綠色建筑暖通空調設計分析

蚌埠市建筑設計研究院，安徽 蚌埠 233000

1 綠色建筑暖通空調設計原則

1.1 循環利用

在綠色建筑暖通空調設計環節，為控制施工成本、減少材料消耗量，必須遵循循環利用原則，在保證施工質量達標、滿足技術標準的前提下，盡可能使用各類由廢棄材料二次加工形成的，或具備回收利用價值的綠色材料。因此，在開展返工作業，或材料破損時，可以將所產生的廢料進行二次加工，從根源上減少建筑廢棄物產生總量、控制施工材料的實際用量。

1.2 經濟適用

設計人員必須遵循經濟適用原則，在制訂建筑暖通空調設計方案時，應以降低系統施工成本、運行能耗，減少材料消耗量為主要目的，采取合理的設計措施。例如，可選擇在建筑墻體結構中額外鋪設一層新型保溫材料，這雖然會提高建筑工程的前期建設成本，但是可以改善建筑熱工性能，從而在客觀層面上降低建筑暖通空調系統的運行負荷、能耗，進而起到降低建筑總體使用成本的設計效果。

1.3 節約原則

在制訂綠色建筑暖通空調設計方案時，應遵循節約原則，在保證暖通空調系統質量達標、穩定運行的同時，盡量減少各類施工材料、設備配件的使用量，以及降低系統的實際運行負荷、電能消耗量。為實現這一目標，需要設計人員綜合分析已知工程信息，從暖通空調系統中的制冷子系統、水泵、風機等角度著手。但是，節省設計原則并非指節省個別部件、材料，而是要求設計人員從全局統籌角度出發，對建筑暖通空調系統進行整體優化設計。

1.4 回用及廣回收原則

回用設計原則是指設計人員應盡量提高建筑暖通空調系統的可拆卸性。如此，在系統長期運行過程中，在單獨部件、設備出現故障問題后，工作人員可以及時切斷故障設備與系統的連接，并對故障設備、部件進行維修或更換處理，從而減少系統運行故障所造成的損失，控制系統使用成本。廣回收設計原則是指設計人員應優先配置標準型號的設備、部件與材料，減小非標設備的配置比例。在工程施工階段產生多余或報廢的部件材料時，可以根據規格型號單獨管理、回收各類部件、材料，這將起到降低施工成本、獲取更高項目經濟效益的作用。

2 綠色建筑暖通空調設計

2.1 可再生能源利用設計

在早期建筑工程項目中，建筑暖通空調系統主要以電能為主要消耗能源，而電能在傳輸過程中將產生一定的損耗。同時，我國主要以火力發電為電能的主要生產方式，雖然輔以風力發電、光伏發電，但在電能生產過程中，仍會對生態環境造成污染破壞，這與可持續發展理念不符。因此，采取可再生能源設計措施可以同時起到減少電能損耗量、保護生態環境的作用。目前，應用較為常見的可再生能源利用技術包括地源熱泵技術、太陽能發電技術。

（1）地源熱泵技術。這項技術的主要原理為將建筑周邊地層中所分布的地熱資源作為主要供熱、制冷能源。在建筑暖通空調系統運行過程中，僅需輸入一定的高品位電力能源，系統即可將熱泵所采集地熱資源轉換為高溫熱源，從而起到建筑暖通供熱效果。即使是在炎熱的夏季，系統也可以持續提取建筑室內空間所釋放的熱量，完成冷系統、余熱系統之間的功能性轉換操作，將多余熱量向建筑周邊地層中釋放，起到控制地層溫度均衡的作用。根據地源熱能采集方式，可以將地源熱泵系統細分為地埋管地源熱泵、地下水地源熱泵、地表水地源熱泵。此外，在采取地源熱泵技術時，設計人員可選擇構建配套的溫度調節系統，根據用戶需求控制所轉換高溫熱源的具體溫度，確?？梢詽M足用戶個性化使用需求。同時，采取防漏保護措施可以避免地源熱泵系統在長期運行過程中出現泄露安全事故。在我國北方區域，由于氣溫溫度較低，地源熱泵系統很難從地層中采集到充足的地熱資源，因此應額外設置輔助供熱設備。

（2）太陽能發電技術。這項技術的原理是在建筑屋頂等區域放置若干數量的太陽能發電板，當發電板吸收太陽光時，由于半導體或金屬材料存在溫差，因此可以持續將太陽能轉換為熱能，再轉換為電能，進而向建筑暖通空調系統供電。與其他發電技術相比，太陽能發電技術具有可以儲備多余電能、使用成本低廉、適用范圍廣、節能環保、能源蘊藏豐富等優勢。設計人員利用太陽能發電技術時，需要考慮以下問題：①光伏發電系統運行穩定性較差，受到氣候條件影響，電壓時常出現劇烈波動現象，故對運維管理水平提出了較高的要求；②受到制造工藝限制，當前常用的單晶硅太陽能電池板的使用壽命較短，且廢棄電池板會對生態環境造成污染破壞，故太陽能發電系統的前期建設成本高；③部分地區的年發電時數較低、總體發電量較小，并不適宜采取這項技術。

