談綠色建筑設(shè)計(jì)中暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用

黃燁然

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

1 綠色建筑和暖通空調(diào)的定義

根據(jù)綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綠色建筑是指在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。標(biāo)準(zhǔn)還提出了綠色性能的概念：涉及建筑安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約（節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材）和環(huán)境宜居等方面的綜合性能。空調(diào)系統(tǒng)，是對空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的通風(fēng)系統(tǒng)，與周邊環(huán)境相結(jié)合，將建筑內(nèi)部釋放出的空氣，進(jìn)行過濾、凈化、排放。隨時(shí)代發(fā)展，越來越多建筑項(xiàng)目對綠建有更高的要求。我國過去大多數(shù)的空調(diào)技術(shù)，只是考慮保證現(xiàn)行規(guī)范下限要求，而隨著綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的使用和推行，不單單對氣溫和濕度有要求，還對過濾有害物質(zhì)，凈化室內(nèi)空氣有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)以創(chuàng)造適合人類居住和生活的舒適環(huán)境為目標(biāo)。

2 綠色建筑技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

2.1 循環(huán)性原則

在進(jìn)行新型的暖通空調(diào)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，必須遵循循環(huán)性的應(yīng)用原則。這項(xiàng)原則要求對暖通空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)零部件進(jìn)行回收利用，并且對這些零部件進(jìn)行分類整理。在整理的過程中如果發(fā)現(xiàn)存在能夠繼續(xù)利用的零部件，就要將其統(tǒng)一回收，收納到循環(huán)可用的系統(tǒng)環(huán)境中。如果零部件無法進(jìn)行循環(huán)利用，就要對其進(jìn)行加工和處理。可以將一些廢棄的物品轉(zhuǎn)化為后續(xù)的生產(chǎn)原料，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的應(yīng)用原則。但是在對這些零部件進(jìn)行處理的過程中要明確，并非所有類型的材料都能進(jìn)行回收和利用，一些巖棉和玻璃鋼等應(yīng)用成本比較高的材料無法進(jìn)行回收和利用。又如過程中的冷卻水，可采取設(shè)置平衡管、加大集水盤或設(shè)置平衡水箱的方式，避免冷卻水泵停泵時(shí)冷卻水的溢出。因此在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須對這些材料的使用進(jìn)行嚴(yán)格的限制。設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用這項(xiàng)新型技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格按照新型技術(shù)的應(yīng)用原則進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要保證系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中更加節(jié)能環(huán)保。而且要盡可能提高材料的回收利用率，才能保證系統(tǒng)的運(yùn)行效果更好，避免在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的過程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)等情況。

2.2 節(jié)能性原則

將暖通空調(diào)技術(shù)應(yīng)用到綠色建筑物的建設(shè)過程中，應(yīng)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的建設(shè)為原則選擇暖通空調(diào)系統(tǒng)所采取的形式。在現(xiàn)科技可行的前提下，設(shè)計(jì)中具體可采取：①不采用電加熱設(shè)備為供暖空調(diào)系統(tǒng)的供暖熱源和空氣加濕熱源（現(xiàn)行綠建標(biāo)準(zhǔn)已對該項(xiàng)作明確要求）；②采取全新風(fēng)運(yùn)行措施降低過渡季節(jié)通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)能耗；③按房間的朝向、功能及使用時(shí)間等要素細(xì)化空調(diào)系統(tǒng)管理區(qū)域。對系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)控制；④合理選配空調(diào)冷、熱源機(jī)組臺數(shù)與容量，制定實(shí)施根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)制冷（熱）量的控制策略，且空調(diào)冷源的部分負(fù)荷性能符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2015）的規(guī)定；⑤水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)采用變頻技術(shù)，且采取相應(yīng)的措施，使風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)保持水力平衡。

