吳躍升

（北京建筑大學(xué)，北京100044）

綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計

吳躍升

（北京建筑大學(xué)，北京100044）

結(jié)合項目實踐對綠色建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計做了分析和總結(jié),闡明了暖通空調(diào)設(shè)計的重要作用，提出了增量成本控制方法與關(guān)鍵技術(shù)策略選擇組合,對暖通空調(diào)設(shè)計在申請綠色建筑認證中的作用進行了綜合分析評價。

暖通空調(diào)；綠色建筑；增量成本

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.024

1 引言

現(xiàn)代社會正面臨著嚴重的空間、環(huán)境與能源危機。城市空間日益緊張，生活環(huán)境日漸惡化，而常規(guī)能源已然走向枯竭。在此背景下，“綠色建筑”逐步為人們所認識。綠色建筑即“在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材)、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑?！?/p>

綠色建筑能切實節(jié)約有限的資源，減少CO2的排放，提高建筑品質(zhì)，降低建筑日常運營費用，對建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，促進建筑業(yè)節(jié)能減排，提升房地產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)品競爭力具有重要意義。

筆者所在公司開發(fā)的某住宅項目，位于北京市大興區(qū)，臨近即將建設(shè)的首都第二機場，區(qū)位優(yōu)勢明顯。項目周邊配套完善豐富，交通便利，環(huán)境優(yōu)美，戶型設(shè)計考究，具備較好的綠色建筑基礎(chǔ)條件。自2013年起，公司將綠色建筑設(shè)計、申報標識作為設(shè)計管理的重點之一，組織業(yè)內(nèi)知名的中國建筑科學(xué)研究院等單位，整體研究技術(shù)策略，精心設(shè)計，全力將本項目打造成真正綠色宜居的居住者家園。在設(shè)計過程中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計起到了至關(guān)重要的作用。

2 綠色建筑總體目標

該項目要達到的綠色建筑具體目標是：達到《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2006），（以下簡稱《標準》）規(guī)定的三星級要求，獲得綠色建筑三星級的標識。申報范圍為地塊住宅部分（含地下范圍），項目規(guī)模：總建筑面積約9.7×104m2，其中：地上建筑面積7.4×104m2,地下建筑面積2.3×104m2。

2.1 綠色建筑評價范圍

《標準》的評價范圍主要涉及下列6個方面，評價指標也從這6個方面推出：

1）節(jié)地與室外環(huán)境；

2）節(jié)能與能源利用；

3）節(jié)水與水資源利用；

4）節(jié)材與材料資源利用；

5）室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量；

6）運營管理。

從上面可以看到，《標準》中對綠色建筑的評價角度是全方面、全專業(yè)的，甚至還將運營管理都涵蓋進去，而不僅僅是設(shè)計評價，這也是《標準》的特色之一。對其中每個方面的要求，都分為控制項、一般項和優(yōu)選項。

6個評價方面中，除了“節(jié)水、節(jié)材”兩方面與暖通空調(diào)設(shè)計關(guān)系較?。▽嶋H上也有關(guān)聯(lián)），其他方面都與其設(shè)計內(nèi)容相關(guān)，并且影響較大?？梢娕照{(diào)設(shè)計在綠色建筑設(shè)計中的重要性。

按《標準》中規(guī)定，綠色建筑應(yīng)滿足所有控制項的要求，并按滿足一般項數(shù)和優(yōu)選項數(shù)的程度，劃分為三個等級。表1為綠色住宅建筑的相關(guān)要求。

表1 綠色建筑（住宅）星級評價指標項一覽表

依據(jù)《標準》，項目擬達到住宅建筑三星級標準，即需控制項要求全部滿足(表1中沒有列出)；一般項要求各部分滿足規(guī)定的項數(shù)；同時還需滿足優(yōu)選項不低于5項。

