張彥龍

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030001）

0 引言

中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展是一個(gè)良好態(tài)勢(shì)，但是也帶來(lái)了能源短缺的危機(jī)。為了應(yīng)對(duì)能源短缺帶來(lái)的挑戰(zhàn)，走出一條“綠色”發(fā)展道路。暖通空調(diào)工程涵蓋了供暖設(shè)計(jì)和通風(fēng)?？照{(diào)系統(tǒng)、供暖、通風(fēng)及空調(diào)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量后期能耗影響極為明顯。暖通設(shè)計(jì)綠色化可以降低居民生活開(kāi)支、降低能耗，還能保護(hù)環(huán)境資源，提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。

綠色發(fā)展建筑已然成為建筑業(yè)的必然趨勢(shì)。利用可再生能源，尊重客觀規(guī)律，都是人們做到與自然和諧相處的可行之道。暖通空調(diào)是建筑功能的一部分，也應(yīng)遵循綠色發(fā)展，堅(jiān)定不移推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，逐步降低空調(diào)對(duì)環(huán)境的損害，實(shí)現(xiàn)高效利用現(xiàn)有能源。

1 綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1.1 設(shè)計(jì)過(guò)程不準(zhǔn)確不科學(xué)

首先，設(shè)計(jì)過(guò)程不夠準(zhǔn)確和科學(xué)，工程設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量不理想；其次，沒(méi)有結(jié)合安裝地點(diǎn)實(shí)際情況開(kāi)展，設(shè)計(jì)出的空調(diào)未能滿足實(shí)際的環(huán)境需求，不具備應(yīng)有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)不足

整個(gè)工程設(shè)計(jì)會(huì)涉及許多內(nèi)容。設(shè)計(jì)暖通空調(diào)整體方案時(shí)，設(shè)計(jì)方案缺乏系統(tǒng)性，實(shí)用性不足，損害了整個(gè)工程的綜合設(shè)計(jì)效果。

2 綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者提出以下內(nèi)容作為綠色建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)所遵循的原則。

2.1 綠色環(huán)保原則

在制造空調(diào)時(shí)，為了方便后期維修管理工作，以及為了減少產(chǎn)生垃圾，應(yīng)該選擇可回收、可循環(huán)利用、可以廢物利用的材料。暖通空調(diào)的材料應(yīng)盡量選用綠色環(huán)保、可以回收的材料。應(yīng)把保護(hù)環(huán)境作為設(shè)計(jì)暖通空調(diào)的首要原則，把空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行對(duì)環(huán)境造成的損害降至最低，降低空調(diào)的能耗，緩解空調(diào)造成的污染問(wèn)題[2]。

2.2 降低能耗原則

降低能耗在綠色設(shè)計(jì)理念中占有重要地位，貫穿整個(gè)理念全部過(guò)程。協(xié)調(diào)空調(diào)系統(tǒng)和建筑空間，首先應(yīng)該降低整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的能耗。為了讓空調(diào)系統(tǒng)布局更加科學(xué)合理，讓取暖、制冷效果更佳，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮建筑布局和使用情況，以此為基礎(chǔ)去合理配置資源。

2.3 循環(huán)原則

在綠色設(shè)計(jì)理念下，循環(huán)回收再利用是重要基礎(chǔ)。首先，體現(xiàn)在回收材料上；其次，體現(xiàn)在空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中如何循環(huán)利用能源。最后，為了降低材料成本，要根據(jù)空調(diào)使用周期來(lái)回收利用剩余資源，以及實(shí)現(xiàn)二次利用廢棄材料。

3 綠色建筑暖通設(shè)計(jì)

