摘要：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要想在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，必須走可持續(xù)發(fā)展之路。近幾年，我國(guó)的建筑節(jié)能技術(shù)取得了一些進(jìn)展，居住建筑要求節(jié)能50%，采暖能耗較以前有所下降。而對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的可持續(xù)性評(píng)價(jià)還沒(méi)有具體方法。因此，如何對(duì)暖通空調(diào)可持續(xù)發(fā)展程度作出評(píng)價(jià)是當(dāng)前暖通專業(yè)面臨的一個(gè)急需解決的重要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展；能源

1 可持續(xù)發(fā)展概述

歷史的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)告訴我們，落后和貧窮不可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，中國(guó)要消除貧困，提高人民生活水平，就必須毫不動(dòng)搖地把發(fā)展經(jīng)濟(jì)放在首位，各項(xiàng)工作都要緊緊圍繞經(jīng)濟(jì)建設(shè)這個(gè)中心來(lái)開(kāi)展。無(wú)論是社會(huì)生產(chǎn)力的提高，綜合國(guó)力的增強(qiáng)，人民生活水平和人口素質(zhì)的提高，還是資源的有效利用，環(huán)境和生態(tài)的保護(hù)，都有賴于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我們辦一切事情的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的根本保障。

2 空調(diào)節(jié)能技術(shù)的原則

2.1 舒適性與節(jié)能之間的矛盾統(tǒng)一

以節(jié)能為原則，將熱舒適指標(biāo)PMV在工程中加以實(shí)際應(yīng)用，即利用支配熱舒適的6個(gè)因素(溫度、濕度、平均輻射溫度、風(fēng)速、衣服熱在阻、勞動(dòng)強(qiáng)度)的巧妙組合，達(dá)到舒適和節(jié)能的協(xié)調(diào)。如大空間建筑內(nèi)對(duì)“可感氣流”的用PMV傳感器對(duì)熱環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化控制。

滿足個(gè)人需求，不強(qiáng)求全面統(tǒng)一(溫度、濕度)，個(gè)人與全體兼顧，對(duì)節(jié)能和控制的靈活性均有利。

滿足新的舒適要求，盡管影響人體舒適的主要因素為舒適環(huán)境，但對(duì)于生活環(huán)境中的聲(燥聲)、光(照明)、色(色彩)要求同樣應(yīng)予以滿足。現(xiàn)今研究指出，環(huán)境參數(shù)的脈動(dòng)化(如變動(dòng)風(fēng))有利于滿足人的舒適感，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自然境界，對(duì)節(jié)能也是有利的?，F(xiàn)今對(duì)舒適環(huán)境的研究是在生理和心理兩方面進(jìn)行的。

控制室內(nèi)空氣品質(zhì)。有關(guān)為消除浮游塵埃、細(xì)菌、臭味等的通風(fēng)量(新風(fēng))的研究一直在進(jìn)行中，法規(guī)不斷有所修改。歐洲建議用污染源單位和感知污染等級(jí)來(lái)確定通風(fēng)量，總的趨勢(shì)是通風(fēng)量應(yīng)增大，因而排風(fēng)熱回收的措施將不可缺少。此外從提高通風(fēng)效率出發(fā)，應(yīng)注意室內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)的氣流組織，以便有效地利用室內(nèi)的通風(fēng)量。

2.2 能源利用與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾統(tǒng)一

提高化石燃料的利用效率。選擇合理的供能(冷、熱)方式，以減少C02的排放量，例如總能系統(tǒng)可以獲得最佳的一次能源利用效率，對(duì)環(huán)境的影響為最小。

低溫?zé)崮?低位熱源)的應(yīng)用。按質(zhì)用能，先“功”后“熱”是用用能的原則，因?yàn)镠VAC技術(shù)中末端設(shè)備的空氣溫度或水溫均在60℃以下，直接用電加熱就極不合理。在選用熱媒時(shí)，應(yīng)采用“高溫”冷水和“低溫”熱水，因而輻射空調(diào)方式是符合這一原則的。為了利用冬季大氣中的低位熱量，風(fēng)冷熱泵(ASHP)也是很節(jié)能的裝置。此外，由于它排給大氣的那部熱量被循環(huán)使用，其排熱影響就小于直接燃燒化石燃料的供暖方式。

