暖通空調(diào)設計的可持續(xù)發(fā)展策略

摘要：暖通空調(diào)設計要想在競爭中立于不敗之地，必須走可持續(xù)發(fā)展之路。近幾年，我國的建筑節(jié)能技術取得了一些進展，居住建筑要求節(jié)能50%，采暖能耗較以前有所下降。而對于整個系統(tǒng)的可持續(xù)性評價還沒有具體方法。因此，如何對暖通空調(diào)可持續(xù)發(fā)展程度作出評價是當前暖通專業(yè)面臨的一個急需解決的重要問題。

關鍵詞：暖通空調(diào)設計；可持續(xù)發(fā)展；能源

1 可持續(xù)發(fā)展概述

歷史的經(jīng)驗和教訓告訴我們，落后和貧窮不可能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，中國要消除貧困，提高人民生活水平，就必須毫不動搖地把發(fā)展經(jīng)濟放在首位，各項工作都要緊緊圍繞經(jīng)濟建設這個中心來開展。無論是社會生產(chǎn)力的提高，綜合國力的增強，人民生活水平和人口素質(zhì)的提高，還是資源的有效利用，環(huán)境和生態(tài)的保護，都有賴于經(jīng)濟的發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)展是我們辦一切事情的物質(zhì)基礎，也是實現(xiàn)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的根本保障。

2 空調(diào)節(jié)能技術的原則

2.1 舒適性與節(jié)能之間的矛盾統(tǒng)一

以節(jié)能為原則，將熱舒適指標PMV在工程中加以實際應用，即利用支配熱舒適的6個因素(溫度、濕度、平均輻射溫度、風速、衣服熱在阻、勞動強度)的巧妙組合，達到舒適和節(jié)能的協(xié)調(diào)。如大空間建筑內(nèi)對“可感氣流”的用PMV傳感器對熱環(huán)境進行優(yōu)化控制。

滿足個人需求，不強求全面統(tǒng)一(溫度、濕度)，個人與全體兼顧，對節(jié)能和控制的靈活性均有利。

滿足新的舒適要求，盡管影響人體舒適的主要因素為舒適環(huán)境，但對于生活環(huán)境中的聲(燥聲)、光(照明)、色(色彩)要求同樣應予以滿足。現(xiàn)今研究指出，環(huán)境參數(shù)的脈動化(如變動風)有利于滿足人的舒適感，實現(xiàn)動態(tài)自然境界，對節(jié)能也是有利的。現(xiàn)今對舒適環(huán)境的研究是在生理和心理兩方面進行的。

控制室內(nèi)空氣品質(zhì)。有關為消除浮游塵埃、細菌、臭味等的通風量(新風)的研究一直在進行中，法規(guī)不斷有所修改。歐洲建議用污染源單位和感知污染等級來確定通風量，總的趨勢是通風量應增大，因而排風熱回收的措施將不可缺少。此外從提高通風效率出發(fā)，應注意室內(nèi)進、排風的氣流組織，以便有效地利用室內(nèi)的通風量。

2.2 能源利用與環(huán)境保護之間的矛盾統(tǒng)一

提高化石燃料的利用效率。選擇合理的供能(冷、熱)方式，以減少C02的排放量，例如總能系統(tǒng)可以獲得最佳的一次能源利用效率，對環(huán)境的影響為最小。

低溫熱能(低位熱源)的應用。按質(zhì)用能，先“功”后“熱”是用用能的原則，因為HVAC技術中末端設備的空氣溫度或水溫均在60℃以下，直接用電加熱就極不合理。在選用熱媒時，應采用“高溫”冷水和“低溫”熱水，因而輻射空調(diào)方式是符合這一原則的。為了利用冬季大氣中的低位熱量，風冷熱泵(ASHP)也是很節(jié)能的裝置。此外，由于它排給大氣的那部熱量被循環(huán)使用，其排熱影響就小于直接燃燒化石燃料的供暖方式。

3 新的空調(diào)節(jié)能手法

3.1 建筑節(jié)能

建筑節(jié)能是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的基礎，解決好建筑節(jié)能的矛盾是設計水平的體現(xiàn)，平面、朝向、窗戶結(jié)構(gòu)和材料的確定，以及起遮陽作用的挑檐的處理等，對減少維護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負荷起到重要作用。1992年建成的日本松下電器產(chǎn)業(yè)公司情報通信系統(tǒng)中心大樓的空調(diào)，在建筑節(jié)能上有很獨特的成果。

3.2 傳統(tǒng)空調(diào)技術的應用

70年代中期以來行之有效的空調(diào)節(jié)能方法應采用和改進，這些技術主要是:(l)排風中熱量的回收，(2)水蓄熱(冷)技術；(3)熱泵的應用；(4)變風量系統(tǒng)(VAV)；(5)變水量系統(tǒng)(VWV)。現(xiàn)在許多節(jié)能技術上從它們發(fā)展起來的。

3.3 舒適、節(jié)能、靈活性相結(jié)合

大中型辦公樓建筑內(nèi)外分區(qū)。為提高靈活性和能源利用合理性，在過去常規(guī)的分區(qū)基礎上，有的把外區(qū)做成獨立的熱泵單元方式，內(nèi)區(qū)熱源則可采用區(qū)域供熱供冷(DHC)、集中吸收式制冷方式等。也有采用閉環(huán)水熱源單元熱泵方式，把內(nèi)區(qū)排熱作為外區(qū)熱泵供熱的熱源。