3.1 節(jié)能方法

為了節(jié)省能源，綠色建筑暖通空調(diào)可以采取的途徑多種多樣。為了實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能，綠色建筑領(lǐng)域已廣泛運(yùn)用回收排風(fēng)熱量、水蓄熱蓄冷技術(shù)、變風(fēng)量系統(tǒng)等手段，這些技術(shù)也是目前許多新的節(jié)能技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。與過(guò)去的空調(diào)技術(shù)比較，現(xiàn)代的暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)把更多重點(diǎn)放在了舒適性、節(jié)能性和靈活性三者的相互協(xié)調(diào)。例如，大中型辦公樓為了有效減少用電負(fù)荷并且提高電力利用效率，可以采用區(qū)域供熱供暖或者集中吸收式制冷，也可以將建筑外區(qū)設(shè)為獨(dú)立熱泵單位，并且其他有效措施來(lái)改善窗戶之間的熱環(huán)境。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能系統(tǒng)的更新和改造，夜間用電和風(fēng)力蓄熱，也可以利用建筑結(jié)構(gòu)蓄熱蓄冷技術(shù)、冰蓄熱技術(shù)，和高溫相變材料實(shí)現(xiàn)夜間的室內(nèi)制冷和制熱。此外，要讓室內(nèi)環(huán)境和空氣質(zhì)量進(jìn)一步優(yōu)化，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，改善空氣流量，也能達(dá)到良好的節(jié)能效果。關(guān)于空調(diào)裝置輸送系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，為了降低運(yùn)輸耗電量，保證空調(diào)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，可以通過(guò)增加送風(fēng)系統(tǒng)的水量、溫差和風(fēng)量，使用制冷劑重力循環(huán)制冷和制熱也是有效途徑。在改善氣流方面，為了增加室內(nèi)換氣次數(shù)，維持室內(nèi)空氣新鮮，可以采用置換通風(fēng)、噴射誘導(dǎo)性送風(fēng)等技術(shù)手段。有一點(diǎn)需要注意，為了提高暖通空調(diào)的性能，高效、合理利用太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等可再生能源是可行之道。

3.2 能源供應(yīng)模式

城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展，必須要優(yōu)化暖通空調(diào)的能源供應(yīng)模式，以解決城市能源供應(yīng)短缺的問(wèn)題。首先，燃?xì)膺@種清潔能源熱值很高。為了緩解城市電力供應(yīng)短缺的問(wèn)題，燃?xì)饪梢宰鳛榭照{(diào)能源，新的能源供應(yīng)模式也可以應(yīng)用到整個(gè)空調(diào)工程的設(shè)計(jì)中來(lái)；其次，為了滿足居民制冷和供熱需求，需要加快建設(shè)集中供冷供熱系統(tǒng)，并通過(guò)管網(wǎng)交付給用戶使用。最后，需要有效提高供暖和制冷的質(zhì)量與效率，保證空調(diào)系統(tǒng)可靠穩(wěn)，為供暖用戶提供更多選擇余地，減少市場(chǎng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)建設(shè)過(guò)程中要整合燃?xì)夂碗娏Y源，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的格局。

3.3 智能化發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)暖通空調(diào)整體設(shè)計(jì)中的智能化是綠色建筑暖通空調(diào)智能化設(shè)計(jì)主要的主要內(nèi)容。智能循環(huán)和集熱器來(lái)控制系統(tǒng)能夠在太陽(yáng)光照相同時(shí)轉(zhuǎn)換更多太陽(yáng)能，這是太陽(yáng)能節(jié)能技術(shù)智能化。在陽(yáng)光缺乏時(shí)，為了防止熱能散失，可以將太陽(yáng)能加熱方式自動(dòng)切換為燃?xì)廨o助加熱。另外，可以把利用低位熱量向高位熱量的傳遞用于實(shí)現(xiàn)地源熱泵技術(shù)的智能化之中。在低溫條件下，通過(guò)智能地源熱泵技術(shù)可以根據(jù)氣溫將地下熱能傳到地面；相應(yīng)的，在高溫度條件下，需要通過(guò)降低建筑整體溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)冬暖夏涼。此時(shí)，智能地源熱泵技術(shù)將地面熱能輸送到地下。為了有效降低能耗，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，建筑夜間積累下來(lái)的冷能可以轉(zhuǎn)換到用電高峰期予以有效釋放，從而解決用電高峰期間電力供應(yīng)緊張的問(wèn)題，這是智能冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。為了降低能耗，提高暖通空調(diào)整體效率，可采用變風(fēng)量系統(tǒng)和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整綠色建筑暖通空調(diào)的送風(fēng)靜壓和風(fēng)量，并且通過(guò)改進(jìn)定量模擬功能和現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳匹配[2]。

3.4 地源熱泵技術(shù)

地源熱泵是一種空調(diào)系統(tǒng)，可以利用地?zé)豳Y源供暖和制冷。熱泵機(jī)組吸收室內(nèi)熱量，傳遞給地源，可以讓用戶在夏天感受到?jīng)鏊?；熱泵機(jī)組吸收地上熱量，將其轉(zhuǎn)到用戶室內(nèi)，可以在冬季給用戶帶來(lái)溫暖。地源熱泵技術(shù)利用了可再生能源，污染排放量比空氣源熱泵更小，環(huán)境效益較高。采用地源熱泵系統(tǒng)制冷時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換循環(huán)并實(shí)現(xiàn)制冷效果，壓縮機(jī)會(huì)對(duì)制冷劑做功。制冷劑蒸發(fā)會(huì)吸收空氣中的熱量，制冷劑在此過(guò)程中凝結(jié)，流經(jīng)循環(huán)水路吸收制冷劑中的熱量，再經(jīng)換熱系統(tǒng)釋放到地源。地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行制熱時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)制熱效果，壓縮機(jī)對(duì)制冷劑做功，制冷劑沿反方向流動(dòng)，通過(guò)外部傳熱系統(tǒng)吸收來(lái)自地面的熱量，吸收循環(huán)水路中的熱量，制冷劑冷凝，使制冷劑中的熱量釋放進(jìn)入空氣循環(huán)。

