)產(chǎn)生，既節(jié)約了成本，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能保護(hù)的目的。而且夜間的蓄冷方式，可以使中央空調(diào)的冷卻模式維持在正常狀況，如此可以減輕城市使用負(fù)擔(dān)，保證電力供應(yīng)，達(dá)到資金效率最優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)也對(duì)生態(tài)造成了巨大的損害。隨著人類對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，環(huán)保工程不斷涌現(xiàn)。遵循可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，能夠提高資源利用率。尤其是在綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，始終要以節(jié)能減排為目標(biāo)，使非再生能源真正達(dá)到高效節(jié)能的目的。