3 綠色建筑的暖通空調(diào)技術(shù)措施（策略）

3.1 概述

為達到國家綠色建筑三星級標準要求，需要采取的暖通空調(diào)技術(shù)措施有很多。本著經(jīng)濟適用、實施性強的原則，我們與綠建咨詢單位、建筑設(shè)計單位進行多輪探討，確定了一系列必選技術(shù)措施，下面列選一些著眼于暖通空調(diào)系統(tǒng)的重點技術(shù)項部分做詳細論述（為論述方便，以下按主要評價指標分類加以說明）。

3.2 場地的室外熱工環(huán)境

3.2.1 住區(qū)風環(huán)境有利于冬季室外行走舒適及過渡季、夏季的自然通風（4.1.13一般項）

自然通風雖然是被動式設(shè)計，但也是廣義通風系統(tǒng)設(shè)計需要重點關(guān)注的。這也是與常規(guī)的通風設(shè)計不同之處。此項的判別主要依靠風環(huán)境模擬計算。通過采用CFD（Computational FluidDynamics，計算流體力學(xué)）的方法對建筑周圍的風環(huán)境狀況進行建模、模擬評價，主要分析冬季風速風壓的舒適性和過渡季避免通風死角。

通過模擬設(shè)計計算，得出各項指標均能滿足基本要求。

圖1是春季1.5m高度小區(qū)內(nèi)風速流線，圖2是冬季小區(qū)建筑迎風面風壓分布

圖1 春季1.5m高度小區(qū)內(nèi)風速流線

3.2.2 住區(qū)室外日平均熱島強度不高于1.5℃（4.1.12一般項）

此項的判定實際上也需要熱環(huán)境模擬計算。鑒于北京干旱、少降水、河流湖泊不多的區(qū)域現(xiàn)狀，此項作了放棄。

事實上合理地放棄某種不易實現(xiàn)的評價指標也是一種策略，對于成本投入過大、技術(shù)上難于實現(xiàn)的指標要果斷拋棄。

圖2 冬季小區(qū)建筑迎風面風壓分布

3.3 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

3.3.1 客廳、臥室、書房外窗開啟面積不小于房間地板面積的5%（4.5.4室內(nèi)環(huán)境控制項），臥室、起居室和廚房的窗地比不低于1/7

此項是針對戶內(nèi)采光通風效果提出的必須滿足項，事實上在《建筑采光設(shè)計標準》《住宅設(shè)計規(guī)范》等國標中也都有相關(guān)規(guī)定。

住宅戶型優(yōu)先設(shè)計便于組織有效的自然通風，為室內(nèi)提供充足的新風。開窗方式平開內(nèi)倒式窗，開窗位置形成穿堂風。穿堂通風可有效避免單側(cè)通風中出現(xiàn)的進排氣流參混、短路、進氣氣流不能充分深入房間內(nèi)部等缺點。采光通風狀況見圖3。

圖3 窗地比及外窗開口面積計算示意圖

這項策略看似是建筑專業(yè)應(yīng)該核算的，但對其效果評判實際應(yīng)該通過暖通空調(diào)專業(yè)對氣流組織進行評估。這足以表明綠色建筑的實現(xiàn)需要各專業(yè)的密切合作。

3.3.2 采用地板采暖與浮筑樓板相結(jié)合，有效降低樓板撞擊聲聲壓（4.5.3室內(nèi)環(huán)境控制項）

此項措施高于一般設(shè)計要求。本項目采取低溫熱水輻射方式采暖，樓板墊層厚于通常做法，即便如此，樓板撞擊聲隔聲效果也不能滿足《標準》要求。因此我們采取了既能達到節(jié)能標準又能達到隔聲要求的辦法：結(jié)合地板采暖設(shè)置浮筑樓板，將浮筑樓板的浮筑層和地板采暖結(jié)合起來，即將原地板采暖構(gòu)造的30mm厚聚苯板增加為40mm厚聚苯板，既作為絕熱層又兼做浮筑層，再在其上鋪設(shè)加熱水管，然后澆注細石混凝土墊層，再做面層，將浮筑層沿側(cè)墻向上貼約100mm，以避免聲橋。這種做法能將樓板的撞擊聲壓級降到70dB以下，獲得良好的隔聲、減震效果。

