綠色建筑暖通空調設計的技術研究

楊　健（湖南省建筑科學研究院，湖南 長沙 410000）

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綠色建筑暖通空調設計的技術研究

楊健（湖南省建筑科學研究院，湖南 長沙 410000）

綠色建筑是指依據建筑選址所在地的自然環境，通過運用生態學、建筑學等基本原理和采用現代科技手段，科學合理的安排和組織建筑同其他因素之間的關系，在最大程度上節約資源能源、保護環境及減少污染，為人們提供健康、清新、舒適的生活空間以及與大自然和諧共生的建筑。作為綠色建筑的重要組成部分，暖通空調系統的設計應當充分遵循和體現綠色建筑的設計理念。筆者從綠色建筑理念與設計、變頻技術在綠色建筑暖通空調的應用以及風機能耗等方面探討了綠色建筑暖通空調設計技術，以期能夠為暖通空調設計技術的完善和優化提供有價值的理論依據。

綠色建筑；暖通空調；變頻技術；風機能耗

引言

就建筑而言，暖通空調是指負責室內采暖、通風與空氣調節的系統以及相關設備。該系統能夠有效地控制室內空氣的溫度、濕度，提高室內環境舒適度，是大型建筑中的關鍵環節之一。暖通空調是實現綠色建筑、功能建筑、環保建筑和低碳建筑的重要基礎，因此，應當在暖通空調設計環節充分體現“綠色、環保、低碳”理念，使其始終貫穿于暖通空調系統設計的各個環節和部位，切實反映出綠色建筑發展理念。在暖通空調系統設計過程中，設計人員應當明確綠色建筑設計基本理念，掌握綠色建筑內容，善于把握綠色建筑暖通空調系統設計原則，從而在建筑暖通空調系統設計過程中以各種節能環保技術來降低暖通空調的能耗，充分體現綠色建筑設計理念。

1　綠色建筑理念與設計

1.1綠色建筑理念

為了構建綠色社會，實現社會和國家的可持續發展，綠色建筑設計理念應運而生，這對于能提高建筑的環保和節約等性能具有重要意義。從目前來看，綠色建筑設計理念已經成為建筑行業的重要理念，為建筑行業的可持續發展指明了前進道路和方向。綠色建筑設計理念的核心內容為：以充分尊重自然規律和綜合經濟發展等其他因素為基礎，在建筑過程中最大程度上使用環保資源和環保材料，降低使用不可再生資源，盡可能實現避免或者在最小程度上破壞生態環境。

1.2綠色建筑設計

綠色建筑設計是綜合設計與動態設計的有機結合，應當遵循以下幾方面原則：①良好的室內環境；②有效利用能源；③使用節能環保材料；④注重環保形態；⑤設計科學。因此，綠色建筑設計對建筑設計師提出了更高的要求。因此，暖通空調設計人員應積極學習相關專業知識，例如了解流體力學、數控邏輯以及能耗分析等，掌握和豐富專業及相關理論，提高專業技能與素養，從而從能源、環保和經濟等方面去把握項暖通空調設計的思路與方法。

2　綠色建筑暖通空調的節能設計原則

作為建筑的重要組分之一，暖通空調系統的設計應當充分遵循和體現綠色建筑的設計理念。綠色建筑注重高效利用、節能循環、綠色環保等原則的實現，作為建筑重要組分的暖通空調的設計也應當遵循上述原則。

2.1綠色環保原則

為了設計和建造暖通空調系統，選材方面必須充分遵循綠色環保的要求，避免使用質量較低、污染嚴重及不可再生的原材料。在暖通空調設計過程中，科學的選用綠色環保原材料具有重要的環保意義，不但能夠大量節約各種能源，而且還能夠有效的降低對生態環境的污染和破壞。同時，在選用原材料選的過程中，設計人員應當綜合考慮各種原材料的回收利用以及日常維護等問題，這不但能有效的降低建筑成本，而且有利于實現能源節約和生態保護的目的。

2.2節能性原則

綠色建筑設計理念意味著暖通空調設計應當遵循節能性原則，這不只是構建綠色暖通空調系統的根本目的，更是實現建筑可持續發展的必經之路。截止到現在，我國的不可再生資源使用和破壞已經非常嚴重，甚至已經瀕臨耗盡的狀態。暖通空調作為極其耗能的系統，在通風、采暖以及制冷等方面均會大量耗能。鑒于此，在暖通空調的設計過程中，應當充分遵循節能性原則，這是綠色建筑設計理念的根本要求和重要目標。

2.3循環使用原則

一般情況下，在使用過程中空調系統會把剩余能源直接排掉，這在一定程度上浪費了大量能源。因此，為了充分有效的利用各種能源，在暖通空調的設計過程中，設計人員應當充分遵循循環使用原則，及時回收和二次利用空調系統內使用不充分和并未使用的剩余能源，這不但有效的提高能源利用效率，而且還極大的降低了能源利用成本，這對于生態環境保護和可持續發展具有重要的作用和影響。

