綠色建筑中暖通空調設計探析

吳志勇

【摘要】近年來，隨著全球氣候的不斷變暖，人們越來越關注能源和環境問題，綠色建筑應運而生，而綠色建筑的暖通空調設計更是直接關系到綠色建筑的質量。本文結合綠色建筑的內涵與設計理念，詳細分析了綠色建筑暖通空調設計的原則，并進一步提出提高暖通空調設計質量的措施。

【關鍵詞】綠色建筑；暖通空調；設計

1 綠色建筑的概述

說到綠色，人們首先想到的是“生機、活力”，從一般意義上講，綠色建筑是將象征生機與活力的綠色賦予建筑，從而將生態環境與建筑聯系起來。根據可持續發展的要求，在發展社會經濟時，需要將地球資源和環境的承載能力考慮在內，因此，綠色建筑的內涵包括自然化與持續化兩個方面，或者可以直接將綠色建筑理解為自然、健康和節能。而作為一種高耗能的產業，建筑業想要實現綠色化，不僅需要考慮節能與治污的問題，還需要將健康考慮在內，做到“以人為本”。

綠色建筑的出現是為了實現人與自然、建筑的和諧發展，因此，在進行健康、舒適的居住環境的創造時，需要對自然環境的使用和破壞進行控制。至于綠色建筑的設計理念，主要包括三個方面：一是太陽能、風能等自然資源的利用，可以減少空調的使用；二是在選擇建設材料時，需要將材料使用的合理性考慮在內，努力使資源實現可再生或者再利用；三是根據地理條件，綠色建筑需要進行太陽能發電、供暖以及風能發電等裝置的設置，實現天然可再生資源的充分利用。

實際上，綠色建筑對于設計人員的要求比較高，特別是與暖通空調設計有關的人員，需要掌握的知識很多，項目的設計思路需要從經濟、環保和節能等高度進行把握，能夠熟練運用各種空調節能技術，并對其進行不斷更新，需要掌握系統模擬、流體力學等相關工具，了解數控原理等。

2 暖通空調設計需遵循的原則

2.1節省原則

所謂節省原則，指的是對使用材料的節約和能源利用的節省，它所針對的并不只是簡單的個別部分，還將投資過程中原材料的采購及其運輸等費用的節省包括在內，涉及的環節更是從制冷機、水泵到風機等系統。而新型的綠色建筑中，暖通空調的相關設計還需要對通風系統進行完善，還要格外重視室內照明與整體建筑結構之間的關系。

2.2回用原則

這里所說的回用，指的是對暖通空調的整體系統或者局部零件的再次回用。通常來說，暖通空調系統中的零件相對獨立，可以進行拆卸，如果某單獨零件，如管材等非運轉部件，在長期使用中發生損壞，就可以單獨對這些部件進行拆卸、清洗、維修或者保養等，從而促進零件的再回收利用。

2.3廣回收原則

所謂的廣回收原則，是指對整體系統或者零部件的廣泛回收。與上文所提到的回用原則不同的是，材料與零件的回收并不具有籠統性，而是需要分門別類，對零件和材料進行系統回收，比如，統一回收報廢后的暖通空調系統的管道設備及其相關零件。

3 暖通空調綠色設計措施

3.1 節約能源及資源的利用

在進行綠色建筑的暖通空調設計時，需要將現有資源和環境保護考慮在內，在經濟和技術條件的支持下，盡可能地選擇太陽能、風能等可再生、衛生和蘊藏量無限的能源，并將其用于暖通空調的冷熱源設計中。同時，通過建筑內部系統的研究，對資源的利用方式進行合理選擇；最好選用符合綠色建筑整體設計理念的設備，這樣的設備運行效率通常比較高，可以達到節能的目的，而變頻技術在送風系統中的應用同樣可以節約能源。

