綠色理念在建筑暖通空調系統節能設計中的應用

劉圣偉

（國家稅務總局大連市稅務局，遼寧 大連 116021）

0 引言

隨著科技的不斷進步，我國生產力獲得了較大程度的提升，綠色環保節能建筑代替傳統建筑成為建筑業發展方向。綠色環保節能建筑就是將綠色理念應用于建筑建設多個模塊的建筑，污染因子較少，可以更好地保護人類生存環境。在高科技時代，暖通空調系統大量應用于建筑中，綠色理念的提出為暖通空調系統節能設計提供了良好的契機。因此，探究綠色理念在建筑暖通空調系統節能設計中的應用非常必要。

1 綠色理念及其在建筑暖通空調系統節能設計中應用中的重要性

1.1 綠色理念的含義

綠色理念是21世紀生態建設的指導理念，源于歷史非理性發展對人類自身生存以及周邊生態環境的威脅。從本質上而言，綠色理念是以回歸自然、保護環境、節約資源為宗旨的設計理念，其強調維護自然生態，最大程度利用資源，帶動相關參與者在與自然協調變化更新的前提下，主動踐行更為恰當、更加科學的生活模式，進而形成高尚的行為道德觀以及適度的消費心理，為生產模式、產業經濟結構的優化調整提供助推力。

1.2綠色理念應用于建筑暖通空調系統節能設計的重要性

1.2.1 實現商業、理念與環保的均衡協調

綠色理念在建筑暖通空調系統節能規劃設計中應用的根本原則是：利用現代科學技術助推建筑的能源節約效果，讓特定空間內居住者認識到生態環保的重要價值。在上述原則的指導下，建筑暖通空調系統的節能規劃設計不單是居住功能的要求，還與商業、環保與生活理念產生了緊密的聯系。通過將綠色理念應用于建筑暖通空調節能規劃設計，可以最大程度地發掘建筑內部、外部多個模塊蘊含的節能環保潛力，促使特定空間內居住者享受綠色生態環境的幸福，并由此改變生活理念，最終實現商業、理念與環保的均衡協調。

1.2.2 降低諸多類型能量因子的無價值損耗

在現代市場經濟變化更新進程中，綠色材料、設備作為綠色理念的載體得到了快速發展。通過將上述載體應用于建筑暖通空調系統節能規劃設計中，可以在更好地解決系統節能規劃設計問題的同時，促使暖通空調系統規劃設計結構呈現出多樣化能量因子無價值損耗特征。比如，前沿性的電力能量因子高價值應用燈泡，可以在規避電力能量因子無價值或低價值損耗的同時，保證光源照亮面積與要求相符；而低危險程度且耐用的新型材料的引入，可以節省建筑暖通空調系統后期運行階段維護修理頻次，保證建筑暖通空調整體運行經濟效益維持在較為合理的水平。

2 應用分析

2.1 工程概況

A建筑總面積為1.156×105m2，總高度為228m，為地下2層+地上50層結構。地下2層為地下車庫、設備用房，地上1層為大堂，地上2，3層為商業，地上4層為餐飲，地上5～50層為辦公區。在辦公區層，地上7，21，36層設置設備層區、避難區。

A建筑暖通空調系統節能規劃設計包括辦公區、餐飲區、商鋪區3個功能室，根據季節的差異，各功能區對溫濕度有不同的要求。其中，夏季辦公區溫度要求為24.0～25.1℃、濕度要求45.0%～55.0%，冬季辦公區溫度要求為21.0～23.0℃、濕度要求為30.0%～40.0%；夏季餐飲區溫度要求為26.0～28.0℃、濕度要求為55.0%～65.0%，冬季餐飲區溫度要求為19.0～21.0℃、濕度沒有要求；夏季商鋪區溫度要求為26.0～28.0℃、濕度要求為55.0%～65.0%，冬季商鋪區溫度要求為21.0～23.0℃、濕度沒有過多要求。

2.2 應用要點

由于A建筑為超高層建筑，暖通空調系統存在極大的無價值能量因子損耗，甚至占據整個建筑全年能量因子損耗的一半以上，減少暖通空調系統能量因子損耗對于降低A建筑整體能量因子損耗意義重大。因此，需以空調設備、通風設備為重點，依據設定的能效比進行優化設計規劃。擬設定離心式冷水機組能效比、水冷螺桿式冷水機組國標能效比分別在5.46、5.10以上，風機的單位風量耗功率、空調水系統最大輸送能效比分別在0.420、0.024以上。同時引入雙重控制系統，以機房就地控制為主體、以中控室監督管控為輔助模塊，或者以中央控制為主、就地控制為輔助模式的方式，實現冷水機組與冷卻水泵、冷水泵連鎖。這一模式可以根據供水與回收總管道流量信號、溫度信號進行系統實際空調負荷的實時核算，達到冷水機組、暖通空調水泵輪時啟動的效果。配合供回收總管道之間平衡管以及蒸發器出水管上水流開關、溫控器、二氧化碳探測器、電動二通閥的設置，可以根據服務水環路最不利用水點的供水、回水管之間壓力差距，開展變頻調控下的暖通空調水系統節能運行。