3　變頻節能技術在綠色建筑暖通空調中的應用

在暖通空調系統中科學應用變頻節能技術具有重要的意義，不但能夠在最大程度上減少系統能夠，而且還可以通過靈活選擇運行的模式來實現降低運行成本的目標，同時還能夠完善和優化暖通控系統，從而彌補暖通空調系統所存在的工藝不足。在暖通空調系統中應用變頻節能技術已成為必然發展趨勢，采用該技術的主要原因包括：①在設計暖通空調過程中，為了降低系統的運行壓力和延長系統的使用壽命，通常保留一定余量（20～25%）；②室外溫度、濕度、氣候變化、建筑本身使用狀況以及室內人員實際要求的差異等因素均會對暖通空調系統的運行負荷產生影響。然而，在暖通空調系統中科學應用變頻節能技術能夠從室內人員的實際需求出發，選擇合理的系統工作頻率，有效避免暖通空調處于全負荷工作狀態，從而實現節約能源的目的；③由于出租率較低、功能變化等使用情況的變化，建筑功能會發生變化，相應的建筑物負荷也會發生變化。

根據暖通空調的負荷來改變水流量或風流量對于實現節能目的具有重要作用。變風量空調系統是利用末端裝置來補償建筑物室內負荷的變動，以調節室內送風量來維持室內溫度。與定風量系統相比，變風量系統通?？梢怨澕s能源50%。與定流量系統相比，變水量系統是利用控制水量的途徑來調節室內溫度，在一定程度上能夠實現電能的節約。隨著變頻器在暖通空調系統中的逐漸應用，變頻控制調節水流量、風量及主機等，能夠產生非常明顯的節能效益。

4　暖通空調風機耗能

4.1風機能耗大和效率低的原因

目前，暖通空調具有多方面的優勢，其在建筑中的應用越來越普遍，但是風機仍然存在能耗大和效率低等不足之處，主要原因包括：①風機選型不合理，導致風機在運行過程中偏離高效區，致使風機效率降低，在很大程度上增加了能耗。在風機選型過程中，僅僅是按照風量、風壓以及廠家產品樣本來選擇。然而，風機樣本的性能參數往往是根據特定的條件而確定，如果實際使用情況發生變化，風機的實際性能也會相應的發生變化，因此，如果忽視了不同使用條件下風機參數之間的轉換，往往會使風機運行工況偏離高效區。另外，受設計周期限制和管道局部阻力部件阻力系數選取準確度的影響，設計人員常常估算管路水力，致使確定的風機全壓偏高。②所選取的與風機相配套的電動機容量偏大，導致輸配能耗變大。在暖通空調系統設計過程中，由于會考慮到管道可能會存在漏風問題，設計人員往往會在系統所需風量和風壓的基礎之上乘以相應的安全系數，以確定風機的風量和風壓。同時，由于風機功率與風量、風壓之間均呈正比關系，如果風量、風壓或者兩者偏大，均會導致風機功率過高，從而造成電能的浪費。③管路布置不當會增加系統阻力和浪費能源，大大降低風機效率。④由于風機用閥門消耗動力設備冗余能量，不但導致風機調節效率降低，而且還大大的浪費了能量。

4.2提高風機效率和降低能耗的方法

4.2.1掌握暖通空調風機特點

暖通空調風機主要包括前向多翼、后向和軸流3種類型。作為暖通空調系統的專用風機，不但要求風機外形美觀和結構緊湊、精巧，而且還要求風機材質既能防潮、防銹又能安全平穩運行，同時還要求風機性能精良。一般情況下，常用最高效率點的壓力、流量、內功率以及比聲壓級等指標來評價和衡量風機的性能。作為暖通空調系統的動力源，空調風機應當與暖通空調系統以及各種運行工況相匹配。此原因包括：①由于晝夜以及季節的不同，所需風量或壓力也有所不同；②暖通空調設備使用年限不同，系統阻力也會相應的有所不同；③如上文所述，在暖通空調系統設計過程中，風機的流量留有一定的余量。因此，通常情況下，風機的工作點很可能不在最高效率點，而是以最高效率點為中心在較大的范圍內產生變化，所以，空調風機應當具有較大的穩定流量范圍，且在該范圍內具有較為平緩的效率——流量曲線，從而保證風機具有較高的運行效率。

4.2.2確定暖通空調風機的送風方式

大型建筑的氣流、溫度等變化明顯，因此，合理的送風方式就顯得尤為重要。所謂上送下回的送風方式是指將風從建筑頂部送至建筑下部，再由建筑底部進行回風。側送下回的送風方式一般是指將送風口的高度設置約為3m，這必須根據裝修設計來合理的安排風口位置?，F階段，在建筑工程建設過程中，絕大多是采用可以調節風量和射程的風口，以提高冬季的送風風速。另外，設計人員應當精準組織與計算空調氣流。

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楊 ?。?980-），男，工程師，本科，主要從事暖通設計工作。

TU831

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2095-2066（2016）16-0138-02

2016-5-21