而在進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用的過程中，離不開暖通空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)，這項(xiàng)系統(tǒng)指的不僅是空調(diào)設(shè)備，還包含具體的施工方案。在對設(shè)備的類型進(jìn)行選擇和安裝時(shí)，要對各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體的規(guī)劃，其中還包含后期的系統(tǒng)檢修和養(yǎng)護(hù)等工作。在對系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，要對周邊的環(huán)境影響情況進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)控。從表面上來看，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到綠色建筑的建設(shè)中，可以對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和完善，但也在一定程度上提高了系統(tǒng)安裝的成本。實(shí)際上，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，如果系統(tǒng)的性能不斷地優(yōu)化，就可以降低運(yùn)行成本。這兩項(xiàng)成本在系統(tǒng)具體使用的過程中是可以相互抵消的，因此從主體上來看這項(xiàng)新型的技術(shù)與其他技術(shù)形式相比較，所節(jié)約的成本更多。尤其是這項(xiàng)技術(shù)與綠色建筑的建設(shè)相結(jié)合之后，甚至可以抵消掉50%的運(yùn)行成本。施工企業(yè)一定要認(rèn)識到這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的重要性，在進(jìn)行工程建設(shè)的過程中，要將新型的暖通空調(diào)技術(shù)融合到綠色建筑建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。在對其進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)，也要嚴(yán)格遵循節(jié)能性的建設(shè)原則。只有這樣才能保證設(shè)計(jì)出來的暖通空調(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)更高效節(jié)能，為主機(jī)的運(yùn)行提供良好的支持。

2.3 回用性原則

在進(jìn)行綠色建筑工程建設(shè)時(shí)，整個(gè)建筑系統(tǒng)的回收利用都離不開暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)。因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)零件都比較獨(dú)立，在應(yīng)用的過程中絕大部分的零部件都可以進(jìn)行拆卸。如果系統(tǒng)在長期使用之后，一些個(gè)別的零部件無法繼續(xù)使用，出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，就需要對系統(tǒng)的管材和運(yùn)行設(shè)備以及原材料進(jìn)行檢修和養(yǎng)護(hù)，這些操作也不影響后續(xù)的回收利用。因此在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，必須遵循回應(yīng)性的建設(shè)原則，在應(yīng)用新型暖通空調(diào)技術(shù)時(shí)，也要遵循這項(xiàng)原則進(jìn)行具體的操作，才能保證系統(tǒng)的使用壽命能夠不斷延長，為系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)和檢修工作開展奠定良好的基礎(chǔ)。在進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用一些新型的材料。在進(jìn)行材料選擇的過程中，必須保證這些材料的應(yīng)用符合節(jié)能環(huán)保的要求，尤其是在對這些材料進(jìn)行更換時(shí)，要保證更換下來的材料能夠重新利用。因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后就會出現(xiàn)老化等現(xiàn)象，一些零部件需要進(jìn)行及時(shí)的更換，才能保證系統(tǒng)能夠始終保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在對這些零部件進(jìn)行更換時(shí)，會花費(fèi)較高的維修費(fèi)用，施工企業(yè)要想節(jié)約建設(shè)成本，就要盡可能選擇一些可回收利用的綠色環(huán)保材料進(jìn)行系統(tǒng)的建設(shè)。在進(jìn)行具體操作時(shí)，施工人員也要對這些材料的使用要求進(jìn)行深入的了解，要嚴(yán)格遵循回用性原則對這些材料進(jìn)行安裝。

3 綠色建筑技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

3.1 太陽能暖通節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

太陽能本身是一種可再生資源，而且是自然界中最主要的熱能以及光能，還屬于清潔型能源，因此，其在綠色建筑中的有效應(yīng)用，不僅能夠節(jié)省不可再生能源的使用，還能夠在較大程度上避免環(huán)境污染問題的出現(xiàn)。對于太陽能暖通技術(shù)來說，其自身的主要工作原理就是結(jié)合實(shí)際情況，合理使用集熱設(shè)備對太陽輻射熱量予以有效采集，通過換熱設(shè)備加熱熱水，制取的熱水可以作為建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)熱源供應(yīng)建筑物所需熱負(fù)荷，也可以作為生活熱水提供生活用熱負(fù)荷。這樣既能夠節(jié)省傳統(tǒng)能源消耗，還能夠取得良好的供暖效果。

