董圓圓

20 世紀70 年代，石油危機的爆發(fā)，人們才認識到以犧牲環(huán)境為代價的高速社會發(fā)展史難以繼續(xù)。耗用自然資源最多的建筑產業(yè)必須改變發(fā)展模式，走可持續(xù)發(fā)展道路。在2003 年8 月發(fā)布的《綠色奧運建筑評估體系》中，提出綠色建筑就是為人類提供健康、舒適的工作、居住、活動的空間，同時實現(xiàn)最高效的利用資源、最低限度地影響環(huán)境的建筑物。也就是說，在建筑壽命期限內，最大限度地節(jié)省資源，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。

在我國，建筑行業(yè)的能耗占到社會總能耗的1/3，而在建筑行業(yè)里，暖通空調專業(yè)的能耗占到建筑總能耗的1/2 多，暖通空調系統(tǒng)的廣泛應用，已使其成為建筑能耗大戶。在世界性能源緊張的今天，降低暖通空調的能耗對建筑節(jié)能有著重要的意義。

一棟建筑要進行暖通空調設計的時候，其建筑的圍護結構的傳熱特性、室外氣象參數(shù)及周圍熱濕環(huán)境都已成為定值，不可改變，而這些恰恰是影響暖通空調系統(tǒng)能耗的部分主要因素。為此我國建設部于2001 年制定并頒布了《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》，要求新建建筑通過采用保溫隔熱性能更好的圍護結構材料以及采用高能效比的采暖空調設備，在保證室內同等熱環(huán)境指標的前提下，與未采取節(jié)能措施前相比，采暖空調能耗節(jié)約50%。在此基礎上進行暖通空調的設計，室內設計參數(shù)及空調作用方式、系統(tǒng)各設備自身的性能和效率、空調系統(tǒng)整體的性能和系統(tǒng)運行方式以及運行管理情況等因素對節(jié)能效果就顯得更為重要了。

（1）方案選擇方面，設計暖通空調系統(tǒng)，應使其在高效經濟的狀況下運行，同時推廣使用可再生能源或低品位能源作為系統(tǒng)冷熱源。

在整個中央空調系統(tǒng)中，冷水機組的能耗占空調系統(tǒng)能耗的55%～65%，所以冷熱源方案的選擇將對整個空調系統(tǒng)的節(jié)能起很大的作用。選擇冷熱源要符合國家能源和環(huán)境政策、法規(guī)，還要注意地域優(yōu)勢，考慮天然可再生能源、低品位能源，比如太陽能、風能、地熱源、各種廢熱等。甚至建筑周邊環(huán)境也要關注，如有發(fā)電廠，要充分發(fā)揮發(fā)電廠的供熱技術?，F(xiàn)如今，冷熱源方案中可加入蓄熱蓄冷空調，即在用電低谷時段蓄冷蓄熱，供用電高峰空調使用。這樣能節(jié)省電費同時節(jié)省能源。在綠色建筑中，節(jié)能這個重頭任務，不僅是因為我國面臨能源緊缺的壓力，高能耗導致環(huán)境排放的壓力增大也是重要的因素。

目前，熱泵裝置技術的應用越來越廣泛，地源熱泵就是其中一項，地源熱泵技術是通過輸入少量的高品位能源（如電能），既可實現(xiàn)熱量從低溫熱源向高溫熱源的轉移。在冬季和夏季，分別將地熱能作為高溫熱源和低溫熱源，在冬季將地熱取出來用于采暖或熱水供應，在夏季將室內的熱量提取后釋放到地層中去。目前在自然界和工業(yè)生產中，存在大量的低品位熱源，儲藏于空氣、土壤、水，以及工業(yè)廢氣、廢水中，利用熱泵可以回收這些低品位熱源，產生高品位熱量來供應生產和生活之用。

冷熱回收技術可以使系統(tǒng)實現(xiàn)能源的最大限度利用。如空調系統(tǒng)排風的全熱回收器，夏季利用冷凝熱的衛(wèi)生熱水供應等，都是對系統(tǒng)冷熱的回收利用，顯著提高空調系統(tǒng)能源利用率。

（2）系統(tǒng)設計方面，提高系統(tǒng)控制水平，調整室內熱濕環(huán)境參數(shù)，盡可能降低空調系統(tǒng)能耗。

暖通空調系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)設計的優(yōu)劣直接影響其使用性能。系統(tǒng)在設計時均按最大負荷取值，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統(tǒng)各部分的設計不能適應部分負荷運行的要求，長期在高負荷狀態(tài)下運行，系統(tǒng)的能耗是很大的。另外新風系統(tǒng)應該能隨著室外氣象參數(shù)的變化改變新風量，以最大限度地縮短主機的開啟時間?？梢哉f空調系統(tǒng)的設計對系統(tǒng)的節(jié)能起著重要的作用。

傳統(tǒng)空調設計時一般以室內空氣為控制對象，也就是所說的工況設計，所有負荷取最大值，所有設備按最大負荷選取，但是這樣的結果使得一些空調房間夏季過冷冬季過熱，造成很大的浪費。如果可以按過程設計，以人的感覺為研究對象，室內溫度可以適當升高或者降低，這樣既讓人更舒適同時又節(jié)省了能量。

