低碳背景下綠色技術在建筑暖通設計中的應用

蘇海東 朱巖純 胡程科 葉圣旗

2022 年3 月，住房和城鄉建設部發布的《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》明確提出，進一步加快城鎮綠色建筑改造工程，要求建筑工程、裝修工程全面執行綠色建筑標準，注重建筑裝修的低碳性、環保性、經濟性。我國各地都在部署綠色建筑發展規劃，綠色技術與建筑暖通設計的結合成為人們關注的重點。通過采用綠色技術科學設計建筑物的暖通系統，保證暖通系統、設備的經濟性與環保性，能夠有效降低對自然資源的消耗，減少污染物的排放，從而落實相關政策的要求。為了實現建筑暖通設計的合理性、經濟性以及環保性，本文分析了低碳背景下我國對建筑暖通設計的新要求和綠色技術的工藝體系，提出綠色技術在建筑暖通設計中的使用途徑，促進綠色建筑工程的實施。

1 綠色技術與暖通系統概述

1.1 綠色技術

綠色技術是各種先進技術與高新科技結合的產物，是具有高效節能、綠色環保、低碳經濟以及可循環利用等特點的先進技術的統稱，常見的包括屋頂花園與垂直綠化、室內照明節能設計、新風系統、地源熱泵系統等。綠色技術種類如圖1 所示。綠色技術的出現與我國低碳環保政策的實施密切相關，更與全球變暖、自然資源面臨枯竭等大背景密切關聯，其運用目的是為了保護自然環境，避免人類活動破壞自然生態系統，運用科學技術的力量實現人與自然的和諧共處。

圖1 綠色技術種類

1.2 暖通系統

暖通是建筑的重要組成部分，主要涵蓋供暖、通風和空氣調節3 個方面。其中，供暖是暖通系統的重要板塊之一，主要通過暖通設備以人工的方法轉換外界能源，向室內提供熱量，滿足室內的溫度需求，為人們提供供暖服務；通風系統則是通過安裝與設計通風裝置，實現室內空氣的可循環，保證室內空氣清新，減少室內二氧化碳、有毒氣體的留存；空氣調節是通風系統的延伸，是在通風系統的基礎上優化與處理室內空氣。同時，暖通系統的自動化裝置會根據室內空氣質量進行智能化調節與工作，創造滿足人們生產、生活和科學試驗的空氣環境[1]。目前，市面上常用的暖通系統設備主要由空調系統、空調水系統、溫濕度控制系統、空氣處理系統以及制程排氣系統等組成，這些系統功能往往通過中央空調系統控制實現，不同子系統發揮著不同的作用，中央空調系統作業流程圖如圖2 所示。。

圖2 暖通系統的作業邏輯

2 低碳背景下我國對建筑暖通設計的新要求

（1）低碳環保。目前，我國各地為了響應《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》的號召，陸續出臺了許多建筑裝修政策，對建筑暖通設計提出了新規定、新要求。其中，主要提出暖通系統的設計與規劃遵循低碳、環保的原則。要求使用具有綠色環保、節能減排等功能的暖通產品，在供暖、通風以及空氣調節上降低能耗與污染物排放，減少有害氣體的排出，并通過暖通系統的智能化調節裝置處理空調系統和新風系統，使其按照經濟、低碳、環保的指標運行[2]。

（2）節能減排。節能減排是我國對工業產品、建筑裝修產品的主要要求。一是節約資源，如暖通設備的運行應降低對電能、水能的過度消耗，節約水、電資源；二是優化處理暖通系統的排放物，降低對空氣環境的污染，同時減少熱量的排出，保證碳達標[3]。

（3）可循環利用。資源可循環利用不僅關系著暖通設備運行的經濟性，更關系著對空氣環境、自然資源的保護。目前，很多生產廠商都通過在暖通系統中加入資源循環裝置實現暖通系統內部的資源可循環利用。例如，進行建筑暖通設計時，充分利用余熱循環技術和熱能回收技術在暖通系統內部建立資源循環機制，這樣暖通設備在運轉時就會回收自身產生的熱量，通過余熱循環裝置、熱能回收裝置將排放的熱量轉變為熱能資源，實現了資源的可循環利用，不僅有效降低能耗，還避免了排放物、熱量對空氣環境的不良影響。

（4）經濟安全。由于暖通設計的目的是滿足人們日常生活與生產的需要，因此設計時還要注重暖通設備使用的經濟性與安全性。暖通設備運行過程中涉及電源消耗、資源費用支出，暖通系統要堅持以人為本的原則，采用先進的節能技術降低資源損耗和成本支出，提高經濟效益[4]。

