綠色建筑暖通空調節能技術與設計方法

嚴偉民　陳卓

摘 要：基于資源的節約，再利用，回收的綠色建筑，以及開發利用可再生資源等幾個方面，要求綠色建筑節能中，暖通空調技術的應用也應具有上述特點。暖通空調技術的發展推動了建筑能源消耗的減少，促進了建筑業的可持續發展。

關鍵詞：暖通空調；綠色建筑；節能技術

引言

暖通空調的主要功能包括：采暖、通風和空氣調節這三個方面，縮寫HVAC。在建筑能耗里，建筑暖通空調系統的能耗占建筑能耗的26%-52%。暖通空調領域的節能技術對有效降低暖通空調系統的能耗，節能減排及化解能源供求矛盾。具有良好應用的前景。

1 暖通空調的能耗分析

建筑樓宇的暖通空調系統對環境的溫度、濕度、通排風是通過交換形式完成的。建筑能耗中的暖通空調系統的能耗，主要表現在：

首先，受到環境系統及設備的設計與選型、運行維護與管理以及各種技術配置與能效比未能合理有效使用等的影響，都會使實際能耗升高，能量使用效率及能費比下降。

其次，建筑物內實際空氣環境的冷熱質量及其變化因素的存在，也會影響到暖通空調系統的設計運行質量。

2 暖通空調系統節能技術分析

根據建筑樓宇現場環境的具體情況和用戶的要求，通過合理配置新風溫度、建筑環境內部溫度和房間溫度設定值，采用冷熱量回收、濕熱轉換等方式合理運行暖通空調以達到節省能源，從而提高能源的使用效益的目的。

（1）在暖通空調工程中發展蓄冷（熱）技術，其節能的意義在于：采取將一部分高峰電負荷轉移到低谷（移峰填谷）。可以提高發電廠的一次能源利用率；一定程度的緩解電力緊張。對于用戶來說，由于實行分時電價政策，可節省電費開支，降低運行費用。

暖通空調節能采用蓄冷（熱）空調系統，蓄冷（熱）系統包含：蓄冷（熱）設備、制冷（熱）設備、連接管路、控制系統。蓄冷（熱）空調系統包括：蓄冷（或熱）系統、空調及循環控制系統。主要依靠直接數字控制系統（DDC），實現自控。

暖通空調系統節能DDC控制器技術的應用，其主要控制功能有：a.將實際的提供的冷凍水溫度與回水溫度及回水流量進行比較，計算得出冷凍水系統的冷負荷。根據實際冷負荷及最佳的節能狀態（冷凍水供回水溫度為12/6度），決定投入運行的制冷機組及相關設施的數量。b.投入運行的冷凍水泵采用雙機備用機制，DDC控制器結合制冷機組及有關水泵的運行時間累計，每次啟動累積時間最少的一臺制冷機組及水泵運行，補足需要的冷凍水量，以實現冷（熱）蓄能。且在設備故障情況不中斷，延長設備使用壽命的效果。

（2）根據建筑物內環境設定溫度以及控制回風和新風的風比例，運用空調機組、新風機組最佳啟停控制器，計算暖通空調開/關的最佳時間及起動次數、運行時間累計，通過節能DDC控制器技術應用提升節能效益：a.根據建筑物內環境要求，實時調節合適的新風閥和回風閥開度。停機時回風閥全開，新風閥全關。b.冷凍水閥與風機聯動控制，新風溫度接近室內溫度設定時，盡量引入新風，風機停時，冷凍水閥自動關閉。c.空調機組、新風機組送風總管上設溫度傳感器，其所測風溫與設定值比較后，輸出電信號，調整回水管比例積分電動調節閥的開度，調節水流量，保證回風溫度在設定的波動范圍內。

采用通排風余熱采集回收技術的熱回收裝置，使建筑物內暖通空調隨季節氣候環境變化合理實時調節。

室外新風溫度低于（或高于）建筑物內暖通空調通排風溫度，室外新風含濕量低于（或高于）排風含濕量，應用安裝在通排風出口的熱交換器，通過排風和新風各自的通道進行分別間接接觸以達到換熱取能效果；利用熱回收裝置及通排風余熱收集技術，來預熱和加濕新風（或利用余冷來預冷新風，降低新風溫度和濕度）。

