綠色理念在建筑暖通空調系統節能設計的應用

管洪玉

摘要：綠色建筑具有低能耗和低排放特征，節能技術對建筑物的供暖、通風和空調系統尤為重要。建筑暖通空調系統節能設計既關系到建筑室內冷熱環境的改善和建筑整體性能的提高，還關系到空調系統的能耗與使用經濟性。本文論述了綠色建筑暖通空調系統的節能設計原則，在分析當前建筑暖通空調系統節能設計不合理之處的基礎上，提出在設計建筑暖通空調系統時，應充分分析與研究建筑結構、功能、布局、朝向等，盡可能使用清潔能源與自然風，優化空調水循環系統與冷凍水系統，并積極引入新風系統、變頻技術等降低建筑暖通空調系統的實際運行能耗，提高建筑暖通空調系統的節能性。

關鍵詞：綠色理念；暖通空調；建筑

建筑業具有工期長、高能耗等特性，在節能減排、綠色環保的發展態勢下，將綠色建筑理念貫穿在建筑設計中，是推動建筑業良性健康發展的關鍵。綠色理念是全球的共同認知，建筑節能已成為我國節約能源戰略的重點項目，當前建筑工程中的建筑材料與技術在經濟性上有所突破、在節能性上尚存不足，是建筑業節能減排的重要改革與優化方向。暖通空調系統是建筑工程實施的重要構成部分，現有暖通空調系統設計大多沿用與參照民用建筑設計規范，其綠色理念滲透不夠，節能技術應用仍處于探索階段。本文立足綠色建筑理念，對暖通空調系統的節能設計要點以及應用實踐加以梳理，在滿足暖通空調系統設計要求的同時，降低系統的能耗，提高系統投運的經濟性與節能性。

一、綠色理念在建筑暖通空調系統中應用的意義

作為可持續發展理論的重要衍生理念，綠色理念在有序平衡經濟發展帶來的環境污染、生態破壞問題以及人們對美好生活需求之間的關系方面具有重要意義。將綠色理念與建筑暖通空調系統相結合，在暖通空調系統選型與應用過程中充分利用綠色材料技術與節能減排技術，可以有效緩解建筑行業的高能耗問題，減少有害物質對大氣、土壤、水環境造成的污染，提高暖通空調系統的能源利用效率，促使現代建筑向綠色化、節能化等先進方向轉型升級。

（一）提升節約環保效能

在暖通空調系統節能設計中，以節約資源、綠色環保為目標，檢測與分析建筑暖通空調的運行狀況，通過動態檢測系統是否正常運轉，更換檢測不達標的設備零部件。暖通空調系統節能設計應重視使用過程中產生的廢水廢氣，嚴格控制排出的有害物質，避免破壞當地的生態環境，使自然生態環境穩定、可持續、高質量運行。將污水控制技術等綠色技術應用在暖通空調系統中，可以從污染源頭、污染途徑、污染擴散面等方面有效降低對環境的污染。例如，利用凈化裝置對暖通空調中產生的廢水進行過濾、清潔處理，避免廢水在地表漫流影響周邊水質與土壤土質。通過將上述綠色技術科學、巧妙、因地制宜地應用到建筑暖通空調系統設計中，嚴格控制運行狀況，通過廢水廢氣處理工藝、管道輸送材料、冷卻劑等，減少對周邊環境的污染，提高建筑暖通空調的環保效益。

（二）促進暖通空調技術創新

傳統暖通空調系統的使用會破壞自然生態環境、帶來能源浪費，與當前著力推進的現代化、智能化、信息化、節能化建筑發展方向背道而馳。暖通空調系統技術創新升級已成為行業改革與發展的重要內容，例如，根據不同用戶需求選用適當數量的冷凝制熱水器或熱管式采供暖方式。綠色工藝與技術同樣是推動相關技術改革與創新的重要動力，為改革注入了綠色理念，為技術革新與應用場景多元化提供了全新的方向與可行路徑。

二、建筑暖通空調系統節能設計存在的問題

建筑暖通空調系統的節能設計直接關系到人們對制冷供熱等日常生活需求能否得到滿足，也關系到暖通空調系統設計的經濟性與設備的使用壽命。當前，建筑暖通空調系統設計大多沿用與參照民用建筑設計規范，綠色理念滲透不夠，節能技術應用仍處于探索階段，節能設計存在諸多不合理之處。例如，暖通空調的進風口與排風口是設計的關鍵，會直接影響空氣分布系統氣流擴散效果和噪聲指標，進風口與排風口將室外新鮮空氣輸送到室內，再將室內相對密閉環境下的污濁空氣輸送至室外，實現室內外氣體交換，為住戶營造健康且舒適的空氣環境。但不少設計人員認知不足、理解有誤，可能出現進風口與出風口安裝位置與當地主流風向相反、進風口與排風口位置靠得過近、風口設計不標準等問題，導致室內相對污濁的空氣難以快速且順利排出，或排風口排出的污濁空氣重新從進風口回流、輸送到室內，造成二次污染，進一步降低室內的空氣質量。

此外，如果建筑暖通空調的制冷采暖性能與當地氣候條件以及建筑類型不相符，在實際投入使用后，會導致室內出現大量的熱能消耗，造成極大的能源浪費，不利于節能環保與減排低耗要求。一些設計師在設計與配備建筑暖通空調時，通常會選取容量較大的制冷機，造成實際投運后的能源浪費。同時，在暖通裝飾材料方面，設計人員較少運用節能環保材料，未能有效阻隔室內暖空氣流失與室外冷空氣侵襲，導致室內外的熱傳導效應增加，影響采暖制冷效果以及使用經濟性。

