基于綠色理念的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)研究

文｜山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院 孔佳樹(shù)

隨著人類(lèi)社會(huì)的快速發(fā)展，環(huán)境資源問(wèn)題日益突出。保護(hù)好我們的環(huán)境，守住綠水青山，成為全社會(huì)共同關(guān)心的話(huà)題。為此，將綠色理念融入到我們的生產(chǎn)生活中已經(jīng)迫在眉睫。這對(duì)空調(diào)行業(yè)的發(fā)展提出了新挑戰(zhàn)與新要求。只有重視對(duì)空調(diào)設(shè)計(jì)與建造技術(shù)的研究與優(yōu)化，將綠色理念滲透其中，才能更好地節(jié)能降耗。為此，本文以建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，探討綠色理念下暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)策略。

1、綠色理念下暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1 節(jié)約原則

現(xiàn)階段能利用的能源基本屬于不可再生的資源，節(jié)約能源也是全人類(lèi)共同關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。暖通空調(diào)作為實(shí)現(xiàn)綠色空調(diào)理念的最重要部分，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)能源、材料的節(jié)約。這不僅符合綠色建筑的理念，也有助于為企業(yè)節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

1.2 回收再利用原則

回收再利用原則屬于一種重要的環(huán)保節(jié)能舉措。在綠色理念下去設(shè)計(jì)建筑空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，必須遵循回收利用原則。對(duì)于可拆卸的零部件，可在空調(diào)發(fā)生故障時(shí)對(duì)零部件進(jìn)行更換或維修。另外，針對(duì)超過(guò)使用期的建筑暖通空調(diào)，將回收成本不高的零部件拆卸下來(lái)通過(guò)處理后實(shí)現(xiàn)回收再利用，從而達(dá)到資源的循環(huán)利用目的。回收成本高的材料不在考慮范圍內(nèi)。

1.3 環(huán)保原則

伴隨著公眾環(huán)保理念的增強(qiáng)，維護(hù)生態(tài)平衡成為全球的共識(shí)。城市化進(jìn)程的加快從側(cè)面反映出國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，但也給生態(tài)環(huán)境造成了不小的壓力。就建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域而言，滲透環(huán)保理念也是將來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循這一原則。其中，要重點(diǎn)考慮縮減碳污染排放、節(jié)約資源等相關(guān)環(huán)保指標(biāo)，切實(shí)把綠色理念滲透到生產(chǎn)實(shí)踐與設(shè)計(jì)過(guò)程中。

2、基于綠色理念的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)方法

2.1 對(duì)熱源要合理選擇

熱源屬于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要部分。目前，熱電站、鍋爐房、熱泵裝置是建筑暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的幾種常用熱源。從運(yùn)行實(shí)踐與相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，在這幾種熱源當(dāng)中，地源熱泵的效果明顯，節(jié)能效益比較好。其中，熱電聯(lián)產(chǎn)的能源效率是當(dāng)前幾種熱源中能源效率最大的。將新型能源應(yīng)用到建筑暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)中，由于其能量來(lái)自地表以下，不需要消耗任何一級(jí)能源，且單位體積內(nèi)可利用能量較大，不僅能提高能源的利用率，達(dá)到節(jié)能目的，也能把綠色環(huán)保理念轉(zhuǎn)換成看得見(jiàn)摸得著的現(xiàn)實(shí)。能明顯減少硫化物及粉塵顆粒物等環(huán)境污染物的排放量，從而明顯改善環(huán)境質(zhì)量。另外，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮建筑的具體狀況，合理選取熱源，并制定節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

2.2 嘗試運(yùn)用清潔與可再生能源

能源是系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提與保障，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是一樣的。因此，在設(shè)計(jì)建筑節(jié)能型暖通空調(diào)系統(tǒng)過(guò)程中首要考慮的問(wèn)題就是能源。工作人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量選擇可再生與清潔能源，運(yùn)用新型能源去達(dá)到空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的綠色理念，減少碳排放量。目前，可考慮的清潔能源技術(shù)主要有太陽(yáng)能、地源熱泵技術(shù)、冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。太陽(yáng)能是一種綠色 、環(huán)保能源，供暖系統(tǒng)由集熱器、換熱水箱等部分組成，可提供熱水。地源熱泵技術(shù)能解決制冷與供熱方面的問(wèn)題，節(jié)能效果顯著，既能對(duì)大氣污染物排放產(chǎn)生控制效果，也能明顯改善環(huán)境質(zhì)量。冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)是利用冰的蓄冷量比水高，熱損失相對(duì)少的原理 ，達(dá)到低溫度送風(fēng)，節(jié)約電能的目的。為此，可在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際合理選擇上述能源作為系統(tǒng)的供應(yīng)能源。