這項措施是對暖通設(shè)施的1個巧妙利用，既保證了隔熱效果，又提高了隔聲標準。

3.4 節(jié)能與能源利用

3.4.1 外圍護結(jié)構(gòu)—外墻保溫構(gòu)造

根據(jù)《標準》第4.2.1條“住宅建筑熱工設(shè)計和暖通空調(diào)設(shè)計符合國家批準或備案的居住建筑節(jié)能標準的規(guī)定。”及第4.2.10條“采暖或空調(diào)能耗不高于國家批準或備案的建筑節(jié)能標準規(guī)定值的80%”，本項目提高了墻體保溫標準。因項目地處北京，按照北京市《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》（DB 11/891—2012）對居住建筑進行節(jié)能設(shè)計，節(jié)能率為75%，即可滿足該項要求。具體做法為：100mmXPS聚苯板（3層以上涂料飾面）或100mm巖棉板（首、2層干掛石材）。

此外，設(shè)計過程中特別注意了熱（冷）橋。陽臺、雨篷、挑檐和女兒墻是常見的容易產(chǎn)生熱橋的區(qū)域，構(gòu)造設(shè)計時特別注意了盡量讓保溫層閉合。不采暖地下室上部地板及不采暖樓梯間隔墻上均設(shè)置保溫層。外窗四周的外側(cè)墻面粘貼保溫層，外門窗縫隙使用密封材料進行可靠密封。圖4為典型節(jié)點做法示意。

圖4 非封閉陽臺節(jié)點做法示意

這些保溫節(jié)能措施，保證了采暖、通風系統(tǒng)的節(jié)能效果。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性，很大程度上需要高效能的圍護結(jié)構(gòu)。

3.4.2 亮點技術(shù)：無動力風帽

衛(wèi)生間的排風采用無動力風帽，以改善排氣效果，減少通風能耗。無動力風帽是利用室外自然風及熱壓原理，室內(nèi)外空氣溫差形成的氣流使扇葉高速旋轉(zhuǎn)，在通風管道上部形成負壓，加大管道的排風能力，從而使排煙道的混濁空氣排出。它解決了共用排煙道因自然風力和氣壓的強弱而帶來的不穩(wěn)定性和阻力損失，同時，可以借助外界風力加快風帽的運轉(zhuǎn)，加大煙道內(nèi)的排煙，減小了整個排煙氣系統(tǒng)的阻力。

無動力風帽應(yīng)具有防雨、防雪、防倒風的功能，維修與保養(yǎng)方便，安裝簡單。圖5是無動力通風帽安裝示意圖。

圖5 無動力通風帽安裝示意圖

3.5 暖通空調(diào)系統(tǒng)“綠色”設(shè)計要點

3.5.1 地板采暖系統(tǒng)應(yīng)分環(huán)路設(shè)置溫控閥，分室設(shè)置溫控器，實現(xiàn)分室溫控（4.5.9室內(nèi)環(huán)境一般項）

此項旨在增強室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)功能，以達到節(jié)約能源的目的。事實證明，臥室、客廳等居住空間有不同的采暖溫度需求，老人、小孩和中青年人對適宜溫度的要求有明顯差異。為此目的，本項目各主要居住房間地板采暖分環(huán)路布置加熱管，各環(huán)路上加裝溫控閥門，室內(nèi)設(shè)置溫控器控制各環(huán)路上溫控閥門，以實現(xiàn)分室溫控；各環(huán)路加熱管的長度應(yīng)盡量接近，利于水利平衡。如圖6所示。

圖6 分室溫控做法

3.5.2 集中采暖系統(tǒng)的熱水循環(huán)泵的耗電輸熱比應(yīng)滿足《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ 26—2010的要求（4.2.5節(jié)能一般項）