三、綠色理念在建筑暖通空調系統節能設計中的具體應用

（一）使用清潔能源與可再生能源

建筑暖通空調系統的供能是關鍵。考慮到空調供能的節能性、環保性與便利性，應盡可能使用清潔能源與可再生能源。例如，建立太陽能光伏發電系統作為建筑室內的采暖熱源，充分借助太陽能清潔、長久、無污染、經濟的特點以及太陽能光伏技術安裝維護方便、長期運行無費用等優點，太陽光輻射到光伏系統組件中，組件將吸收到的太陽輻射轉為電能，為暖通空調系統提供源源不斷的清潔電能。同時，太陽輻射能量也可為熱力管道中的水加熱，為供暖工作提供源源不斷的熱水。由于建筑規格不同、結構不同，利用太陽能作為建筑暖通空調系統供能時，需根據建筑特性布置不同規格、不同朝向的光伏陣列，通過光伏陣列將太陽能轉變為電能，經單能逆變器匯流、多臺逆變器集中匯總，形成用電與暖氣供給方式，以良好的土地利用效能以及相對低廉的發電系統投運成本為建筑暖通空調系統提供經濟、可靠、清潔的電能與熱能供給模式。除太陽能外，地熱能、風能、水能等清潔能源均可用于為建筑暖通空調系統供能，減少空調系統對不可再生資源的消耗。

（二）空調冷凍水系統優化設計

冷凍水系統是建筑暖通空調系統的重要構成部分，也是暖通空調系統節能設計的重要優化環節。當前，暖通空調系統多采用兩管制水或四管制水，兩管制水利用自然循環與專戶為室內制冷供熱，無需其他供能，這種冷凍水系統雖能耗低，但無法根據住戶實際需求提供良好的冷熱隨時交替使用模式，無法滿足住戶對不同分區制冷與供熱加以控制以提高室內舒適性的需求。因此，需要優化空調冷凍水系統，采用四管制水，如圖1所示，以便空調系統調節空間內的溫濕度，住戶可自行設置不同分區的供熱與制冷模式以及溫濕度參數，不同片區的空調系統獨立工作、相互無干擾，更好地適配住戶多樣化的需求，空調系統的獨立運行也減少了工作能耗，提高了暖通空調系統的節能性。

（三）空調水循環系統優化

空調水循環系統是冷卻水換熱并經降溫再循環使用的給水系統。空調水循環系統中的管道選材以及布設安裝會影響暖通空調系統的節能性。在管道材質選擇方面，應根據實際運行時的水壓與溫度，科學測算管道的耐腐蝕性等規格參數，選擇適宜的管道材質。同時，為避免建筑后期使用時管件安裝產生的各類矛盾，可將所需的測壓裝置配件和風管等采用預埋安裝的方式，從暖通設計層面減少后續施工中不必要的重復工序，確保預埋管件穩定運行。管道的坡度、走向、高度等設計也應結合建筑結構以及室內布局情況優化設計，減少水循環失效現象。此外，應定期清理空調水循環系統，并按照污水排放標準對空調水循環系統排放的污水進行處理與管控，以良好的水循環水質與合理的管道布局提高建筑暖通空調系統的節能性。

（四）自然風的應用

良好的通風設計是建筑暖通空調系統節能優化設計的重要環節，可提高空氣的流通性，保障人們生活的舒適度。在設計時應充分借鑒與利用自然通風的優勢，在符合自然風力與風向的標準下設計通風口的位置、朝向與大小，以良好的進氣與排氣交換達到更強通風換氣的目的。同時，設計也應充分借助通風輔助設備，結合當地氣候特征、氣流走向與氣團分布、周邊建筑層高與空間分布等因素布設通風設備，促使通風設備的風道走向與建筑局部區域的風向一致，減少風向相逆給通風設備帶來的負載壓力，降低通風輔助設備的運行能耗。

（五）新風系統的熱回收

新風系統是現代建筑中常用的通風換氣系統，通過良好的循環與過濾機制將室內污濁的空氣排放到室外，并將室外的空氣吸取、過濾后收入高效熱回收器中，實現室外空氣的粉塵過濾，整個過程不消耗其他能源，還可以實現室內外的通風換氣，始終保持室內空氣的潔凈度與新鮮度。新風系統中增加電子除塵器，可以捕捉非常小的顆粒灰塵，灰塵的范圍內大部分是細菌、病毒、煙塵或異物，通過電子除塵器過濾掉上述灰塵與異味。同時，新風系統的加濕設備可以達到40%左右的相對濕度，為住戶提供舒適的環境。建筑暖通空調系統節能設計時，應更多引入新風系統以及高效的熱回收機制，減少暖通空調系統通風換氣的能源消耗。

（六）變頻技術的應用

在現代化暖通空調系統中，變頻技術的應用具有較強的必然性。通過變頻技術，既可彌補空調系統的工藝問題，也可減少能源消耗，降低運行成本。一般情況下，空調系統僅按照事先設計的額定功率運行，在負荷較低的情況下，如果設備仍以額定功率實行全負荷運行，必然會浪費能源。通過在暖通空調系統中應用變頻技術，可實現空調設備的輸出功率隨著負荷的變化情況而有所調節，發揮節能減排作用。

四、結語

節能設計是現階段實現建筑領域可持續發展的重點。隨著城市高層建筑的規模化發展，大量建設企業在逐步推進綠色建筑、節能降耗理念的應用。將綠色理念滲透與應用到建筑暖通空調系統節能設計中，從設計細節著手，充分關注暖通空調系統的采暖供能、水循環系統、自然風應用、新風系統以及變頻及技術的應用，能切實滿足建筑暖通空調系統實用性、經濟性與節能性等多重需求。

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