綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

呂 晴

（中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 連云港 222023）

0 引言

建筑業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展與環(huán)保技術(shù)進(jìn)步，不僅提升了人們的日常生活質(zhì)量，也推動了整個社會的進(jìn)步與發(fā)展。在節(jié)能減排、綠色環(huán)保的發(fā)展大背景下，綠色建筑已成為建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。因此，在探索建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路上，需要在各個環(huán)節(jié)踐行綠色建筑理念。暖通空調(diào)作為建筑的重要構(gòu)成部分，也需要對其節(jié)能環(huán)保性能進(jìn)行研究，大力融入綠色思想，推動綠色建筑的良性發(fā)展[1]。本文就節(jié)能技術(shù)在綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 綠色建筑理念

2006年頒布的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中對于綠色建筑的定義為：在建筑的生命周期內(nèi)，盡可能地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的空間。綠色建筑的主要作用是在減少資源消耗以及污染排放的同時，能夠?yàn)槿藗兲峁┦孢m的活動空間。隨著人們對生態(tài)環(huán)境與能源問題認(rèn)識的增加，建筑行業(yè)在發(fā)展過程中除了注重建筑的使用性能，也更加重視建筑的環(huán)保性能[2]。因此，應(yīng)正確踐行綠色理念，在確保建筑物使用性能的前提下，科學(xué)高效地使用資源與能源，避免造成資源與能源的浪費(fèi)[3]。

2 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的意義

暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠大幅度減少建筑物的能源消耗，同時，也能夠保證建筑物擁有良好的通風(fēng)、舒適性能，進(jìn)一步提升建筑物的綠色性能[4]。

2.1 保證建筑的使用周期

從節(jié)約資源的角度來看，延長建筑物的使用周期，能夠有效地避免資源浪費(fèi)。因此，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合各方面因素，科學(xué)合理地應(yīng)用環(huán)保材料以及環(huán)保技術(shù)，在保證暖通空調(diào)系統(tǒng)良好性能的前提下，將節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)在建筑的各個環(huán)節(jié)，減少對資源的消耗和浪費(fèi)[5]，延長建筑物的使用周期。

2.2 避免資源浪費(fèi)

綠色建筑將尊重自然、避免資源浪費(fèi)作為重要的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、氣候等因素綜合考慮，科學(xué)合理地規(guī)劃建筑布局以及選材用料等，在保障建筑物使用周期的前提下，充分融合建筑與自然之間的協(xié)調(diào)性。因此，在綠色建筑項(xiàng)目工程中，應(yīng)合理選用綠色材料與節(jié)能技術(shù)，充分發(fā)揮材料價值，結(jié)合建筑物的地理環(huán)境，將陽光、空氣、雨水等自然元素與建筑物相融合，這樣不僅能夠提升建筑物的使用性能，也能夠減少對能源的消耗，避免造成能源浪費(fèi)。例如，在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用毛細(xì)管輻射系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有節(jié)約空間、使用成本低等應(yīng)用優(yōu)勢，也有著較長的使用壽命。同時，在應(yīng)用中具有較強(qiáng)靈活性，占用空間較小，且重量較輕，不需要額外進(jìn)行支撐等，具有較高的性價比與較好的節(jié)能效果。

2.3 提升資源利用率

優(yōu)秀的綠色建筑不僅擁有著良好的使用性能、較低的建造成本以及較長的房屋使用壽命，同時也能夠充分發(fā)揮建筑材料的各項(xiàng)功能，提升資源的利用率。隨著建筑學(xué)的快速發(fā)展，暖通空調(diào)也集成了各項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，能夠通過應(yīng)用信息技術(shù)與控制軟件等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)溫度的自動控制，避免暖通空調(diào)系統(tǒng)的無效運(yùn)行，在保證建筑使用體驗(yàn)的同時，也能夠避免無效運(yùn)行帶來的資源浪費(fèi)，提升了資源的利用率。

3 綠色建筑中暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)原則

3.1 循環(huán)利用原則

在進(jìn)行綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中，為達(dá)到降低施工成本、減少材料消耗的目的，需在設(shè)計(jì)與安裝中注重材料的循環(huán)利用。在保障施工質(zhì)量與暖通空調(diào)各項(xiàng)功能的前提下，盡可能地使用由各種廢棄材料二次加工而成的材料或具有二次回收價值的綠色材料，以此提升材料的循環(huán)利用率，避免資源的浪費(fèi)[6]。同時，在進(jìn)行返工作業(yè)或材料破損時，可將廢棄材料進(jìn)行二次加工，重新應(yīng)用于項(xiàng)目建設(shè)中，從根源處減少廢棄材料的產(chǎn)生，降低施工材料的使用數(shù)量，充分體現(xiàn)節(jié)約成本、提升資源利用率的綠色建筑理念。