（3）采用循環熱源提取的熱泵技術。熱泵技術的運用，其優勢在于：通過規模化地利用江河湖海、城市污水、工業污水、地下土壤或空氣，實現獲取低溫熱能的方式的多樣化；利用獲取的低溫熱能并加以轉化，這種運用能通過少量不可再生的能源將大量的低溫熱量提升為高溫熱量，是目前最節省一次能源（即煤、石油、天然氣等）的供熱系統；在一定條件下既可供熱，也可用以制冷，即一套設備兼作熱源和冷源。

熱泵技術具有很好的節能效益、經濟效益和社會效益，是一種可持續發展的建筑節能新技術，具有廣闊的應用前景。

例如：采用從地下水水源中獲取熱能的熱泵技術。即，采用熱泵從抽取的地下水中收集并獲取熱量，之后，再將水回灌到地下。這種技術在應用中受到地下水文地質條件的限制，應用條件及場所有很大的局限性。

采用土壤源熱泵技術。即，將循環工質通入地下埋管，構成與土壤間所形成的循環工質換熱器。根據季節的不同及季節的轉換，通過這一換熱器從地下取熱（或冷），成為熱泵的熱（或冷）源；實現冬存夏用或夏存冬用。

采用污水源熱泵技術。即，收集城市污水中所能提取的熱量，綜合利用污水處理過程中所收集的熱能充當熱源，從而解決城市供暖用熱并有效提高其效費比。

由于能夠有效地降低一次能源消耗，因而可以減少C0氣體和其它燃燒產生的污染物的排放。

（4）采暖、空調系統在絕大部分時間內，實際負荷小于設計熱（冷）負荷，其所使用的水和空氣作為熱量和冷量的載體，其流量也是隨著負荷的變化而變化。暖通空調領域變流量技術的運用，可以根據不同的季節、以及在一天之內不同的時段的變化，使暖通空調系統動態地滿足經常變化的負荷要求，從而最大限度的節省能耗。

暖通空調在熱水供暖系統、循環冷凍水、冷卻水系統以及通排風系統中應用改變系統動力的變流量技術，可以極大改善暖通空調的能耗，有利于節能和環保，有較好的經濟性。

（5）綠色建筑節能要求在建筑圍護結構（包括屋頂、外墻、門窗等） 中使用綠色建材作為保溫、隔熱材料以節約能源。可以減少基本建筑材料的用量，減輕圍護結構的自重，而且在保證建筑物的室內空氣品質的同時，采用自動調節室內溫度、濕度的新型墻體材料，可以大幅度節能降耗，推動建筑業的可持續發展。

3 加強暖通空調的節能設計

對于綠色建筑來說，應對當地的環境、氣候、資源等以及建筑物內部暖通空調的運行應用環境進行綜合考慮，加強暖通空調的節能設計。

（1）綠色建筑在溫度及濕度調節運行、循環通排風等的能耗，要求對選擇的暖通空調的通風氣流、溫度、濕度及其環境影響等，運用模擬軟件進行分析，要有最佳的節能方式。

（2）暖通空調整體的設計質量在很大程度上取決于空氣系統控制水平。設計調整空調系統的能量損耗，使其與室內的濕熱環境參數、人體對濕熱的感受指標保持平衡，最大限度的實現資源節約。

（3）選擇正確的暖通空調的冷熱源系統的節能設計，對綠色建筑結構、建筑設備的能耗，冷熱源節能系統事關重大。充分利用比如太陽能、風能、地熱、水能等可再生資源，在暖通空調設計中，在基于保證室內空氣質量的基礎之上，通過置換式送風、低溫送風系統，并結合冷輻射吊頂系統，實現節能目標。

（4）對于置換式送風系統來說，主要采用：背景空調送風與個人空調桌面送風相結合的調節系統；適用于全部空間內所有空調的地板送風調節系統；置換式的頂送頂回的循環調節系統。

在綠色建筑中實現建筑節能，暖通空調系統的能效效費比的綜合設計占據重要的位置。充分應用暖通空調，不僅保證暖通空調系統的正常運行，實現資源節約，同時，對暖通空調系統節能技術的研究開發和運用是建筑系統節能的基礎，這些技術的合理應用，一定能為建筑節能做出貢獻。