綠色建筑與暖通空調設計探討

王 業

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030000)

0 引言

綠色建筑是當前土木工程領域最重要的發展方向之一，其在社會中的廣泛應用能夠有效促進節能減排，緩解我國的能源壓力，促進生態環境自凈能力的恢復，對我國的生態文明建設具有積極的促進作用。優化綠色建筑中的暖通空調設計能夠保障室內空氣流動和潔凈程度的宜人性，維護人民群眾的心理和生理健康，提高其工作生活品質。

1 綠色建筑設計理念

綠色建筑(green building)指在建筑工程項目的全壽命周期內，依據節約能源和回歸自然的設計理念，貫徹落實“4R”標準，最大限度減少社會資源和自然資源的消耗，構筑良好的室內室外空間，從而為人民群眾提供健康、舒適和高效的生活和工作環境，促進建筑業的可持續健康發展。在室內環境的建設方面，重點強調了溫度、聲音、日光照明和空氣質量的問題，要求在建設過程中，合理布局建筑方位、間距和朝向，注重分析區域氣候環境和建筑內部負荷變化對室內環境舒適性的影響，靈活調整冬夏空調設計，使室內空氣中的污染物濃度始終處于國際公認的有害濃度指標之下。在室外環境的建設方面，要貫徹落實綠色環境的地域主義，結合區域歷史文化特征、地理環境特征以及社會經濟條件，盡可能的利用可再生資源和材料，完善周邊綠化和基礎設施配置，營造親近自然、回歸自然的生態環境，給予人民群眾“美”的體驗和感受，實現生態環境保護、能源高效利用和經濟適用性的有機結合[1]。

2 綠色建筑的暖通空調設計

2.1 技術原則

對于綠色建筑的暖通空調設計，需要遵循兩個首要原則：其一，舒適性和節能性的統一。在建設綠色建筑及其暖通空調的過程中，要樹立“以人為本”的理念，將平均熱感覺指數(Predicted Mean Vote，簡稱PMV)納入考量范圍，優化暖通空調對溫度、濕度、風速的合理控制，兼顧個人需求和社會需求，以實現人體舒適度與能源節約度的協調，與此同時，暖通空調還要有效控制室內空氣品質(Indoor Air Quality，簡稱IAQ)，優化室內進、排風的氣流組織，緩解“致病建筑綜合癥”對人體的侵蝕。其二，能源利用與生態保護的統一。在建設綠色建筑及其暖通空調的過程中，設計人員和建設人員要挑選適宜的供能方案，減少二氧化碳的排放量，落實對“高溫”冷水、“低溫”熱水、風冷熱泵等技術和設備的應用，提高對清潔能源的利用效率，以減少對化石能源的消耗。

2.2 節能方式

暖通空調的節能方式有很多，排風中熱量的回收、水蓄熱(冷)技術、變風量系統等技術手段在綠色建筑領域已經得到了廣泛的應用，現階段的很多新型的節能技術都是在其基礎上發展起來的。相較于傳統的空調技術，現階段的暖通空調節能技術更加強調舒適、節能和靈活性的有機協調。例如，對于大中型辦公樓建筑，可以利用采用通風窗、空氣屏障等方式簡化內外分區，改善窗際熱環境，并將建筑的外區設置為獨立的熱泵單位，采用區域供熱供暖或者集中吸收式制冷等方式，從而有效減少電力負荷，提高資源的利用效率。與此同時，對于夜間的電力應用和移風蓄熱，相關設計人員還可以采用冰蓄熱技術、建筑結構蓄熱(冷)技術以及高溫相變材料在夜間對室內進行供冷供熱，完善對節能系統的更新改造。除此之外，調整空調裝置輸送系統和改善氣流組織，也能夠發揮良好的節能效果，提高室內的空氣質量。在調整空調裝置輸送系統方面，可以通過提高送風系統的溫差、轉變風量、水量或者使用冷劑重力循環供冷供熱的方式，降低輸送能耗，提高空調系統的穩定性。在改善氣流組織方面，可以通過應用置換通風、噴射誘導型送風方式等技術手段。提高室內換氣次數，保障室內空氣新鮮。值得注意的是，對風能、太陽能、水能等自然能源高效利用也能夠提高暖通空調的性能。例如，利用“冬灌夏用”或“夏灌冬用”技術，合理的利用地下水資源進行供能，以保障冷、熱源的穩定性。

