談暖通空調技術在綠色建筑中的應用

孫樹輝

摘 要：本文針對我國的氣候特點，實驗分析不同暖通方式、模擬分析典型影響因素對建筑引起的節能率并比較其節能效果，從而找到一些關鍵的暖通節能措施，以期指導我國的建筑暖通節能方式，在節能的基礎上給建筑設計師們留出更大的設計空間。

關鍵詞：暖通空調技術；綠色建筑；應用

我國近幾年城市建設加速發展，人們的經濟和生活水平不斷提高，建筑能耗也隨之快速增長，室內環境急需得到改善，加之建筑暖通裝置的投資與收益比甚微這一優勢，因而研究其節能效果具有重要意義。

1 國內暖通空調技術在綠色建筑中的應用研究

近幾年來，隨著國家建筑節能政策的開展和不斷深入，國內許多的學者已經或正在關注建筑暖通的節能效果研究，無論是對暖通節能效果的理論研究還是關于相關監測和節能效果評價研究都取得了一定成果，但也有其不足之處。

清華大學的簡毅文，王蘇穎在江億院士的指導下對暖通空調的安裝位置和構造尺寸對冬夏季暖通效果的影響程度進行了定量分析，并在綜合考慮冬夏季不同需求的基礎上，給出了暖通空調合理的安裝位置和構造尺寸的推薦值。華中科技大學的李保峰等研究了暖通百葉對室內溫度的影響，他們通過建立兩組正南北向的七組不同的對比實驗房實驗研究了武漢地區建筑外暖通對室內溫度的影響，得出了幾個定性的結論，目前仍在研究外暖通百葉間層的尺度、百葉及其開啟的角度以及不同角度的組合因素對室內溫度的影響。

龍恩深等研究發現了暖通措施與空調能耗和取暖能耗的不同關系，具有重要意義。由于冬季有無太陽輻射各時刻的供暖能耗差別不大，故暖通措施對取暖總能耗的影響不顯著，而夏季有太陽輻射各時刻空調能耗遠大于無太陽輻射各時刻空調能耗，故暖通措施對空調總能耗及節能率的有很大影響。高墊等通過論述玻璃幕墻暖通的必要性以及作用與效果，提出了適合于玻璃幕墻的暖通形式及構造設計，以及暖通系統的智能化設計趨勢。

程凱等主要分析了夏熱冬冷地區外窗（包括玻璃幕墻）設置外暖通的必要性和設計要點，通過對上海某全玻璃幕墻辦公室建筑的改造工程進行多種暖通方案的比較，表明不同的建筑可以采用不同外暖通形式的組合來達到最佳的暖通效果，即最大程度地降低建筑能耗。充分考慮節能環保、生態優先是廣州大學城建設的理念，外暖通技術是廣州大學城制定的《廣州大學城建筑節能設計標準》中的亮點之一。馮林東等分析了廣州大學城建筑外暖通節能效果，提出了各類窗口暖通的設計參考。外窗設置暖通構件時其節能潛力很大，節電可達11.6%左右，大大降低了空調的建筑能耗。南京萬科金色家園采用對比實測法對基準戶型起居室的暖通效果（深圳院）進行了測試，測試結果顯示空調耗電量平均節省0.44kw/h，減少了30%。通過對節能檢測與和能效評價的實施，使得人們全面而充分的認識了暖通的節能效果，為促進暖通節能的實踐并確定合適的暖通方案提供了強有力的技術依據。

解勇等采用由中國建筑科學研究院建筑物理研究所開發的建筑能耗動態模擬分析計算軟件Doe2IN，模擬計算并對比分析了北京、上海、廣州三地的一座多層居住建筑模型的典型房間的外窗系統分別在未設與設置暖通卷簾時房間的夏季能耗，不同地區各種情況的暖通節能效果由此得出。在實踐上，夏季氣候炎熱、日照輻射強是我國大部分地區具有的氣候特點，但建筑暖通在建筑設計中普遍不夠重視。在我國廣州地區制定的節能目標中，建筑暖通部分的節能率占到20%，由此指標可見暖通節能的巨大潛力，而在我國還需要一個很漫長的過程來實現這一目標。

