綠色建筑與暖通空調設計探討

魏嘉屹 青島市城市規劃設計研究院

引言：在我國工業建設等級不斷深入發展的大背景下，當下城市開發和群眾生活對于實體建筑的要求也有了新的轉變和延伸，不再以單一的經濟利益為本質訴求，而是更加強調環保型建設。這種變化就要求相應的建筑設計，也應當從傳統的思維中脫離出來，要立足于全新的歷史時期，分析綠色理念，并積極適應這一發展趨勢。

一、建筑暖通空調設計的基本原則

（一）可靠性與可行性原則

暖通空調設計首先要解決的則是設計方案具有可行性，而且不對建筑的運行以及暖通空調系統的運行造成負面影響。這需要在設計時做好充足的考慮，如暖通空調的位置、周圍水電等管線的分布等，保持與建筑以及建筑內部各組成部分的協調；同時，在綠色可持續發展理念的倡導下，也需要考慮暖通空調的能耗問題，根據建筑的面積、功能進行暖通空調各系統的設計，以便其能耗滿足國家要求。

（二）經濟性原則

暖通空調設計逐漸成為建筑全壽命周期內成本最高的一項內容，不僅在建設時會消耗大量資金成本，在運行中也會產生影響大氣環境的物質或氣體，從而消耗大量環保成本。因此，在設計過程中，應結合建筑面積以及供熱人口、供熱時間對其資金消耗、廢氣排量等參數進行準確的預估，以便將暖通空調的成本控制在最低。

（三）安全性原則

暖通空調作為建筑的組成部分，其安全性也是影響建筑安全的重要因素。總體來講，建筑安全包括五個方面，一是防火、二是環境、三是系統設備、四是人員、五是重要設備物品環境，暖通空調是建筑的重要系統，需要保障其運行安全以及所處環境的安全，因此，在設計過程中要以安全為基本前提選擇合適的位置、設計合適的系統構成。

二、綠色建筑技術在暖通空調設計中的應用方法

（一）主動式設計

實際對綠色建筑的暖通空調進行設計，可以采用主動式設計方法，加強各種自然資源的利用，減少空調的能耗和產生的污染物。目前在綠色建筑中，自然主動式暖風控制系統得到了普遍使用，能夠利用過渡季節的風能實現建筑通風，實現風能資源的充分利用，增加夏季建筑圍護與室內空間的散熱量；還可以減少空調啟動帶來的負荷量，使建筑本體能耗得到降低，保證室內通風良好，避免家具因潮濕變形，同時，使室內在夏季快速降溫，減少空調運行帶來的能耗和污染。

（二）被動式設計

采取被動式暖通空調設計方法，主要是對太陽能等可再生能源進行有效利用，使空調能耗得到減少。實現人工被動式設計，需要在建筑物最佳位置完成太陽能接收板的設置，用于對太陽能的收集，然后轉化為能夠使用的熱力資源，滿足建筑冬季供熱需求。直接將太陽能轉化為熱能，可以減少空調消耗的電能，使能源短缺的問題得到緩解。從建筑供暖方式上來看，太陽能系統包含溫度控制器、生活熱水體系和地板采暖等部分，可以利用采集設備將太陽光能轉化為熱能，再利用熱導循環系統傳遞至換熱中心，然后利用溫度控制設備實現室內環境溫度的調節。若遭遇陰雨天氣，無法利用太陽能供熱，系統將自動切換到市政管網或鍋爐輔助等常規供熱設備，保證建筑的正常供暖。在大型建筑暖通設計中，還可以采用被動式太陽輻射技術，利用充滿惰性氣體的雙層玻璃遮擋長波輻射，控制室內溫度。還可以應用智能窗，根據室外太陽輻射強度進行玻璃透明度調整。配合采用通風窗技術，能夠將空調系統回風帶入雙層玻璃，使中間層熱量得到抵消，實現室內熱量間接吸收，繼而使能源得到充分利用。

（三）地源熱泵設計

在綠色建筑中，常采用地源熱泵系統作為暖通空調，能夠降低空調使用的成本。該系統同時具備供熱和制冷功能，可以滿足暖通空調的設計要求。在實際設計中，需要在地下30-100m位置進行換熱裝置的埋設，除了給地面溫度帶來一定影響，不會給地面生物或地下水帶來影響。采用穩定地源熱泵能夠使換熱器使用性能得到充分發揮，保證暖通空調在夏季和冬季能正常制冷和供熱。在夏季，換熱系統可以將室內熱源輸送至地下，實現熱量積蓄，并在冬季通過熱交換提供熱能，使建筑室內保持良好環境的同時，減少空調能耗的產生。相較于中央空調，地源熱泵空調對中央空調、地板采暖、生活熱水等功能進行了集成，能夠利用先進的熱泵技術和暖通技術實現地熱能等可再生能源的開發利用。地源熱泵冷熱源溫度相對穩定，夏季溫度較之環境低，可用于供冷，冬季相反，可提供熱源，因此，能夠使空調系統維持較高運行效率。

（四）水冰蓄冷設計

應用水冰蓄冷設計技術，可使暖通空調設計得到優化，實現削峰填谷式用電，使電網運行效率得到提高。設計時，需要在水冷機組中安裝蓄能裝置，在低谷期利用雙工況電制冷機生產冷量，并以冷水形式在蓄冰裝置中儲存，使空調白天的能耗得到降低。在建筑室內需要制冷時，蓄冰裝置可以對存儲的冷量機械能轉化，在用電高峰時段釋放冷量，減輕空調運行負荷，使機組保持穩定運行，繼而為空調設計和使用帶來更多的經濟效益。該技術主要以水作為冷熱量載體，使水在換熱管道和機組間循環利用，實現熱量交換，用電低谷時，用電能使水的溫度降低，在用電高峰時段，冷水的供應可以減少空調電能損耗，從而使空調系統能夠長期穩定運行，減少不必要的能源消耗。

結語：綠色建筑在中國的興起，是我國建立創新型國家的必然組成部分，是順應時代發展潮流和社會民生需求的必然結果，也是建筑節能環保的進一步拓展和優化，暖通空調設備作為建筑節能環保的重要組成部分，應首先從設計入手，使節能環保理念貫穿于建筑的全壽命周期。