3.5 優(yōu)化冰蓄冷系統(tǒng)

通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，夜間用電低谷時(shí)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)冷能，白天用電高峰時(shí)制冷機(jī)組實(shí)現(xiàn)釋放冷氣，有效降低了空調(diào)使用高峰時(shí)的電網(wǎng)負(fù)荷，具備很高的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，且安裝和改裝工作非常簡(jiǎn)單。冰蓄冷技術(shù)節(jié)約運(yùn)行成本的方法能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷平衡。此技術(shù)可以極大改善蓄冷能力。同時(shí)，為了節(jié)省能源，要對(duì)儲(chǔ)水容量和蓄冰容量做出合理的配置。夜間冰蓄冷系統(tǒng)節(jié)能效果較好，COP較高，冷卻效率即使偏低，整個(gè)系統(tǒng)也能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。低溫送風(fēng)時(shí)，為了有效減少風(fēng)機(jī)動(dòng)能損失，減少能源消耗，冷水溫度應(yīng)降為 1～4℃。

3.6 自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是被動(dòng)通風(fēng)方式。設(shè)計(jì)綠色建筑暖通空調(diào)時(shí)，應(yīng)該考慮采用這種方式，具有改善室內(nèi)空氣的功能，能夠讓室內(nèi)環(huán)境更加舒適。為了降低風(fēng)阻來(lái)讓自然通風(fēng)效果更佳，可以通過(guò)建筑朝向、平面和剖面設(shè)計(jì)來(lái)利用風(fēng)壓效應(yīng)，這就是風(fēng)壓通風(fēng)。利用空氣溫差形成的密度差并引發(fā)壓力差，壓力帶動(dòng)氣流，這就是熱壓通風(fēng)。因此，為了實(shí)現(xiàn)熱壓通風(fēng)，可以在室內(nèi)頂部設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)開(kāi)口、設(shè)立多重縱向高度空間等手段。

3.7 太陽(yáng)能節(jié)能技術(shù)

人們選擇和使用綠色能源時(shí)，太陽(yáng)能是一個(gè)非常重要的選項(xiàng)，它直接來(lái)自太陽(yáng)上發(fā)生的核聚變反應(yīng)。目前，可以利用取之不盡的太陽(yáng)能，這樣能源危機(jī)就能得到大大緩解，環(huán)境污染也會(huì)隨之減少。太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)包括集熱器和循環(huán)控制系統(tǒng)：前者是換熱水箱，是不可缺少的采暖設(shè)備；后者由溫度控制系統(tǒng)、家用熱水系統(tǒng)等等組成。太陽(yáng)能節(jié)能技術(shù)通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)處理接收到的熱能，熱量進(jìn)入換熱水箱，為換熱水箱內(nèi)的水加熱，并將熱水輸送到地暖系統(tǒng)為室內(nèi)供熱。由于集熱器沒(méi)有加熱功能，由于陰雨天陽(yáng)光匱乏，還可以增加其他輔熱手段（例如使用燃?xì)庠睿?。太?yáng)能永不枯竭，至少在太陽(yáng)幾十億年的壽命期間不會(huì)枯竭，因此太陽(yáng)能是能源應(yīng)用的理想之選。

3.8 信息技術(shù)

暖通空調(diào)運(yùn)行期間，需要了解整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的能耗處在什么水平，并且分析能源與熱源損耗。可以通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬模型來(lái)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)功能。首先，用三維模型展示需要消耗的電能，當(dāng)成綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的依據(jù)，明確設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是什么，保障空調(diào)系統(tǒng)水循環(huán)在較高質(zhì)量水平。有關(guān)部門要采取措施，引入這種體現(xiàn)綠色理念和系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，助力綠色建筑暖通設(shè)計(jì)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，綠色建筑作為建筑領(lǐng)域不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢(shì)，能夠有效減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)綠色建筑廣泛應(yīng)用發(fā)展，也是推動(dòng)社會(huì)生態(tài)文明建設(shè)的引擎。綠色建筑的暖通空調(diào)改善了空氣循環(huán)和空氣質(zhì)量，維護(hù)了用戶的身心健康、把用戶生活水平提高到了更高高度[3]。