綠色建筑中暖通設計分析

韋海標

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，資源與環(huán)境問題日益凸顯，成為制約我國進一步發(fā)展的重要瓶頸。隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，城市生態(tài)環(huán)境不斷惡化，綠色建筑開始得到人們的普遍關注，其可持續(xù)發(fā)展的設計理念對解決生態(tài)環(huán)境問題有著重要的積極意義。本文主要針對綠色建筑中的暖通設計進行了簡要的分析，并對空調設計及采暖設計中的新型節(jié)能技術進行了簡要的闡述。

1引言

二十一世紀以來，隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程不斷提速，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口也不斷增多，給城市生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力，造成了嚴重的環(huán)境污染與生態(tài)破壞，制約著城市的進一步發(fā)展。近年來，酸雨、霧霾、沙塵等惡劣天氣頻繁發(fā)生，得到了人們的普遍關注，走可持續(xù)發(fā)展的道路，謀求人與自然的和諧發(fā)展已經(jīng)成為城市發(fā)展的唯一出路。

隨著城市人口的不斷增長，城市建筑數(shù)量迅速增多，在給人們提供了工作、學習、生活空間的同時，卻也擠壓了生態(tài)環(huán)境的空間，消耗了大量自然資源，同時也對周圍環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的破壞，尤其是建筑暖通系統(tǒng)作為建筑能耗的主要組成部分，更是扮演著極為重要的角色。隨著綠色建筑概念的提出，充分利用可再生資源，最大限度減少能源消耗，實現(xiàn)建筑與自然的和諧發(fā)展逐步正成為建筑暖通設計的宗旨。本文主要針對綠色建筑中的暖通設計進行了簡要的分析，并對空調及采暖設計中的節(jié)能技術進行了簡要的闡述。

2綠色建筑中的空調設計

2.1空調冷源的選擇

為了最大限度減少空調系統(tǒng)的能耗，首先需要根據(jù)實際情況，從實際需求出發(fā)，以經(jīng)濟適用為原則，科學合理地選擇空調冷源。一般來說，常見的空調冷源主要有以下幾種：

（1）直燃機系統(tǒng)

直燃機系統(tǒng)功能較為強大，不僅具備夏季制冷功能，還具備冬季制熱功能，其運行時較為平穩(wěn)，噪聲及振動較小，耗電量也不高，在北方應用較多，但其前期設備投資及后期運行維護成本相對較高，且使用壽命較短，整體運行成本較高，難以得到廣泛的應用。

（2）冰蓄冷系統(tǒng)

冰蓄冷系統(tǒng)是一種利用電網(wǎng)峰谷電力差價，通過冰蓄冷的方式，減少空調系統(tǒng)運行成本的方式。冰蓄冷系統(tǒng)雖然能夠有效減少空調系統(tǒng)的增容及運行成本，但其前期設備投資較高，需要占用較大的面積，系統(tǒng)的控制也較為復雜，且在建筑空調系統(tǒng)耗電量不高時，削峰填谷帶來的運行成本降低優(yōu)勢并不顯著，因此應用也較為不夠廣泛。

（3）水冷式系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)只具備夏季制冷功能，其設備相對簡單，不需要占用大量空間，系統(tǒng)可靠性也較高，前期投資及后期運行維護成本優(yōu)勢明顯，且不受環(huán)境氣溫的影響，制冷效率較高，系統(tǒng)壽命也較長，在冬季不需要制熱的南方地區(qū)較為適用，得到了較為廣泛的應用。

（4）熱泵系統(tǒng)

根據(jù)使用冷熱源不同，熱泵系統(tǒng)可以進一步分為地源熱泵、水源熱泵及風冷熱泵等，地源及水源熱泵能夠充分利用周圍環(huán)境溫度對建筑進行調節(jié)，但其受環(huán)境條件的限制，難以得到大范圍推廣，而風冷熱泵的效率受環(huán)境溫度影響較大，在環(huán)境溫度較高時效率下降明顯，且運行噪聲較大，維護費用也較高，其應用也具有一定的局限性。

2.2空調系統(tǒng)的設計

2.2.1變頻智能控制技術

在大型建筑中，空調系統(tǒng)通常長期處于運行狀態(tài)，其負荷隨需求而不斷調節(jié)，因此變頻技術的應用具有顯著的節(jié)能效果。變頻控制技術一般主要應用在冷凍泵、通風機等電機設備中，由于電機的物理特性，其流量、揚程及功率分別與轉速、轉速的平方及轉速的立方成正比，因此在負荷降低時通過轉速的降低能夠實現(xiàn)單位流量功耗的有效減少，從而大大降低空調系統(tǒng)的整體功耗。通過對管網(wǎng)水壓、風壓的實時監(jiān)測，變頻器能夠控制空調系統(tǒng)始終運行在最佳負荷狀態(tài)下，節(jié)能效果較為顯著。

除變頻控制技術外，智能控制技術也在綠色建筑空調系統(tǒng)中得到了廣泛的應用：對于人員密度變化較大的建筑，通過對室內(nèi)二氧化碳濃度的監(jiān)測，可以實時掌握人員數(shù)量的變化情況，從而智能地調節(jié)空調系統(tǒng)的功耗；通過對地下車庫一氧化碳濃度的監(jiān)測，實時控制風機的轉速，從而避免不必要的風機運行能耗。