此項也需根據(jù)設(shè)計計算書進行驗算，驗算依據(jù)下列公式：

本項目住宅部分選擇低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)，設(shè)計熱負荷Q=3274.6kW，選擇2臺水泵，2用1備，水泵揚程H=30m，流量G=150m3/h，水泵設(shè)計工作點效率ηb=0.85，A=0.003858，B=20.4，室外主干線∑L=498.5m，α=0.0115。

循環(huán)水泵耗電輸熱比限值EHRmax計算：

結(jié)論：EHR=0.010011＜EHRmax=0.01008，滿足要求。

3.5.3 太陽能熱水系統(tǒng)，小區(qū)中50%以上的住戶應(yīng)采用太陽能熱水系統(tǒng)提供生活熱水（必須滿足4.2.11節(jié)能優(yōu)選項）

此項技術(shù)策略針對本項目具體情況，同時依據(jù)《北京市太陽能熱水系統(tǒng)城鎮(zhèn)建筑應(yīng)用管理辦法》文件綜合考慮，在項目住宅部分全部區(qū)域采用了太陽能生活熱水系統(tǒng)。系統(tǒng)型式為集中集熱分戶換熱/輔助加熱。這種系統(tǒng)提高了集熱效率，便于物業(yè)統(tǒng)一管理，同時供水效果較好，可以同時滿足7棟10層住宅及2棟9層住宅共645戶大部分的生活熱水。

3.6 運營管理

運營管理主要為申報綠色運營標識使用，設(shè)計階段不作

為評價指標。但為了體現(xiàn)技術(shù)的整體性和連續(xù)性，本項目在設(shè)計階段也為運營和施工預(yù)設(shè)了良好的實現(xiàn)條件，以期進一步獲得運營標識。

運營管理方面，對于綠色建筑的運營管理，即是通過物業(yè)的運營過程和運營系統(tǒng)來提高綠色建筑的質(zhì)量、降低運營成本和管理成本、節(jié)省建筑運行中的各項消耗（包括能源和人力消耗）。在綠色建筑中，運營管理主要通過物業(yè)管理工作來體現(xiàn)。從綠色建筑全壽命周期來說，運營管理是保障綠色建筑性能，實現(xiàn)綠色建筑各項設(shè)計指標，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、綠化及保護環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。運營管理部分的評價主要涉及物業(yè)管理（節(jié)能、節(jié)水與節(jié)材管理）、綠化管理、垃圾管理、智能化系統(tǒng)管理等方面。

《標準》中住宅建筑運營管理指標共有12項，與暖通空調(diào)相關(guān)的主要是計量、自動控制、設(shè)備管道維修。

3.6.1 智能化系統(tǒng)的設(shè)置需滿足國家相關(guān)標準以及《居住區(qū)智能化系統(tǒng)配置與技術(shù)要求》CJ/T174中的基本配置要求（4.6.2運營管理一般項）

智能化居住區(qū)是現(xiàn)代生活不可或缺的必選條件之一。本項目主要從滿足居住者公共服務(wù)的角度出發(fā)，對小區(qū)智能化方面的熱計量、采暖通風設(shè)備自動控制作了基本配置。

本技術(shù)策略也是基于建設(shè)智能化小區(qū)作出的基礎(chǔ)配置要求。

3.7 結(jié)語

從以上分析可以看出，綠色建筑技術(shù)是屬于“錦上添花”式的技術(shù)體系，其中的技術(shù)標準在常規(guī)的設(shè)計規(guī)范標準中也會常常遇到，只是規(guī)范的角度和目標不盡相同?！稑藴省分械囊话沩椇蛢?yōu)選項，通常是高于常規(guī)設(shè)計規(guī)范標準的，在實施過程中必然導(dǎo)致出現(xiàn)增量成本，這一點正是綠色建筑設(shè)計建造過程中需要重點考慮決策的問題。