3 低碳背景下綠色技術在建筑暖通設計中的應用途徑

3.1 太陽能技術

低碳背景下，綠色技術在建筑暖通系統設計中要保證實現節能減排、低碳環保的目標。為實現這一目標，可充分運用太陽能技術，其在國內已經發展了很長時間且有效運用于各個領域。例如，對于加熱裝置，通過在暖通系統中增設太陽能處理板塊與集成裝置，利用太陽能板存儲陽光熱量，再使用熱量傳輸裝置將熱量供給加熱系統，實現太陽能的利用。又如，在暖通系統外部增設太陽能收集板，將太陽能的熱量收集板固定在向陽的地方，并根據建筑的面積大小、結構和布局選擇光伏發電項目的大小與占地面積。另外，“太陽能+輔助電源”的能源供給模式可通過太陽能板吸收與轉化太陽能量，以滿足室內空調系統的用電需求，而在遇到雨天或陰天時則通過其他設備輔助整個暖通系統的供電，實現太陽能與其他能源的結合，降低電能損耗，提高經濟效益，同時也提高了能源節約的效果[5]。

3.2 變頻技術

變頻技術作為一種常見的綠色節能技術種類，被廣泛運用到電氣設備中，其工作原理就是利用變頻工藝計算電氣設備的供電頻率與實際供電負荷，得出電氣設備實際運行的供電需求量，再通過變頻裝置調節供電源，優化負載，達到降低功耗、高效利用資源、減少電量損耗及延長設備使用壽命的目的。變頻技術在暖通系統中的應用要點如下。

一是嚴格遵循《公共建筑節能（綠色建筑）設計標準》（DBJ 50-052-2020）中的取值范圍規定，界定變頻器的智能探測值范圍，保證變頻器正常、精準檢測與控制；二是根據暖通設備的獨立系統設置各個分單元的變頻器，例如，分別在供暖系統、新風系統以及空氣調節系統中安裝變頻器，通過變頻器控制各子系統裝置，并根據暖通設備的實際供電需求調節電壓負載，達到節能減排的目的；三是在設定變頻器頻率時應嚴格按照我國相關電氣設備的相關規范實施，最大程度發揮變頻技術的作用[6]。

3.3 綠色材料技術

目前，國內建筑暖通設計領域大多從暖通設備的技術或裝置入手，達到低碳環保、節能減排的目的。綠色材料的運用一直是容易忽略的重點，目前我國對綠色材料技術方面的運用仍然處于探索階段。根據國內外的做法，綠色材料技術在暖通設計中主要是根據施工成本與暖通設備的供應需求選擇合適的材料。例如，在運用制冷劑時盡量少用哈龍、氟利昂，可以選擇R410A，其為國際公認的新型環保制冷劑，與傳統材料相比不僅制冷（暖）的效率更高，而且不會損傷空調裝置，有利于優化空調系統的制冷（熱）性能。該材料運用過程中排放出的氣體不會破壞臭氧層，具有穩定、無毒、性能優越以及環保等特點，是一種較好的綠色材料。又如，暖通系統設計時，使用吸濕性聚合物材料能夠很好地吸收暖通系統產生的熱能，并配合能源回收裝置存儲余熱[7]。

3.4 能源分析與循環利用技術

目前，在國內建筑工程暖通設計中，最受歡迎的能源循環利用技術包括熱能回收技術和余熱循環技術。這兩種技術的邏輯機制均建立在能源分析工藝上，通過自動化、智能化設備判定暖通系統的熱量，回收與再利用暖通設備排放的熱量，達到資源可循環使用的目的。例如，對于熱能回收技術，暖通設備安裝時可以在暖通系統內部增設余熱循環裝置，并通過該裝置回收暖通設備產生的熱量，自動轉變為自身需求的能源。又如，余熱循環技術主要是在暖通設備中加入廢氣渦輪系統，該系統裝置會回收采暖設備和空調中未充分利用的熱能，并將其傳輸給其他設備，如將空調的制冷系統余熱傳輸給新風系統、加熱系統，可以實現暖通余熱的內循環，提高暖通設備的經濟性與節能環保性[8]。

4 結語

暖通設計中，應用綠色建筑技術的核心便是如何使暖通空調系統最大程度實現節能、環保效果。熱能回收技術和余熱循環技術都是綠色節能技術的主要組成部分，將其運用至建筑暖通設計中有利于提高暖通系統的經濟性，降低能源消耗，實現資源的可循環利用。同時，在明確建筑暖通設計原則的基礎上，可通過太陽能技術、變頻技術、綠色材料技術、能源分析與循環利用技術的分析運用實現綠色技術和暖通設計的結合，從而促進建筑裝修工程的綠色、節能、低碳、環保。