3.2 經(jīng)濟(jì)適用原則

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)綠色建筑暖通空調(diào)時，不可一味追求節(jié)能材料的使用，也需注重經(jīng)濟(jì)適用原則。設(shè)計(jì)中應(yīng)以降低暖通空調(diào)施工安裝成本、減少暖通空調(diào)運(yùn)行能耗與材料消耗量為主要目的，科學(xué)合理地運(yùn)用節(jié)能技術(shù)與節(jié)能材料。例如，在建筑的墻體結(jié)構(gòu)鋪設(shè)一層新型保溫材料，這樣雖然會增加建筑的前期建設(shè)成本，但能進(jìn)一步提升建筑的保溫性能，提升空調(diào)的運(yùn)行效率，減少空調(diào)的運(yùn)行負(fù)荷與運(yùn)行能耗，從而降低空調(diào)后期的使用成本與能源的消耗，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

3.3 綠色節(jié)能原則

在制定綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)方案時，應(yīng)嚴(yán)格遵循綠色節(jié)能原則。節(jié)能、減排、環(huán)保、低耗是綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)，隨著綠色建筑的不斷深化，暖通空調(diào)作為建筑中的重要部分，在節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家節(jié)能減排規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)方案，最大限度地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低暖通空調(diào)能耗。比如在符合室內(nèi)衛(wèi)生條件的基礎(chǔ)上，利用有效手段對新風(fēng)量進(jìn)行檢測與控制；設(shè)置必要的監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)；選擇能效較高和帶有能量調(diào)節(jié)裝置的制冷機(jī)；對風(fēng)機(jī)采用變頻控制，降低風(fēng)機(jī)能耗等，綜合考慮各方面因素，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

4.1 科學(xué)利用可再生能源技術(shù)

在傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目中，暖通空調(diào)的主要能源消耗為電能。而我國電能的主要獲取方式為火力發(fā)電，雖然隨著科技的發(fā)展也誕生了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新型發(fā)電方式，但目前我國主要的電能獲取方式仍是火力發(fā)電。這種發(fā)電方式會對環(huán)境造成破壞，不符合節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念，且電能在傳輸過程中會出現(xiàn)損耗，造成能源浪費(fèi)[7]。因此，在建筑中充分利用可再生能源，能夠減少建筑的電能消耗，起到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的作用。目前，可應(yīng)用于暖通空調(diào)中的再生能源主要有地源熱泵技術(shù)與太陽能熱泵技術(shù)。

4.1.1 地源熱泵技術(shù)

該技術(shù)的主要運(yùn)行原理為通過技術(shù)與設(shè)備的支持，采集建筑物附近地層中的地?zé)豳Y源，并用于建筑內(nèi)部的供熱與制冷。暖通空調(diào)系統(tǒng)僅需消耗少量的電能，即可將地?zé)岜盟杉牡責(zé)豳Y源轉(zhuǎn)化為高溫?zé)嵩矗糜诮ㄖ墓幔蠓鹊販p少了供熱過程中電能的消耗。同時，在夏季建筑內(nèi)需要制冷降溫時，地源熱泵系統(tǒng)也能夠提取建筑內(nèi)部空間釋放的熱量，完成制冷系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)之間的功能性轉(zhuǎn)換操作，并將多余熱量向建筑周邊地層釋放，減少暖通空調(diào)制冷所需的能源消耗。地源熱泵系統(tǒng)可根據(jù)地源熱能的采集方式細(xì)分為地埋管地源熱泵、地下水地源熱泵、地表水地源熱泵，可根據(jù)建筑的具體情況選擇合理的地?zé)岖@取方式。同時，設(shè)計(jì)人員可選擇構(gòu)建溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)建筑使用者的需求控制高溫?zé)嵩吹木唧w溫度，滿足用戶的個性化使用需求。此外，還需注意采取防漏保護(hù)措施，以防地源熱泵系統(tǒng)在長期使用中出現(xiàn)泄漏引發(fā)安全事故。

4.1.2 太陽能熱泵技術(shù)

