綠色建筑暖通空調設計研究

邵峰

山東樺辰工程咨詢有限公司 山東 東營 257000

引言

隨著全球氣候的不斷變暖，環境污染和能源消耗等問題越來越引起人們的關注和重視，國家也極力推動保護環境和節約能源的相關政策，促進生態環境的不斷改善。對此，本文從綠色建筑暖通空調的技術措施方面出發，首先對綠色建筑進行相應的概括；其次對暖通空調設計的三點原則進行了分析，并從太陽能節能技術、自然通風技術、水源熱泵技術三方面進行了相應的論述。希望廣大設計師嚴格遵守國家的法律法規，努力推動綠色建筑的暖通空調設計，促進室內環境品質的進一步提高，提高人們的生活條件，并保護環境和節約能源，為促進我國建筑行業的綠色協調發展打下堅實的基礎。

1 綠色建筑的概括

建筑應該滿足人類居住工作生活的舒適度，與此同時，實現建筑全壽命周期內的資源節約和環境保護，為人們提供健康、適用和高效的使用空間。也就是在建筑設計中，要遵循綠色保護原則和環境保護要求，充分利用有限資源，將資源做到最大的利用，并采取高科技手段來提高能源和材料的利用率，滿足循環和可持續發展的要求，這就對于建筑設計師的技術水平有較高的要求。建筑設計師應該在生活和工作當中，對于建筑行業的動態進行了解，并在設計當中不斷發揮創造性，盡量減少能源的消耗，得以保護能源和環境的保護，在建筑暖通空調的過程中，如何做到建材的最大利用化和減少建材使用率體現了設計師的水平。通過對暖通空調的設計優化，可以有效減少建筑材料，達到保護環境和節約能源，因此，設計師應該重視自己工作的重要性，在設計過程中提高責任感，做好本職工作，達到綠色建筑的標準水平[1]。

2 綠色建筑暖通空調設計要求

基于暖通空調在綠色建筑中的重要性，設計人員在實施暖通空調設計工作時，應滿足綠色建筑建設要求，具體如下。①綠色環保。自然、舒適、環保是綠色建筑的核心，暖通空調設計應滿足綠色環保要求，從材料選擇、系統運行、技術應用三方面入手，節約資源，減少污染。如減少氯氟烴的應用，配置靜壓箱、引進新能源等，在確保暖通空調具備各項功能的基礎上，減少制冷劑等材料的污染，削弱暖通空調運行產生的噪聲，提高暖通空調運行生態效益。②節能降耗。暖通空調在采暖、降溫、通風等過程中，存在較大能耗，加劇我國能源枯竭現象。為應對該問題，設計人員應在暖通空調設計時，應用可再生能源，如太陽能、地熱能等，節約能源。同時，設計人員可引進變頻技術，根據建筑環境與氣候條件，智能調節暖通空調的運行參數，避免暖通空調始終保持全負荷運行狀態，降低運行效率，減少能耗。③循環利用。設計人員可將暖通空調系統劃分為不同功能區，實施獨立設計，在某個功能區的構件出現故障或老化后，不會對其他功能區運行產生影響。在老化構件報廢后，對其進行回收再利用，提高暖通空調材料的利用率，節約能源，降低成本[2]。

3 建筑暖通設計中存在的問題

3.1 建筑暖通設計較為落后傳統

建筑暖通設計需要充分貼合此后的應用需要，重點考量設計方案的必要性以及可行性。首先要判定的是，當前的設計方案是否能夠有效地貼合地方標準以及行業規定，諸如其對生態環境造成的影響以及安全系數等。除此以外，還需要綜合考慮供電以及供熱等多方面的內容，這樣才能夠行之有效的保障建筑暖通工程的有效建設，滿足長時間的使用需要，為地方生態環境的建設奠定下良好的基礎。但是就目前的實際狀況來看，發現許多單位在開展建筑暖通設計工作的時候，仍然存在著相應的問題，這就要求相關的設計人員能夠充分結合現有狀況，做出優化完善處理，以此來為后續安裝提供鋪墊[3]。

3.2 建筑暖通綠色設計思想不足

我國北方地區在進入到冬天以后，氣溫會迅速降低，同時由于地理環境等因素的制約，導致人們在使用燃煤鍋爐的時候，經常會產生各種各樣的廢氣污染問題，這不僅僅會影響到地方生態文明的發展，同時更會導致人們的切身健康受到影響。鑒于此，完全可以要求部分水源充足的地方利用水源熱泵機組，用于從根本上減輕對環境造成的污染，有效地貼合生態文明思想需求，為現代生態環境的良好建設提供幫助，從根本上避免對人們的身體健康造成威脅。

3.3 建筑結構設計合理性不夠

建筑物的結構設計對空調系統運行效率影響重大，建筑物的采光、通風、墻體保溫效果都會影響空調的運行能耗。建筑結構以及墻體材料的選擇至關重要，不僅要符合美觀設計要求，還要注重材料的綠色環保。當前，很多建筑在設計時選用了玻璃幕墻，整體玻璃幕墻采光效果好、美觀大方，但是保溫隔熱效果差，容易造成室內溫度冷熱不均和能量流失，加大了空調的運行能耗，不利于提高能源效率[4]。