2.2.2排風能量回收技術

在建筑空調系統(tǒng)中，排放到建筑外的風中通常還帶有一定能量，直接排放造成了較大的浪費，通過排風能量回收技術，利用熱回收機組能夠進一步利用冷排風或熱排風中的能量，對新風進行預冷或預熱，從而大大減少新風制冷或制熱的能量損耗，起到顯著的節(jié)能效果。

通過上表可以看出，應用排風能量回收技術后，進一步利用了冷排風對新風進行了預冷，有效提高了建筑空調系統(tǒng)的運行效率。

2.2.3冷卻塔雨水回收技術

空調系統(tǒng)在正常運行時，需要使用冷卻水進行冷卻，而水資源作為消耗品，需要定期進行補充。為了減少空調系統(tǒng)對水資源的消耗，冷卻塔雨水回收技術開始在綠色建筑中得到廣泛的應用，其通過對屋面、路面的雨水進行收集，再經(jīng)過過濾消毒后直接送入空調系統(tǒng)冷卻塔中，從而大大減少了對水資源的消耗。在南方多雨地區(qū)，冷卻塔雨水回收技術的效益十分可觀，能夠使建筑空調系統(tǒng)冷卻水補給量減少一半以上，水資源節(jié)約效果十分顯著。

3綠色建筑中的采暖設計

在北方地區(qū)，除空調系統(tǒng)外，冬季采暖系統(tǒng)的能耗也十分可觀，為了充分利用自然資源，減少采暖系統(tǒng)的能耗，一種太陽能-空氣能采暖技術開始在綠色建筑中得到推廣與應用。

太陽能作為一種清潔型可再生能源，其儲量豐富且開發(fā)便捷，在建筑采暖中得到了廣泛的應用。通過建筑屋面分散布置的集熱器真空管表面的鍍膜，能夠吸收太陽光照并將其轉化為熱能傳遞至管內(nèi)的水，水在吸收熱量被加熱后因溫度上升而密度減小，在集熱管內(nèi)會形成虹吸現(xiàn)象，使得熱水不斷上涌并存儲于儲水箱中，同時帶動集熱管下方的冷水進入集熱管進行加熱，形成管內(nèi)水循環(huán)的動力源。根據(jù)住戶室內(nèi)的采暖需求設置，控制器控制儲水箱按一定流量輸出熱水，并沿管道流至室內(nèi)的發(fā)熱器中進行熱交換，之后再由管道回流至集熱管下端重新進行加熱。為了提高熱交換的效率，一般室內(nèi)發(fā)熱器多采用地暖的設計方式，一方面提高發(fā)熱器與室內(nèi)空氣的接觸面積，有利于管內(nèi)熱水與室內(nèi)空氣進行充分的熱量交換，另一方面減少室內(nèi)空間的占用，有助于提高用戶的使用體驗。

空氣能采暖是一種利用熱泵，將熱量由室外溫度較低的空氣轉移至室內(nèi)溫度較高的空氣的采暖方式。空氣能熱泵主要由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機以及循環(huán)管路等組成，其工作原理與制冷劑相似，但工作溫度范圍有所不同。空氣能熱泵中的壓縮機控制介質在室外的蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸收室外環(huán)境中的熱量，并由管路進入室內(nèi)，在室內(nèi)的冷凝器中進行冷凝放熱，將熱量傳遞至空氣，從而實現(xiàn)建筑室內(nèi)的采暖。與傳統(tǒng)采暖方式相比，空氣能采暖方式的采暖效率較高，由于遵循了逆卡諾循環(huán)原理，空氣能熱泵的能效比可以達到1：4，是普通電熱水器的4倍左右，是燃煤鍋爐的3倍左右，同時其在采暖過程中不產(chǎn)生任何廢物，無污染零排放，具有顯著的環(huán)保節(jié)能效果。空氣能采暖方式受氣候環(huán)境因素的影響較小，在不同區(qū)域不同環(huán)境不同天氣中均可以穩(wěn)定的運行工作。

太陽能-空氣能采暖作為一種綜合利用太陽能與空氣能的采暖方式，在白天光照充足時，不需要利用空氣能進行加熱，只利用太陽能采暖即可滿足建筑室內(nèi)的采暖需求；而在陰雨天氣及夜晚時，無法利用太陽能進行采暖或太陽能采暖無法滿足室內(nèi)采暖需求，此時進一步利用空氣能熱泵對管道內(nèi)的水進行加熱，保證建筑室內(nèi)的溫度始終滿足采暖需求。通過太陽能-空氣能的互補作用，既實現(xiàn)了對太陽能的最大化利用，減少了采暖系統(tǒng)的能耗，又通過空氣能的利用提高了采暖系統(tǒng)對環(huán)境的適應能力，保證了建筑室內(nèi)的采暖效果，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效果。

4結束語

隨著綠色建筑理念不斷得到人們的認可與關注，綠色建筑的發(fā)展十分迅速，本文主要針對綠色建筑中的暖通設計進行了簡要的分析與闡述，相信隨著相關技術的不斷發(fā)展與完善，綠色建筑必將在可持續(xù)發(fā)展道路上發(fā)揮更大的作用。

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