不分內(nèi)外區(qū)的中小型辦公樓。采用新型的機組方式，如:(1)穿墻式空調(diào)機組(TWU)，有立式和臥式，有的可供新風并有排風熱回收器，建筑立面應有協(xié)調(diào)設計；(2)VRV系統(tǒng)，即冷劑可變系統(tǒng)，一個室外機可拖達十臺室內(nèi)機，壓縮機變頻調(diào)速，在節(jié)能方面十分占優(yōu)勢，這種系統(tǒng)同樣可配置有排風熱回收的新風系統(tǒng)。

（3)窗際熱環(huán)境的改善方法

內(nèi)外分區(qū)的目的是為了改善窗際熱環(huán)境和使空調(diào)系統(tǒng)適應各區(qū)的負荷特性，但來了裝置費用高和可能造成的冷熱混合損失。新的設計采用通風窗、空氣屏障方式等來簡化內(nèi)外分區(qū)方式。

4 新型空調(diào)設備和系統(tǒng)的開發(fā)

4.1 空調(diào)方式方面

用多分區(qū)AHU的多分區(qū)空調(diào)方式。為了開發(fā)比VAV系統(tǒng)投資低的全空氣系統(tǒng)，可借鑒定風量雙風道系統(tǒng)而采用多分區(qū)AHU，從而構(gòu)成多分區(qū)空調(diào)方式以實現(xiàn)節(jié)能和控制靈活的優(yōu)點。

在AHU內(nèi)并行設置加熱器和冷卻器的方式。新風和回風混和后由風機壓送到并行設置的加熱器和冷卻器內(nèi)，加熱和冷卻后的兩股空氣可以混合調(diào)節(jié)，其參數(shù)達到各區(qū)的需要。這與雙風道送風系統(tǒng)一樣存在混合損失，但室內(nèi)末端可不設混合箱，從AHU混合段接出到各區(qū)的風管是獨立的，其配管方式不同于CAV雙風道方式。如90年代初，上海第一人民醫(yī)院從奧地利引進的手術樓，十多個手術室就采用這種方式。

AHU內(nèi)設旁通道和冷卻器的方式:為避免再熱損失，加熱分路改為旁道分路，使新、回風的混合空氣與己被冷卻到露點的一部分混合空氣相混合，獲得不同參數(shù)后送到各區(qū)。布置方式與前者相同，這種方式已由北京市建筑設計研究院開發(fā)成功后投產(chǎn)。作為全空氣式的一種，值得實踐和應用。

4.2 空氣處理設備方面

對于辦公樓的標準層的空調(diào)風量，內(nèi)區(qū)為12～20mVm2h，外區(qū)按每米外墻100-150m3/h估算。為控制靈活，每個空調(diào)系統(tǒng)的控制范圍在500m3/h以內(nèi)，空調(diào)箱風量一般不超過7500m3/h。為節(jié)省空間，大多設計為立式的緊湊型AHU，另將全熱交換器獨立設置成柜式機組，緊靠AHU安裝，用風管連接。對于大型超高層建筑有利于裝配化施工和安裝。如日本MMZI地區(qū)的LM大樓，將每3層AHU組合后與豎向配管等一起安裝。

4.3 空氣分布設備

能自動調(diào)整送風氣流的送風口。在VAV系統(tǒng)中，由多種采用設在風口內(nèi)的記憶合金制作的溫度傳感器直接控制氣流方向，以改善室內(nèi)氣流分布；大空間夏、冬季送風方向可調(diào)的風口。在風口出口處，設有由室溫和送風溫差傳感器控制的上下可動的核體，使冬季產(chǎn)生下送氣流，夏季獲得擴散型氣流，也有可用手動調(diào)整冬夏不同送風要求的風口，德國KRANZ公司的產(chǎn)品最為典型。

4.4 單元式空調(diào)機

單元式空調(diào)設備的研究與開發(fā)有三個重點發(fā)展階段:高效節(jié)能、減小體積為主，如改進制冷構(gòu)件和優(yōu)化循環(huán)，實現(xiàn)低能耗、低噪音和提高可靠性；滿足日益增長的室內(nèi)舒適要求，從單一的溫度控制到室內(nèi)熱環(huán)境的綜合控制(PMV指標)，發(fā)展人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊技術相結(jié)合的智能控制；空調(diào)器的多功能化，擴大直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)的應用范圍。空調(diào)器己成為世界競爭激烈的家電產(chǎn)品，我國現(xiàn)今年產(chǎn)量己達到700萬臺，城鎮(zhèn)普及率達10%。要鞏固和發(fā)展市場，必須服從上述的發(fā)展方向。在這類空調(diào)設備的結(jié)構(gòu)方式中，分體型己成為主流。

4.5 熱泵裝置

熱泵可利用自然界的低位熱能，減少使用工業(yè)及暖通空調(diào)使用的初級能源。許多國家推廣使用熱泵作為減少CO2排放的一種手段。現(xiàn)在全世界熱泵總數(shù)己有5500萬套。據(jù)美國ASHRAE雜志和論文集的統(tǒng)計，文章題目涉及熱泵者居首位，可見其發(fā)展前途。

參考文獻

[1]孔得浩，董炳南，林維國.某辦公寫字樓暖通空調(diào)設計經(jīng)驗[J].山西建筑，2007，33(12)