4 暖通空調系統節能方法措施

4.1 自然通風技術

自然通風是最為原始并且有效的方法，可以用于改善室內的舒適度和空氣質量資源，通風不消耗任何資源，沒有任何的污染，因此，對保護環境有著非常明顯的效果，那么在現階段的科技水平該如何實現自然通風，用于提高人民的居住生活條件呢。對此，應該加強自然通風技術的科學應用，根據不同地區綠色環保建筑的實際需求，建立健全自然通風技術應用的規范機制，促進暖通空調的有效設計與安裝。例如，在自然通風技術的應用方面，應該借助風壓進行操作，從而實現建筑的空氣流通，為人民群眾提供更加綠色環保的生存環境，促進呼吸順暢與心情舒暢。對此，應該對于建筑的位置進行科學的選擇，將施工設計和施工地點進行有效的安排，明確建筑朝向和格局的要求，按照當地的風向進行下風向的適配，從而能夠實現最好的通風效果。同時應該有效地借助熱壓原理，實現不同空氣密度之間的循環，將熱空氣和冷空氣進行有序交換，對此，在進行建筑物設計的過程中，應該在房間頂部設置帶有可調節性的開口，目的就是將室內的熱氣排出，實現自然通風。

4.2 地源熱泵設計

在暖通空調設計中，地源熱泵的節能效果十分明顯，采用這種設計方法可以提升建筑的節能效果。在設計地源熱泵系統時，要考慮到地源熱泵設備是否會影響周邊的環境，尤其是對地下水的影響。在再生能源應用方面，該設計方式較為典型，尤其是在制冷和供暖上具有很強的優勢。采用地源熱泵技術能夠將空調系統運行對自然環境的影響降低。在具體設計過程中，為了緩解設備對土壤溫度過度影響，通常會將換熱器的埋設方式設計為豎直埋設。由于換熱器性能關系到整個系統的節能效果，所以，保障換熱器性能時刻處于最佳狀態能夠減少能源消耗，同時也可以使得土壤溫度保持在穩定的水平。此外，借助于輔助設備優化調整地源熱泵也能降低能源的消耗，在一些夏季炎熱的區域一般會應用冷卻塔進行冷卻處理，如果位于寒冷區域一般會應用供熱設備維持設備溫度，進而保障設備性能的穩定[5]。

4.3 運用變頻節能技術

傳統的暖通空調運行依據的是系統預設的功率，當室外環境溫度過低或過高的時候就會影響空調的使用效果，由于空調無法按照溫度變化自動調節功率，系統負荷持續增加，從而大量浪費了電能。而變頻節能技術最重要的特點就是能使空調根據外部溫度變化自動調節運轉效率，通過調節風流量或者水流量的大小，從而降低能源損耗。變頻技術的實現主要依靠變風量系統和變水量系統，在空調末端安裝一個變風量系統，通過強大的溫度調節作用，保證送風量滿足現實需求的前提下，同時減少了能源消耗；而變水量系統有效調節了熱量的交換，同樣發揮了節能的作用。據相關數據統計，變頻節能技術幫助傳統暖通空調節約了至少一半的電能。

4.4 降低冷卻水泵和冷卻塔能耗

冷卻泵能耗與供冷時間和所需排熱量存在一定關系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力和冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但若只以降低冷卻泵能耗為目的，可能導致冷卻水流量不足、溫差加大，從而使制冷機冷凝溫度升高，冷機效率下降。經計算，該建筑冷卻系統的最低能耗為0.2kgce/m2。冷卻塔風機大氣環境作為冷源，驅動空氣流過冷卻塔內的換熱填料表面，與冷卻水進行熱質交換，從而將冷凍機冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導致冷機COP下降，致使制冷主機能耗增加。所以，冷卻塔對冷機效率影響所造成的能耗遠大于其自身風機能耗[6]。

4.5 環境監測技術

環境監測技術需要實現設計的整體性和系統性，環境監測利用各種現代化的科技手段來實現對環境質量的有效監測，如化學、物理、生物、醫學、計算機等，對于其變化所反映出來的各種數據進行有效的記錄和跟蹤，從而對當地的環境質量進行全面的綜合評價。在環境監測方面，需要對多個方面的物質進行監測，如化學污染物、物理能量的監測，以及噪聲、震動、熱能、電磁輻射等方面。在環境監測技術的應用過程中，需要根據環境質量來實現評價，根據其污染分布的實際情況查找出污染源，最終實現監督管理和控制污染。在環境監測技術的應用過程中，需要對數據進行記錄和分析，從而進行資料的有效收集，為日后的環境容量、實施總量控制和目標管理、預測預報環境質量等提供數據基礎。

4.6 選擇科學的設計方案

在設計暖通空調的過程中，通過改變空調系統風量，可以使節能效果得到進一步的提升，讓人們感覺環境非常舒適；針對人員流動性比較大的室內，設計人員需要結合二氧化碳濃度調整空調新風量。如果房間面積廣闊，需要集中控制溫度和濕度。當建筑物體積比較大也比較高時，需要將分層空調系統合理應用到建筑中。在天氣比較熱時，分層空調系統可以節約大量的能源，并降低能源消耗。例如，某會展中心總建筑面積181660㎡，其中展覽館面積127000㎡，會議中心面積46400㎡，高度15.6～25.9m，主體采用大跨度預應力張弦梁鋼筋混凝土框架結構，該工程在建設過程中為了確保最大化的節約能源，科學選擇暖通設計方案。再如暖通設備選型時，空調的能效比，水泵、風機的單位能耗功率的規范化也是綠色節能技術在暖通設計中的應用推手[7]。

5 結束語

暖通空調系統是當前各個節能型建筑必不可少的一部分，同時也是能耗最高系統。在暖通空調實際運行中，由于各種因素影響著其運行效率，嚴重阻礙了其高效率低能耗運行。本文通過對影響暖通空調節能運行的各個因素盡心分析，并提供了對應的改善措施和優化方案，通過對暖通空調系統進行一系列優化設計，可以實現其運行工況的最優模式，實現暖通空調節能減排的目標，滿足人民群眾綠色、低碳、高效的生活方式。