3.2 保持良好的自然環境

自然環境的健康與舒適，是綠色建筑追求的主要目標之一。因此，在進行暖通空調設計時，需要格外注意自然環境，保持其良好性，具體地，需要在生產和使用過程中選用綠色材料，最大程度地避免對環境有污染作用的材料，或者帶有輻射性危害人體的材料。另外，盡可能地提升室內空氣質量，通過最佳供暖設備的選擇和使用，減少噪音以及震動等其他污染。同時，保證外圍環境中空氣、水源以及土壤的潔凈性，發揮樹木以及水防風、遮陰和蓄水的作用，避免不良的自然環境對建筑的損害。

3.3 改進建筑熱工性能

與熱工性能相關聯的是氣密性、保溫性以及遮陽性等，熱量的散發則多依靠維護結構完成，因此建筑的熱量傳遞速度會隨著體形系數的增大而提高；通過門窗制作的加強和安裝精度的提高，可以減少空氣的滲透，降低能耗。而百葉窗的設置則可以減緩因方位差異所造成的太陽輻射差異引發的影響。想要提高建筑的熱工性能，需要對室內的熱濕環境參數進行調整和平衡，最大程度地減少暖通空調系統所消耗的能量。在建筑熱工性能中運行熱濕環境的研究成果和控制方法，并將舒適性作為評價指標，對空調系統進行調控，保證調控的有效性和準確性，在彌補傳統控制方法不足的同時，實現節能的目標。

3.4 充分利用綠色材料

根據現代的暖通空調設計，HCFCs（含氫氯氟烴）、halons（哈龍）以及CFCs（氟利昂）等制冷劑，由于對臭氧層等破壞已經被禁止使用，同時石棉類保溫材料因為對人體有害也被禁止使用。因此，在進行綠色建筑暖通設計時，應該盡可能選擇可以重復使用或者可以進行回收利用的材料，包括保溫、密封以及管道材料等。另外，材料的選擇應該盡可能就地取材，避免境外材料的選擇，這是因為就地取材可以降低成本、減輕材料運輸對環境的危害，并在一定程度上拉動相關地區經濟的發展。

3.5 地源熱泵

地源熱泵在暖通空調設計中的應用，無論是供熱還是制冷都具備明顯的優勢，如經濟性和節能性。與空氣熱源泵相比，地源熱泵系統由于只對土壤溫度有影響，并不會引發地面下沉的現象，也不會影響地下水位和水質，目前可以將其稱為最成熟的取熱和散熱方式，對環境具有比較小的影響。實際上，地下土壤溫度發生變化的根本原因是豎直埋管換熱器的存在，它一般位于地下三十米到一百米之間。冬季時，供熱的實現需要依靠熱交換器和地泵，地泵通過前者提取地下的熱量，同時使地埋管周圍的土壤溫度下降；夏季時，仍是通過地泵實現地上和地下的能量轉換，并進一步實現地埋管周圍溫度的升高。由此可見，地埋管換熱器的性能在一定程度上與溫度的高低有關系，只有吸收和排放的熱量處于均衡狀態，才不會影響換熱器的性能和地源熱泵的運作，因此十分適用于冬夏熱量相當或者冬冷夏熱的地區；而由于炎熱地區排放的熱量以及寒冷區域的吸收的熱量都因為過大，會使得冷熱負荷失衡，進而導致熱泵耗能過多，工作效率過低。為了實現熱量的均衡，保證熱泵系統運行的高效性，可以在寒冷地區利用太陽能為空調系統增設輔助設備，從而實現熱量的提供，此時可以將太陽能和地源熱泵串聯或者并聯，實現聯合運行，最大程度地滿足采暖需求；在溫暖的地方則可以通過串聯的方式，將冷卻塔和地源熱泵聯合起來，實現部分負荷的分擔，并在夜間帶走土壤中積蓄的熱量，以此保證熱泵的性能，實現降溫的目的。

4 總結

總而言之，作為人類生存的基本條件，建筑同樣是生態環境的重要組成部分，是對人類文明發展和進步的體現。綠色建筑的出現可以提高居住環境的健康性和舒適性，有利于資源的節約和污染的減少。而作為綠色建筑設計的重要組成部分，暖通空調的設計直接關系到綠色建筑的質量，因此應該對暖通空調設計予以充分的重視，從而實現可持續發展的目標。

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