2.3 供能方式

為了平衡城市能源供應緊張的現狀，優化暖通空調供能方式，對城市的可持續健康發展具有重要的意義。首先，可以利用燃氣作為空調能源，燃氣是一種熱值較高的清潔能源，將其應用到對綠色建筑和暖通空調的設計中，能夠有效緩解城市的用電緊張，常見的應用方式為：燃氣直燃型吸收式冷熱水機組、燃氣驅動熱泵、用燃氣加熱單元式熱泵的室外機、燃氣驅動的熱電聯產系統等。其次，要加強對區域集中能源站建設，構建一個區域范圍內的供冷與供熱系統(District Heating & Cooling，簡稱DHC)集中制取冷水、熱水、蒸汽等冷媒和熱媒，然后通過區域官網輸送給暖通空調的使用者，以滿足人民群眾的制冷制熱需求，其實現方式主要為：1)應用大容量熱泵機組、冰蓄熱技術以及清潔能源，構建以電力為主要能源的DHC方式；2)利用燃氣鍋爐+整齊吸收式制冷機、燃氣鍋爐+離心制冷機、直燃型冷熱水機以及電熱聯產方式，構建以燃氣為主要能源的DHC方式；3)利用井水、河水或海水，構建大型水源熱泵區域供熱方式。再次，可以利用地表水處理后的污水和廢水、土壤熱、地鐵線路排熱等可再生資源，通過熱泵轉化為供冷供熱能源，有效提高資源的利用效率。最后，可以對建筑工程中的復合能源加以利用，整合燃氣和電力資源，形成優勢互補，從而以有效提高冬季供暖和夏季供冷的質量和效率，提高功能的可靠性和穩定性，并提供暖通空調使用者對能源的選擇空間，分擔其經濟風險。

2.4 智能化發展趨勢

綠色建筑暖通空調的智能化設計主要包括太陽能節能技術、地源熱泵技術、冰蓄冷系統技術以及對暖通空調整體設計中的智能化。在太陽能節能技術的智能化中，可以利用智能化的循環與集熱器控制系統促進太陽能的轉化效率，并在陰雨天氣中，將太陽能加熱自動轉變為燃氣輔助的加熱方式，從而有效保障熱能的可靠性。在地源熱泵技術的智能化中，可以利用低位熱量向高位熱量轉移的方式，在溫度較低的條件下，智能化的地源熱泵技術能夠參照空氣溫度指數將地下熱能引導至地上；相對應在溫度較高的條件下，能夠將地面的熱能轉移至地下，以降低建筑體的溫度，達到冬暖夏涼的效果。冰蓄冷系統技術的智能化方面，可以基于“循環利用”理念，將夜間建筑體內積累的冷能轉移到用電高峰時期并進行釋放，從而有效降低能源消耗。在對暖通空調整體設計中的智能化方面，可以利用變風量系統(Variable Air Volume System，簡稱VAV系統)和全稱樓宇設備自控系統(Building Automation System-RTU，簡稱BA)，對綠色建筑的暖通空調的送風靜壓以及新風量進行優化調節，通過完善定量化模擬功能和對建設設計可利用系統結構與參數的最佳匹配，減緩能源消耗速度，提高暖通空調的整體效能[2]。

3 結語

在完善綠色建筑與暖通空調設計的過程中，要重點考察區域環境特征和人文特征，靈活使用綠色技術、工藝和設備，以達到節約能源，保護環境的目的。