2 國外暖通空調技術在綠色建筑中的應用研究

暖通在國外建筑的發展過程中，一直是建筑的重要組成部分，從古代的磚木建筑結構到現代的高科技智能化屋宇，暖通因素無處不在。特別是一直以來已經形成了自己的較為成熟的一套暖通理論和實驗測試方法，對暖通效果進行了積極的研究，并出臺了許多相關標準。

日本熊本大學的石原教授和天津大學的王榮光教授分別通過實驗測試內外暖通板的暖通系數對兩者的暖通效果進行了比較，測試結果表明外暖通板的暖通效果優于內暖通板。兩個并排的正面裝有 3mm 標準玻璃的實驗箱構成了一個實驗裝置，其中左箱玻璃外側安裝有測試的外暖通裝置。實驗分別測試了 30℃、45℃、60℃、75℃和 90℃五個不同暖通角度時的暖通系數。

Aniekan offiong 等通過實驗研究，表明外墻與窗之間的窗側能減少窗戶得熱，而且水平外暖通板比垂直擋板更具有節能效果。Marion 等應用 TRNSHD軟件模擬了水平式、垂直式和綜合式三種形式外暖通板的暖通效果，該軟件模擬結果與實際實驗比較相符，是可靠度較高的一個模擬計算工具。Athanassios 等對暖通板的采光和能耗分別進行了分析，發現采用暖通板后夏季冷負荷降低了50%，考慮其對冬季采暖能耗增加的因素，全年能耗依然可以降低 12%。

加拿大國家太陽能實驗室在加拿大標準及評價組織和加拿大自然資源協會資助下建立了上述檢測門窗系統的太陽輻射得熱系數和傳熱系數。該裝置利用太陽模擬發生器發出的150～1100w/m2的輻射光源，以一定的入射角照射熱箱內已裝備了太陽能吸收板的的朝向試件，太陽能吸收板與水循環系統相連，通過熱箱傳遞的熱量便可由其精確測量。

瑞士聯邦材料測試與研究實驗室（EMPA）研發的上面建筑外暖通系統性能的實驗臺由并排左右兩個獨立測試的中間加有聚氨酯絕熱材料的木質箱體組成，測試箱南向安裝外暖通構件和中間充有氬氣的雙層玻璃，測試系統放置在自然環境中，利用自然光作為輻射光源，可同時測試有無暖通時系統的太陽能得熱量。

在實踐上，地處熱帶地區的東南亞國家的公共和民用建筑都廣泛的采用了主動的暖通措施，暖通設計新穎獨特，這不僅創造了舒適的室內環境，其節能效果也顯而易見，目前，部分東南亞的國家和地區的暖通節能率已經占其總節能率的 10%-24%。與我國同緯度地區相比，年太陽輻射總量要比我國低得多的歐洲國家非常重視夏季的建筑暖通隔熱，因此其夏季平均氣溫要低 1.3-2.5℃。德國柏林的緯度要高于我國最北的省會城市哈爾濱，但當地卻大量采用各種暖通措施，可見其非常重視建筑物的夏季防熱。

3 結論

上述可見，隨著暖通空調技術研究范圍的日益擴大，目前國內外對建筑暖通節能效果的研究已經成為建筑節能領域的研究熱點，而且國外對這方面的研究相對較早，他們在手段和方法上的領先技術研究對我國建筑暖通節能效果研究也具有著很好的借鑒意義。建筑暖通節能效果的分析及評價涉及到很多學科和領域，如何準確的檢測和評價其節能效果、確定合理的暖通策略并真正普及推廣到實際運用中，還需要投入大量的研究工作。

參考文獻

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