3 新的空調(diào)節(jié)能手法

3.1 建筑節(jié)能

建筑節(jié)能是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，解決好建筑節(jié)能的矛盾是設(shè)計(jì)水平的體現(xiàn)，平面、朝向、窗戶結(jié)構(gòu)和材料的確定，以及起遮陽(yáng)作用的挑檐的處理等，對(duì)減少維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷起到重要作用。1992年建成的日本松下電器產(chǎn)業(yè)公司情報(bào)通信系統(tǒng)中心大樓的空調(diào)，在建筑節(jié)能上有很獨(dú)特的成果。

3.2 傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用

70年代中期以來(lái)行之有效的空調(diào)節(jié)能方法應(yīng)采用和改進(jìn)，這些技術(shù)主要是:(l)排風(fēng)中熱量的回收，(2)水蓄熱(冷)技術(shù)；(3)熱泵的應(yīng)用；(4)變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)；(5)變水量系統(tǒng)(VWV)?，F(xiàn)在許多節(jié)能技術(shù)上從它們發(fā)展起來(lái)的。

3.3 舒適、節(jié)能、靈活性相結(jié)合

大中型辦公樓建筑內(nèi)外分區(qū)。為提高靈活性和能源利用合理性，在過(guò)去常規(guī)的分區(qū)基礎(chǔ)上，有的把外區(qū)做成獨(dú)立的熱泵單元方式，內(nèi)區(qū)熱源則可采用區(qū)域供熱供冷(DHC)、集中吸收式制冷方式等。也有采用閉環(huán)水熱源單元熱泵方式，把內(nèi)區(qū)排熱作為外區(qū)熱泵供熱的熱源。

不分內(nèi)外區(qū)的中小型辦公樓。采用新型的機(jī)組方式，如:(1)穿墻式空調(diào)機(jī)組(TWU)，有立式和臥式，有的可供新風(fēng)并有排風(fēng)熱回收器，建筑立面應(yīng)有協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；(2)VRV系統(tǒng)，即冷劑可變系統(tǒng)，一個(gè)室外機(jī)可拖達(dá)十臺(tái)室內(nèi)機(jī)，壓縮機(jī)變頻調(diào)速，在節(jié)能方面十分占優(yōu)勢(shì)，這種系統(tǒng)同樣可配置有排風(fēng)熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。

（3)窗際熱環(huán)境的改善方法

內(nèi)外分區(qū)的目的是為了改善窗際熱環(huán)境和使空調(diào)系統(tǒng)適應(yīng)各區(qū)的負(fù)荷特性，但來(lái)了裝置費(fèi)用高和可能造成的冷熱混合損失。新的設(shè)計(jì)采用通風(fēng)窗、空氣屏障方式等來(lái)簡(jiǎn)化內(nèi)外分區(qū)方式。

4 新型空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

4.1 空調(diào)方式方面

用多分區(qū)AHU的多分區(qū)空調(diào)方式。為了開(kāi)發(fā)比VAV系統(tǒng)投資低的全空氣系統(tǒng)，可借鑒定風(fēng)量雙風(fēng)道系統(tǒng)而采用多分區(qū)AHU，從而構(gòu)成多分區(qū)空調(diào)方式以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和控制靈活的優(yōu)點(diǎn)。

在AHU內(nèi)并行設(shè)置加熱器和冷卻器的方式。新風(fēng)和回風(fēng)混和后由風(fēng)機(jī)壓送到并行設(shè)置的加熱器和冷卻器內(nèi)，加熱和冷卻后的兩股空氣可以混合調(diào)節(jié)，其參數(shù)達(dá)到各區(qū)的需要。這與雙風(fēng)道送風(fēng)系統(tǒng)一樣存在混合損失，但室內(nèi)末端可不設(shè)混合箱，從AHU混合段接出到各區(qū)的風(fēng)管是獨(dú)立的，其配管方式不同于CAV雙風(fēng)道方式。如90年代初，上海第一人民醫(yī)院從奧地利引進(jìn)的手術(shù)樓，十多個(gè)手術(shù)室就采用這種方式。