此外，運營管理和施工管理在一般性的規(guī)范標準中很少要求，而在《標準》中則詳細規(guī)范了各種標準要求，這也體現(xiàn)了綠色建筑設(shè)計建造過程中的全局視角和整體性，是《標準》中的一大特色。

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對綠色建筑的實現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。通過上述技術(shù)策略體系的建立和設(shè)計過程植入，將會保證項目設(shè)計建筑的“綠色”屬性，真正地實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計和建造。

4 綠色建筑自評估判定和申報

4.1 項目自評估

在申報綠色建筑標識過程中，項目的自評估是很重要的一環(huán)。根據(jù)咨詢單位提供的《綠色建筑咨詢報告》，整理出申報綠色三星級設(shè)計標識的全部技術(shù)自評估指標，通過是否滿足條文來判定三星級申報所需指標數(shù)量。

通過對綠色建筑技術(shù)判定表的對照分析，可以較為直觀地看到項目綠色技術(shù)的采納、未采納和不必參評情況，便于綠色技術(shù)體系的建立，整體反映項目采納的綠色技術(shù)策略。

表2為本項目綠色評價指標項評估總體情況，通過匯總，表明項目整體可達到綠色三星設(shè)計標準。

表2 綠色指標項評估結(jié)果

由表2可見，綠色指標項評估中，“節(jié)地、節(jié)能、室內(nèi)環(huán)境和運營管理”幾方面大都與暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計密切相關(guān)。

4.2 申報評審

綠色建筑申報評審是獲得綠色建筑設(shè)計標識的很重要一環(huán)。依據(jù)“評估判定表”和評估結(jié)果，項目委托中建院制作了綠色建筑申報匯報文件，于2014年3月專家會進行評審。會上組織與會專家統(tǒng)一進行項目申報綠建評審，各位專家對項目的綠色技術(shù)尤其是暖通空調(diào)技術(shù)運用情況做了充分肯定，認可各個團隊做出的努力。

2014年6月，項目正式取得住建部頒發(fā)的綠色建筑三星級設(shè)計標識。

5 關(guān)于增量成本

在我國現(xiàn)階段，設(shè)計建造綠色建筑一般會帶來增量成本，這是制約綠色建筑發(fā)展的一大重要因素。增量成本也是影響本項目綠色技術(shù)運用的重要因素。項目伊始，結(jié)合規(guī)劃及建筑方案，我們組織綠色建筑咨詢單位、設(shè)計院、公司成本部門共

同探討各項綠色技術(shù)的成本實施代價，通過綜合比較制定合理技術(shù)方案，同時,注意統(tǒng)計增量成本項，對項目的增量成本做了估算。由于北京市執(zhí)行一般國標和地方標準要求較高，在這個高起點上，增量成本相對較低，大致在50元/m2左右。

表3是綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)項增量成本概況。

表3 綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)項增量成本概況

表3中帶*項是與暖通空調(diào)設(shè)計直接相關(guān)的。由表3也可看出，設(shè)計選擇恰當?shù)呐照{(diào)系統(tǒng)，在控制綠色建筑增量成本方面也有重大意義。

6 結(jié)語

綠色建筑作為近年來行業(yè)內(nèi)的熱門話題，其評價標準、技術(shù)手段和研究題目層出不窮，除了國家標準《綠色建筑評價標準》，地方例如天津等城市都出臺了諸如《中新天津生態(tài)城綠色建筑評價標準》及相關(guān)細則?？梢哉f技術(shù)體系比較豐富規(guī)范。然而就整個房地產(chǎn)市場而言，真正設(shè)計建造成國家星級尤其是三星級（最高星級）的綠色建筑的項目并不多。這種現(xiàn)象一方面跟宣傳力度不夠有關(guān)，另一方面跟消費者的認同度也有關(guān)系。