空調系統(tǒng)特別是舒適性空調系統(tǒng)對人體的作用是通過空氣溫度、濕度、風速、環(huán)境平均輻射溫度進行的，人體對環(huán)境的冷熱感覺是這些環(huán)境因素綜合作用的結果。以往的空調控制方式僅僅控制空氣的溫度濕度，顯然是不全面的，勢必帶來許多問題，如空調系統(tǒng)對人體的作用不直接、當環(huán)境變化時對環(huán)境的調控不迅速、人體感到不舒適。熱濕環(huán)境研究成果的應用，為我們采用新的控制方式方法提供了理論基礎。采用舒適性評價指標即體感指標作為空調系統(tǒng)的調控參數(shù)，如采用PMV 或SET 指標對空調系統(tǒng)進行調控，不僅可以解決傳統(tǒng)控制方法存在的弊病，而且可以實現(xiàn)大幅度的節(jié)能，據(jù)初步研究表明，采用這種控制方法可使空調系統(tǒng)在人體舒適的條件下節(jié)能30%左右。

（3）系統(tǒng)運行管理方面。

高效的運行管理制度對建筑節(jié)能起著很重要的作用，如果管理不善，將會造成較大地能源浪費?？照{系統(tǒng)的運行基本都是在部分負荷下進行，室外氣象參數(shù)也與設計不同，那么系統(tǒng)的運行工況和設計就是不同的。所以在設計時我們應注意，系統(tǒng)部分負荷運行時，系統(tǒng)和設備應可調，并能使系統(tǒng)和設備在部分負荷工況時在高效狀態(tài)下進行，避免“大馬拉小車”。當室外空氣的溫度或者焓值低于室內空氣時，要考慮盡量使用室外新風，這樣可以減少空調主機開啟的時間，因為一臺主機能耗一般是一臺新風機組能耗的幾倍甚至幾十倍，而此時新風的使用即降低了能耗，又對室內空氣品質得到保證，這也是所謂的過程設計的重要性了。同時，空調房間一般設有排風系統(tǒng)，排風的空氣參數(shù)與空調房間的室內空氣參數(shù)相仿，如果新風在送入之前可以與部分排風混合，吸收排風的冷量或者熱量，這樣就可做到部分能量的回收。間歇工作的空調通風系統(tǒng)，盡可能在預冷時采用循環(huán)風，不引入新風。人員數(shù)量變化大的系統(tǒng)，最熱月和最冷月的新風量應該根據(jù)人員需要自動控制新風入口閥門，調節(jié)新風量。過渡季節(jié)應盡量采用室外新風的自然冷卻能力，節(jié)省人工冷源的冷量。根據(jù)室外氣候的變化，合理設置被控制房間的溫度，避免夏季室內過冷，冬季室內過熱的現(xiàn)象。

在綠色建筑中節(jié)地、節(jié)材的任務在建筑建成之后就完成了，但節(jié)能、節(jié)水卻必須在建筑的全壽命期內的運行中體現(xiàn)，尤其是用能系統(tǒng)（包括采暖、空調、通風、照明、生活熱水、電梯等），建筑本身的壽命超過50 年，而其中的用能設備系統(tǒng)往往只有15～20 年的壽命，因此在壽命期內用能系統(tǒng)不僅要精心維護，而且要經歷數(shù)次更新、改造、升級。如果不能很好的運行維護，哪怕設計的再好，也不能達到節(jié)能的目的。

（4）改善建筑維護結構的保溫性能，采用新型節(jié)能舒適健康的空調方式也可對節(jié)能起一定的作用。

對于暖通空調系統(tǒng)而言，通過維護結構的傳熱量占總負荷很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過維護結構的傳熱量大小。所以國家節(jié)能規(guī)范中要求提高維護結構的保溫隔熱性能。

如前所述，影響人體熱舒適性的環(huán)境參數(shù)很多，不同的環(huán)境參數(shù)組合可以得到相同的熱舒適性效果，但不同的熱濕環(huán)境參數(shù)組合空調系統(tǒng)的能耗卻是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統(tǒng)的空調方式，通過加熱的室內空氣實現(xiàn)人體與環(huán)境的熱濕交換，就需要較高的空氣溫度，此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果我們根據(jù)熱濕環(huán)境的研究成果，改變傳統(tǒng)的空調方式，增加輻射熱（如低溫地板輻射采暖），此時所需要的空氣溫度將會顯著下降，一般l2～l4 度即可，而傳統(tǒng)方式設計溫度在l8～20 度，顯然后者比前者具有明顯節(jié)能效果。

暖通空調專業(yè)在綠色建筑領域發(fā)揮著重要作用，甚至是主導性作用，擔任能源工程師的職責。在建筑設計階段，能源工程師對建筑設計方案的節(jié)能效果進行定量評價；在暖通空調、照明、冷熱源等用能系統(tǒng)設計中，利用各種模擬分析工具進行深入分析，提出低成本、節(jié)能、運行可靠、最恰當?shù)南到y(tǒng)方案。