3.2 能耗傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以發(fā)現(xiàn)暖通空調(diào)使用的能源有很大的一部分損耗在系統(tǒng)傳遞上，為了盡可能的獲得良好的節(jié)能效果，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)特別注意冷量在傳輸中的散失，如：①合理布置空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)位置，盡量縮短輸送管道長度；②減少管道翻彎，以減少管道局部阻力；③與建筑專業(yè)配合，合理布置管道路由，以減少管道需要設(shè)置的閥門；④與先進(jìn)廠家多多深入研究，多接納并使用新技術(shù)等。

3.3 建筑熱工性能

建筑熱工影響空調(diào)的能耗，對空調(diào)的效果也有很大的影響。為保證空調(diào)使用效果，應(yīng)注重建筑物的保溫性、氣密性等方面。假如此類項(xiàng)目出現(xiàn)問題，將消耗巨量的能源，才能達(dá)到讓用戶滿意的室內(nèi)溫度。另外還需在氣密性較差的部位，選擇合適的建筑材料，提升建筑內(nèi)部的密封性能，降低空氣滲透對空調(diào)效果的影響。

3.4 地源熱泵系統(tǒng)

地源熱泵系統(tǒng)是以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)，如圖1 為地源熱泵系統(tǒng)示意圖。地源熱泵系統(tǒng)利用的是地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400m 深）作為冷熱源，因此十分符合節(jié)能減排的原則。地源熱泵系統(tǒng)在夏季利用熱泵吸收土壤中的熱量進(jìn)行制冷工作，降低冷卻塔制冷的能耗，同時(shí)還能承擔(dān)部分的制冷的負(fù)荷，從而讓暖通空調(diào)處于高效運(yùn)行的狀態(tài)。在冬天，暖通空調(diào)在地源熱泵作用下可以將熱泵系統(tǒng)直接與供暖系統(tǒng)相連接，這樣便能有效地縮減供熱工作中的能耗，有效地降低制熱工作消耗的無用能源，達(dá)到良好的節(jié)能效果。

圖1 地源熱泵系統(tǒng)

3.5 對自然風(fēng)進(jìn)行充分利用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能設(shè)計(jì)方面，除了運(yùn)用新技術(shù)降低能源消耗外，也不能忽視對于自然風(fēng)的利用。在綠色建筑中提高自然風(fēng)的運(yùn)用比例，不僅可以有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的壓力，而且可以減少系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的能源消耗，更符合節(jié)能環(huán)保的要求。這就要求我們首先要做好現(xiàn)場的勘察工作，收集當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂虻葦?shù)據(jù)，結(jié)合建筑自身的門窗等結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局，提高自然風(fēng)的通風(fēng)效率，以更好地達(dá)到利用自然風(fēng)對室內(nèi)進(jìn)行除熱、除濕的效果，從而有效減少暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的能量損耗。通過建筑設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力方向和風(fēng)速的調(diào)節(jié)，保障自然通風(fēng)效果的同時(shí)，還能降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。此外，還可以通過新風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，增強(qiáng)自然通風(fēng)時(shí)對室內(nèi)空氣達(dá)到的凈化效果。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國綠色環(huán)保相關(guān)理念的興起，更多的工程項(xiàng)目需要進(jìn)行綠色建筑評級，我們作為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)師，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)將綠色建筑技術(shù)與暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用加以結(jié)合，結(jié)合建筑周圍的環(huán)境條件，采取合適系統(tǒng)方案的前提下，進(jìn)一步減少傳統(tǒng)建筑空調(diào)的耗能，提高暖通空調(diào)的資源利用率。