2.3 注意減少能量傳輸過(guò)程中的損耗

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行必然伴有一些持續(xù)穩(wěn)定能源的消耗。在能源運(yùn)輸過(guò)程中不可避免存在部分能源損耗問(wèn)題。為此，要盡量采取有效措施減少能源傳輸中的損耗量，保證將損耗量減少到最小。在設(shè)計(jì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候也需重視這一問(wèn)題，將節(jié)能設(shè)計(jì)提前到運(yùn)輸環(huán)節(jié)。首先，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)選取保溫性能好的材料，以減少運(yùn)輸過(guò)程中的能源損耗。此外，可借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而提高能源利用效率。其次，要選擇輸送性能強(qiáng)大的系統(tǒng)作為輸送系統(tǒng)動(dòng)力源，同時(shí)，增強(qiáng)輸送能力，通過(guò)極強(qiáng)的輸送性能來(lái)減少能量的輸送損失。盡可能節(jié)省管路材料，以減少循環(huán)所產(chǎn)生的能量損失，在運(yùn)行建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候，工作人員要重視對(duì)供水與回水的溫差控制，保證空調(diào)的冷凍水比例符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而確保空調(diào)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 對(duì)熱工性能進(jìn)行優(yōu)化

保溫作為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵功能，在實(shí)現(xiàn)這一功能的過(guò)程中系統(tǒng)往往會(huì)損耗大量能源。因此，在設(shè)計(jì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的過(guò)程中可從提高建筑整體保溫效果的角度出發(fā)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。其中，著重考慮建筑溫度會(huì)受到哪些因素影響，常見(jiàn)的有建筑物自身的保溫性能、建筑朝向、建筑物的形體系數(shù)等因素。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，要注意將綠色理念滲透到設(shè)計(jì)的方方面面中，科學(xué)合理地應(yīng)用新型設(shè)計(jì)技術(shù)與保溫材料。當(dāng)前，人們習(xí)慣用地板裝飾住宅，而地板輻射采暖也能達(dá)到良好的保暖效果。為此，在進(jìn)行地板輻射采暖的過(guò)程中可參照《設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算出人居環(huán)境條件下地板可以應(yīng)用的溫度與最大散熱量。比如，以該規(guī)范要求為準(zhǔn)，若建筑物內(nèi)室溫約為18℃，地板的最大散熱量就是90q/w/m2；當(dāng)室溫增加2℃達(dá)到20℃時(shí)，地板的最大散熱量降至65q/w/m2；當(dāng)室溫增加至22℃，地板的最大散熱量降至40q/w/m2。參照上述結(jié)果就能合理選擇地板。另外，要合理選擇建筑材料，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。比如，對(duì)門(mén)窗安裝材料合理選取，并做好門(mén)窗設(shè)計(jì)與安裝施工，確保門(mén)窗具有良好的密封性能，從而有效避免氣漏問(wèn)題的發(fā)生。這也有助于減少暖通空調(diào)的能耗。

3、注意事項(xiàng)

3.1 采取合理的環(huán)保設(shè)計(jì)措施

基于環(huán)保設(shè)計(jì)的理念，空調(diào)設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)密關(guān)注暖通空調(diào)系統(tǒng)所處的周?chē)h(huán)境，保證把全過(guò)程的節(jié)能設(shè)計(jì)理念滲透到現(xiàn)有的建筑物環(huán)境中。具體來(lái)講，全面優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保設(shè)計(jì)首先要重視前期的環(huán)境研究，特別要對(duì)建筑周邊的水環(huán)境、樹(shù)木綠植等現(xiàn)狀進(jìn)行研究。因?yàn)榻ㄖ锶粑挥诹己玫闹苓叚h(huán)境內(nèi)，能避免很多外在因素的干擾，并且也有利于暖通空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定的環(huán)保指標(biāo)。

3.2 加大節(jié)能力度

從工程實(shí)踐可知，建筑暖通領(lǐng)域現(xiàn)有的節(jié)能力度尚未達(dá)到最大化。原因可能在于前期空調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中并未全面采取節(jié)能措施。為此，在空調(diào)設(shè)計(jì)中必須靈活引入綠色理念，并因地制宜適當(dāng)增大空調(diào)節(jié)能力度。通過(guò)掌握現(xiàn)行空調(diào)能耗結(jié)構(gòu)，采取有效的節(jié)能措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能力度的大幅提升 。

4、結(jié)語(yǔ)

總之 ，近年來(lái)節(jié)能環(huán)保成為社會(huì)發(fā)展的主題，也是國(guó)家的戰(zhàn)略任務(wù)之一。就建筑領(lǐng)域來(lái)說(shuō) ，加強(qiáng)建筑節(jié)能減排也是響應(yīng)國(guó)家打造資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的重要舉措。其中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題屬于建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅能達(dá)到節(jié)能降耗的目的，也能節(jié)省建造成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益 、社會(huì)效益與生態(tài)效益。為此，我們必須重視暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，繼續(xù)深入研究，以期充分發(fā)揮暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能作用。