在此背景下，眾美集團勇于開拓，將綠色建筑作為房地產(chǎn)產(chǎn)品創(chuàng)新的重要技術(shù)手段。筆者有幸作為本項目的綠色設(shè)計組織者和負責人，組織協(xié)調(diào)咨詢單位、設(shè)計單位、總包單位和集團各個部門，對項目綠建設(shè)計、優(yōu)化、實施過程中竭盡全力，但也遇到了很多困難。本著提升項目附加值、突破創(chuàng)新的信念下，大家迎難而上，千方百計想盡一切辦法解決困難和問題。也幸而遇見了各個單位、部門的優(yōu)秀同仁，大家集思廣益，迸發(fā)出創(chuàng)造力的火花。

在綠色建筑的設(shè)計過程中，暖通空調(diào)系統(tǒng)作為至關(guān)重的一環(huán)，其主導(dǎo)地位越來越凸現(xiàn)。事實上，在國外的綠色建筑評價標準中，比如英國的BREEAM和美國LEED認證體系，"節(jié)能、能源利用“方面的評分權(quán)重相當高，這在公共建筑中更為明顯，而這方面主要依靠暖通空調(diào)的良好設(shè)計來實現(xiàn)。在我國，新版《綠色建筑評價標準》已于2015年1月正式修訂實施，新標準也采用了國際上流行的評分方式，其中節(jié)能這一部分，居住建筑和公共建筑分別占到了0.24和0.28的權(quán)重；而諸如”室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量"部分與暖通空調(diào)設(shè)計的關(guān)系也相當密切。

本項目于2013年開始設(shè)計，綠色咨詢設(shè)計同步進行；2014年6月正式獲得國家綠色三星級設(shè)計標識；2016年，根據(jù)公司經(jīng)營籌劃目標，該項目將繼續(xù)爭評綠色運營標識。通過這個項目的實踐，筆者深刻體會到，綠色建筑在我國方興未艾，無論從技術(shù)水平、施工及材料設(shè)備產(chǎn)業(yè)化、綠色建筑產(chǎn)品提供商等等與國外相比還有一定差距，尚需要各行各業(yè)的共同努力。從暖通空調(diào)部分設(shè)計出發(fā)，一定要朝著高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適健康的設(shè)計目標努力。

隨著新標準的更新、改進，暖通空調(diào)設(shè)計者在做綠色建筑設(shè)計過程中角色日漸重要，不僅要對自身知識理解透徹，還要對相關(guān)建筑、結(jié)構(gòu)、景觀、電氣等多專業(yè)觸類旁通、協(xié)調(diào)配合，才能把設(shè)計做好，使得綠色建筑真正發(fā)揮功效和作用，得到業(yè)主認可，獲得技術(shù)水平的提高。作為從事建筑和房地產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)人員，有責任為國家綠色事業(yè)的發(fā)展盡綿薄之力。

【1】GB/T 50378—2006綠色建筑評價標準[S].

【2】DB/T 29-192—2009中新天津生態(tài)城綠色建筑評價標準[S].

【3】住建部，中國建筑標準設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施 節(jié)能專篇（建筑/暖通空調(diào)·動力）[M].北京：中國計劃出版社，2009.

【4】李巍，葉青，趙強.英國BREEAM可持續(xù)社區(qū)評價體系研究[J].生態(tài)城市與綠色建筑，2014年春季刊：90-96.

The HVAC Design of Green Building

WU Yue-sheng
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044,China)

Accordingtotheappliedproject,inthispapertheHVACsystemdesignofgreenbuildingiscategorized.Thesignificanteffectof HVAC design isgiven and the technology are summarized,furthermore,the controlling factors for incremental cost and the details of key tech-strategyaresuggested.Atlast,basedonabove,theHVACdesigntothegreenbuildingauthenticationisanalyzedandappraised.

HVAC;greenbuilding;incrementalcost

TU831；TU832

B

1007-9467（2016）07-0102-06

2016-02-23

吳躍升（1976～），男，河北唐山人，高級工程師，從事項目管理研究（電子信箱）wu_ele@263.net。