依據上述設計規劃參數，可以將二次泵變流量模式、變頻調速模式分別應用于空調水系統、循環水泵。其中，根據距離制冷站遠近程度差異、功能區域劃分要求，可以將二次泵系統劃分為空調中區一次水、裙房商業區、空調高區一次水、空調低區幾個區域，并根據各個區域負荷轉變情況，進行循環水泵流量調控，以便最大程度約束水泵無價值或低價值能量因子損耗。同時，考慮到以往按工作壓力分區的空調水系統規劃設想方式，基于導致高層空調系統管材、設備承受水靜壓上升到一個極高的水平，一旦相關參數達到2.00MPa，就會致使對應設備、管材建造價格上升到一個極高的水平。因此，在分區階段，可以從豎向出發，將地下2～21層劃分為低區，將地上22～36層劃分為中區，將地上37層至頂層劃分為高區，在地上21層避難層進行承壓1.60MPa的中區換熱站與承壓1.80MPa的高區換熱站設置。對應管路、配件承壓則在2.00MPa左右。在此基礎上，設定冷凍水供回水系統溫差為65.00℃，低區供回水由制冷機房提供，為冷凍水一次性直供模式，溫度為5.45～10.45℃；中區、高區則由避難層21層換熱站換熱器機組提供，為冷凍水二次回收模式，溫度在75.00～132.00℃，在保證低溫對冷水機組制冷效率低干擾的同時，避免高區空調系統二次水源供應溫度過高導致能量損耗。

對于空調風系統，可以引入基于排風的新風預先冷卻、預先加熱處理模式，達到能量因子回收利用目的。以設置在地上7，21，36層的避難層為節點，配合塔樓屋面機房內部設置的全熱回收機組，經新風豎井，向各層傳輸新風。而對于排風系統，則可以豎井分段為中轉站，向避難層、塔樓屋面機房內全熱回收機組排放。除此之外，為了避免過渡季節空調風機運行能量無價值或低價值損耗，可以在塔樓屋面上方全熱回收機組處進行旁通管的另行設置，新風、排風均不經過熱回收裝置。同時鑒于A建筑內部疏散距離較長，可以將機械排煙系統全部設置在辦公區、內部走廊，朝向西南主導風向下風向平行。并在防煙樓梯間自垂式百葉風口、出口分別進行分量調節閥、止回閥增設，避免送風量不均對系統運行效率的不利影響。

鑒于A建筑暖通空調峰值冷負荷為11 698kW，按1kW冷負荷每小時產生0.45kg的冷凝水計算，估算可回收冷凝水為每小時5 126kg，回收后的冷凝水可作為冷卻塔的補水。同時考慮到A建筑建設高度處于一個較大的數值，受到熱壓、室外風速、太陽輻射強度等諸多因素的較大干擾，因此，在綠色設計規劃時，應基于空調冷熱負荷核算準確度要求，進行相關因子影響的逐一修正。對于熱壓，可基于冬季熱壓下室外冷空氣向室內滲透特點，在首層出入口應用旋轉門，同時在樓梯間應用彈簧門，配合首層大堂地板輻射暖源供應系統設置，修正熱壓影響。對于室外風速，可基于其與建筑外表面放熱系數的緊密聯系，以及風速與高度、周邊旋渦氣流、圍護結構外表面放熱系數呈正相關的特點，以16層作為豎向分區，將17～31層冬季熱負荷計算所用的外結構放熱系數均增加4.50%，32～46層冬季熱負荷計算所用的外結構放熱系數均增加9.00%，47層至頂層冬季熱負荷計算所用的外結構放熱系數均增加13.50%。對于太陽輻射強度，可基于建筑高度與太陽輻射強度呈正相關的原則，結合A建筑護結構為玻璃幕墻的特點，設定西側房間夏季空調負荷、冬季空調負荷分別增加10.00%和減少5.00%；北側房間冬季空調負荷增加8.00%，夏季與標準要求一致。

3 結語

綠色建筑是建筑業的發展方向，也是人們傾心追求的綠色理念的重要載體。通過在建筑暖通空調系統節能規劃設計階段應用綠色理念，不僅可以降低對生態環境的污染程度，而且可以為特定空間內居住者的幸福生活提供保障。因此，相關人員應明確綠色理念與建筑暖通空調系統節能規劃設計的聯系，將綠色理念應用于暖通空調系統節能設計的各個方面，為綠色生態環境建設提供支持。