AHU內(nèi)設(shè)旁通道和冷卻器的方式:為避免再熱損失，加熱分路改為旁道分路，使新、回風(fēng)的混合空氣與己被冷卻到露點(diǎn)的一部分混合空氣相混合，獲得不同參數(shù)后送到各區(qū)。布置方式與前者相同，這種方式已由北京市建筑設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)成功后投產(chǎn)。作為全空氣式的一種，值得實(shí)踐和應(yīng)用。

4.2 空氣處理設(shè)備方面

對(duì)于辦公樓的標(biāo)準(zhǔn)層的空調(diào)風(fēng)量，內(nèi)區(qū)為12～20mVm2h，外區(qū)按每米外墻100-150m3/h估算。為控制靈活，每個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的控制范圍在500m3/h以內(nèi)，空調(diào)箱風(fēng)量一般不超過(guò)7500m3/h。為節(jié)省空間，大多設(shè)計(jì)為立式的緊湊型AHU，另將全熱交換器獨(dú)立設(shè)置成柜式機(jī)組，緊靠AHU安裝，用風(fēng)管連接。對(duì)于大型超高層建筑有利于裝配化施工和安裝。如日本MMZI地區(qū)的LM大樓，將每3層AHU組合后與豎向配管等一起安裝。

4.3 空氣分布設(shè)備

能自動(dòng)調(diào)整送風(fēng)氣流的送風(fēng)口。在VAV系統(tǒng)中，由多種采用設(shè)在風(fēng)口內(nèi)的記憶合金制作的溫度傳感器直接控制氣流方向，以改善室內(nèi)氣流分布；大空間夏、冬季送風(fēng)方向可調(diào)的風(fēng)口。在風(fēng)口出口處，設(shè)有由室溫和送風(fēng)溫差傳感器控制的上下可動(dòng)的核體，使冬季產(chǎn)生下送氣流，夏季獲得擴(kuò)散型氣流，也有可用手動(dòng)調(diào)整冬夏不同送風(fēng)要求的風(fēng)口，德國(guó)KRANZ公司的產(chǎn)品最為典型。

4.4 單元式空調(diào)機(jī)

單元式空調(diào)設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)有三個(gè)重點(diǎn)發(fā)展階段:高效節(jié)能、減小體積為主，如改進(jìn)制冷構(gòu)件和優(yōu)化循環(huán)，實(shí)現(xiàn)低能耗、低噪音和提高可靠性；滿足日益增長(zhǎng)的室內(nèi)舒適要求，從單一的溫度控制到室內(nèi)熱環(huán)境的綜合控制(PMV指標(biāo))，發(fā)展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊技術(shù)相結(jié)合的智能控制；空調(diào)器的多功能化，擴(kuò)大直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍?？照{(diào)器己成為世界競(jìng)爭(zhēng)激烈的家電產(chǎn)品，我國(guó)現(xiàn)今年產(chǎn)量己達(dá)到700萬(wàn)臺(tái)，城鎮(zhèn)普及率達(dá)10%。要鞏固和發(fā)展市場(chǎng)，必須服從上述的發(fā)展方向。在這類空調(diào)設(shè)備的結(jié)構(gòu)方式中，分體型己成為主流。

4.5 熱泵裝置

熱泵可利用自然界的低位熱能，減少使用工業(yè)及暖通空調(diào)使用的初級(jí)能源。許多國(guó)家推廣使用熱泵作為減少CO2排放的一種手段?，F(xiàn)在全世界熱泵總數(shù)己有5500萬(wàn)套。據(jù)美國(guó)ASHRAE雜志和論文集的統(tǒng)計(jì)，文章題目涉及熱泵者居首位，可見(jiàn)其發(fā)展前途。

參考文獻(xiàn)

[1]孔得浩，董炳南，林維國(guó).某辦公寫字樓暖通空調(diào)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[J].山西建筑，2007，33(12)