2.2 自然通風設計

自然通風方式是將熱壓、風壓作為核心動力提供方式，基于自然空氣循環原理，可以在無人工、系統干預的情況下取得良好的室內通風效果，持續向建筑室內空間吹入自然風、排除室內濁氣。在建筑暖通空調系統中，自然通風也是最具節能環保屬性的通風方式之一，自然通風方式的設計要點如下。

（1）風壓通風。在采取風壓通風方式時，綜合分析建筑結構，如建筑物朝向、各功能區域分布格局、建筑周邊區域氣候條件等，采取各項設計措施，減小自然風吹入建筑室內空間時所承受的空氣阻力。例如，適當增加建筑門窗構件的開口面積，盡量將門窗保持在統一水平線上，安裝百葉窗等具有空氣加速效果的窗體。

（2）熱壓通風。熱壓通風方式是根據建筑室內、室外環境溫度差與壓力差，起到引導空氣流動、持續交換冷空氣與室內濁氣的作用。因此，為取得理想的自然通風效果，在建筑結構設計環節，應盡量采取豎向空腔設計方式，保證室內濁氣可以通過建筑頂部向外排放，并在建筑底部持續流入室外冷空氣。同時，在建筑頂部區域設置開口，起到調節通風效果、控制進風量的作用。

2.3 冰蓄冷系統優化設計

與傳統冷系統相比，冰蓄冷系統具有運行能耗低、可以在低能耗運行狀態下低溫送風、蓄冷量大等優勢。例如，在冰蓄冷系統運行過程中，由于蓄冷池容積較小，在客觀層面上起到了減小熱損失的作用。當所儲存冷水溫度保持在2～3℃時，也可開展低溫送風操作，在滿足建筑暖通空調系統運行需求的同時，降低風機運行能耗。

2.4 提高綠色材料及技術應用力度

在傳統建筑施工模式中，一些施工材料的性能較差，具有有害性特征，不但會對周邊生態環境造成污染破壞，在暖通空調系統出現運行故障問題后，還會泄露有毒氣體，對業主身體健康造成嚴重威脅，例如氯氟烴制冷劑。因此，在制訂建筑暖通空調設計方案時，設計人員應適當提高各類綠色施工材料的使用比例，逐漸取代具有有毒性與污染性特征的傳統施工材料。

2.5 改善建筑熱工性能

現階段，在部分建筑工程中，由于建筑結構的熱工性能較差，在暖通空調系統運行過程中，建筑室內空間的部分熱量持續泄露至室外環境中，很難營造恒溫室內環境，客觀層面上加大了建筑暖通空調系統的運行負荷、增加了運行總時長。例如，建筑室內環境中的熱量持續通過建筑圍護結構、門窗構件與墻體間隙、管道出入口向外傳遞。因此，設計人員在制訂建筑暖通空調設計方案時，應重點對建筑熱工性能加以改善，通過強化建筑保溫性能來降低暖通空調系統的運行能耗、縮短運行時長。為實現這一目的，首先，可以提高綠色施工材料的使用比例。例如，可選擇在建筑墻體結構中鋪設一層新型墻體保溫材料，以此強化建筑墻體保溫隔熱性能。其次，對門窗構件與建筑墻體結構的間隙進行密封處理，如在間隙內填充發泡膠。再次，優先安裝具有良好保溫、氣密性能的窗體，如雙層真空玻璃，在玻璃中間設置一處沒有空氣的空間，起到保溫隔熱作用。最后，對管道出入口進行密封處理。例如，在管道與套管間隔區域填充密封材料。

2.6 采用變頻調速技術

在傳統建筑暖通空調系統中，采取的調速方式比較落后，系統運行能耗較高，需要持續消耗大量電能完成調速操作，且水泵、風柜等設備之間不匹配，系統在長期運行過程中容易發生故障。因此，設計人員可選擇采取變頻調速技術，在建筑暖通空調系統中安裝變頻調速電機。如此，在系統運行過程中，無需設定固定不變的運行負荷，變頻調速機可以根據系統實時運行情況、用戶使用需求來調節風機、水泵等設備的運行轉速，從而起到調控暖通空調運行負荷、控制送風量以及水泵循環流量的作用。最終，可以將建筑暖通空調系統的實際運行能耗控制在較低程度。

3 結束語

在當前我國建筑業發展過程中，隨著環保意識的增強，對建筑節能環保屬性、暖通空調系統運行質量提出了更高的要求。因此，在綠色建筑暖通空調設計環節，必須嚴格遵循可持續發展戰略與循環利用、節約、廣回收等設計原則，落實各項設計措施，提高綠色施工材料與綠色技術應用比例，促進室內環境品質的進一步提高。