太陽能是一種天然可再生能源，具有清潔度較高的特點(diǎn)。目前我國正在大力開發(fā)與研究太陽能的應(yīng)用技術(shù)，其中研究熱點(diǎn)較高的一項(xiàng)技術(shù)是太陽能熱泵技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低溫?zé)嵩蠢玫母咝裕c傳統(tǒng)熱泵技術(shù)相比具有較強(qiáng)資源優(yōu)勢，能夠利用有限的資源獲得較大的熱量，將資源價值最大化。太陽能熱泵技術(shù)常見的有太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)、太陽能空氣供暖系統(tǒng)等。其中太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)具有綠色環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)等多項(xiàng)特點(diǎn)，通過制冷劑蒸發(fā)吸收熱量，借助熱交換器降低水或空氣等介質(zhì)的溫度，利用管路將其輸送至制冷終端，最后通過冷風(fēng)或冷水盤管的輻射降低室內(nèi)溫度。太陽能空氣供暖系統(tǒng)則是分為熱風(fēng)采暖和熱水集熱等，熱風(fēng)采暖是利用系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)備對空氣進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)儲熱器與集熱器兩者間的循環(huán)，或?qū)⒓療崞魑盏降奶柲軣崃枯斔椭羶崞魍瓿晒┡粺崴療岱绞绞抢脽崴嵘覂?nèi)空氣溫度，借助熱水集熱器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)供暖。綜合而言，太陽能熱泵技術(shù)不僅可以有效降低能源消耗量，還可以有效促進(jìn)熱泵技術(shù)的發(fā)展。但太陽能熱泵技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問題，今后還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對太陽能熱泵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)太陽能熱泵技術(shù)的普及與廣泛應(yīng)用。

4.2 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

自然通風(fēng)指遵循自然空氣循環(huán)原理，通過熱壓、風(fēng)壓等自然能量的驅(qū)動，在無人工干預(yù)與系統(tǒng)干預(yù)的情況下，能夠持續(xù)向建筑物內(nèi)輸送自然風(fēng)、排除建筑物內(nèi)的濁氣，完成建筑物內(nèi)外的空氣轉(zhuǎn)換，達(dá)到良好的室內(nèi)通風(fēng)效果。在暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，自然通風(fēng)是最具節(jié)能效果的通風(fēng)方式，也是綠色建筑暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要的通風(fēng)方式，具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有以下兩點(diǎn)。

4.2.1 風(fēng)壓通風(fēng)

在采取風(fēng)壓通風(fēng)方式時，應(yīng)綜合分析建筑物結(jié)構(gòu)、朝向、各功能區(qū)域的分布格局以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等各方面因素，通過設(shè)計(jì)減少自然風(fēng)吹入建筑物的空氣阻力。例如，增加建筑物門窗的開口面積，使建筑物各層的門窗處于同一水平線，安裝百葉窗等具有加速空氣流動效果的窗戶等。

4.2.2 熱壓通風(fēng)

熱壓通風(fēng)的主要工作原理是利用建筑物內(nèi)外的溫差與壓力差，促使建筑內(nèi)外的空氣流動，達(dá)到持續(xù)輸送自然風(fēng)與排除濁氣的效果。因此，為獲取良好的自然通風(fēng)效果，可在建筑物內(nèi)建造豎向空腔的通風(fēng)井，引導(dǎo)建筑物內(nèi)部的濁氣向頂部排放，并在建筑底部持續(xù)流入室外冷空氣，使建筑物獲得良好的自然通風(fēng)效果。

4.3 推廣綠色材料與節(jié)能技術(shù)

傳統(tǒng)建筑中部分材料不僅性能差，還包含有害物質(zhì)，這些材料的使用，不僅會造成環(huán)境污染，還會對建筑使用者的身體健康構(gòu)成威脅。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，市場上出現(xiàn)了大量綠色材料，不僅具有良好的使用性能，使用安全性也大大提高[8]。因此，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)時，應(yīng)關(guān)注新型綠色材料與節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與使用，提升綠色施工材料與節(jié)能技術(shù)的使用比例，保護(hù)環(huán)境不受破壞，避免使用包含有害物質(zhì)與具有污染性質(zhì)的建筑材料。

4.4 采用變頻調(diào)速技術(shù)

傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)中，采用的調(diào)速方式較為落后，調(diào)速操作需要消耗大量的電能來完成，且水泵、風(fēng)柜等設(shè)備之間缺乏匹配性，系統(tǒng)運(yùn)行中故障率極高。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時可選擇采用變頻調(diào)速技術(shù)，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中增加變頻調(diào)速電機(jī)。如此，暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中不需要設(shè)定固定的運(yùn)行負(fù)荷，變頻調(diào)速電機(jī)可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況與用戶需求實(shí)時調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的運(yùn)行速度，從而降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，達(dá)到節(jié)約能源的運(yùn)行效果。

5 結(jié)束語

在我國大力發(fā)展綠色建筑的大背景下，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中也應(yīng)踐行綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文以綠色建筑的概念為基礎(chǔ)，分析了節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義，研究了綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方式，并針對部分設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提出了改進(jìn)方案，以期推動我國綠色建筑的快速發(fā)展。