蘇海東 朱巖純 胡程科 葉圣旗

2022 年3 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》明確提出，進(jìn)一步加快城鎮(zhèn)綠色建筑改造工程，要求建筑工程、裝修工程全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，注重建筑裝修的低碳性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性。我國各地都在部署綠色建筑發(fā)展規(guī)劃，綠色技術(shù)與建筑暖通設(shè)計(jì)的結(jié)合成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。通過采用綠色技術(shù)科學(xué)設(shè)計(jì)建筑物的暖通系統(tǒng)，保證暖通系統(tǒng)、設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，能夠有效降低對自然資源的消耗，減少污染物的排放，從而落實(shí)相關(guān)政策的要求。為了實(shí)現(xiàn)建筑暖通設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性，本文分析了低碳背景下我國對建筑暖通設(shè)計(jì)的新要求和綠色技術(shù)的工藝體系，提出綠色技術(shù)在建筑暖通設(shè)計(jì)中的使用途徑，促進(jìn)綠色建筑工程的實(shí)施。

1 綠色技術(shù)與暖通系統(tǒng)概述

1.1 綠色技術(shù)

綠色技術(shù)是各種先進(jìn)技術(shù)與高新科技結(jié)合的產(chǎn)物，是具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)以及可循環(huán)利用等特點(diǎn)的先進(jìn)技術(shù)的統(tǒng)稱，常見的包括屋頂花園與垂直綠化、室內(nèi)照明節(jié)能設(shè)計(jì)、新風(fēng)系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等。綠色技術(shù)種類如圖1 所示。綠色技術(shù)的出現(xiàn)與我國低碳環(huán)保政策的實(shí)施密切相關(guān)，更與全球變暖、自然資源面臨枯竭等大背景密切關(guān)聯(lián)，其運(yùn)用目的是為了保護(hù)自然環(huán)境，避免人類活動破壞自然生態(tài)系統(tǒng)，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)的力量實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。

圖1 綠色技術(shù)種類

1.2 暖通系統(tǒng)

暖通是建筑的重要組成部分，主要涵蓋供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)3 個(gè)方面。其中，供暖是暖通系統(tǒng)的重要板塊之一，主要通過暖通設(shè)備以人工的方法轉(zhuǎn)換外界能源，向室內(nèi)提供熱量，滿足室內(nèi)的溫度需求，為人們提供供暖服務(wù)；通風(fēng)系統(tǒng)則是通過安裝與設(shè)計(jì)通風(fēng)裝置，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的可循環(huán)，保證室內(nèi)空氣清新，減少室內(nèi)二氧化碳、有毒氣體的留存；空氣調(diào)節(jié)是通風(fēng)系統(tǒng)的延伸，是在通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上優(yōu)化與處理室內(nèi)空氣。同時(shí)，暖通系統(tǒng)的自動化裝置會根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)與工作，創(chuàng)造滿足人們生產(chǎn)、生活和科學(xué)試驗(yàn)的空氣環(huán)境[1]。目前，市面上常用的暖通系統(tǒng)設(shè)備主要由空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、空氣處理系統(tǒng)以及制程排氣系統(tǒng)等組成，這些系統(tǒng)功能往往通過中央空調(diào)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)，不同子系統(tǒng)發(fā)揮著不同的作用，中央空調(diào)系統(tǒng)作業(yè)流程圖如圖2 所示。。

圖2 暖通系統(tǒng)的作業(yè)邏輯

2 低碳背景下我國對建筑暖通設(shè)計(jì)的新要求

（1）低碳環(huán)保。目前，我國各地為了響應(yīng)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》的號召，陸續(xù)出臺了許多建筑裝修政策，對建筑暖通設(shè)計(jì)提出了新規(guī)定、新要求。其中，主要提出暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃遵循低碳、環(huán)保的原則。要求使用具有綠色環(huán)保、節(jié)能減排等功能的暖通產(chǎn)品，在供暖、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)上降低能耗與污染物排放，減少有害氣體的排出，并通過暖通系統(tǒng)的智能化調(diào)節(jié)裝置處理空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)，使其按照經(jīng)濟(jì)、低碳、環(huán)保的指標(biāo)運(yùn)行[2]。

（2）節(jié)能減排。節(jié)能減排是我國對工業(yè)產(chǎn)品、建筑裝修產(chǎn)品的主要要求。一是節(jié)約資源，如暖通設(shè)備的運(yùn)行應(yīng)降低對電能、水能的過度消耗，節(jié)約水、電資源；二是優(yōu)化處理暖通系統(tǒng)的排放物，降低對空氣環(huán)境的污染，同時(shí)減少熱量的排出，保證碳達(dá)標(biāo)[3]。

（3）可循環(huán)利用。資源可循環(huán)利用不僅關(guān)系著暖通設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，更關(guān)系著對空氣環(huán)境、自然資源的保護(hù)。目前，很多生產(chǎn)廠商都通過在暖通系統(tǒng)中加入資源循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)暖通系統(tǒng)內(nèi)部的資源可循環(huán)利用。例如，進(jìn)行建筑暖通設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用余熱循環(huán)技術(shù)和熱能回收技術(shù)在暖通系統(tǒng)內(nèi)部建立資源循環(huán)機(jī)制，這樣暖通設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會回收自身產(chǎn)生的熱量，通過余熱循環(huán)裝置、熱能回收裝置將排放的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苜Y源，實(shí)現(xiàn)了資源的可循環(huán)利用，不僅有效降低能耗，還避免了排放物、熱量對空氣環(huán)境的不良影響。

（4）經(jīng)濟(jì)安全。由于暖通設(shè)計(jì)的目的是滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)的需要，因此設(shè)計(jì)時(shí)還要注重暖通設(shè)備使用的經(jīng)濟(jì)性與安全性。暖通設(shè)備運(yùn)行過程中涉及電源消耗、資源費(fèi)用支出，暖通系統(tǒng)要堅(jiān)持以人為本的原則，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)降低資源損耗和成本支出，提高經(jīng)濟(jì)效益[4]。

3 低碳背景下綠色技術(shù)在建筑暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用途徑

3.1 太陽能技術(shù)

低碳背景下，綠色技術(shù)在建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要保證實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可充分運(yùn)用太陽能技術(shù)，其在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展了很長時(shí)間且有效運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，對于加熱裝置，通過在暖通系統(tǒng)中增設(shè)太陽能處理板塊與集成裝置，利用太陽能板存儲陽光熱量，再使用熱量傳輸裝置將熱量供給加熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽能的利用。又如，在暖通系統(tǒng)外部增設(shè)太陽能收集板，將太陽能的熱量收集板固定在向陽的地方，并根據(jù)建筑的面積大小、結(jié)構(gòu)和布局選擇光伏發(fā)電項(xiàng)目的大小與占地面積。另外，“太陽能+輔助電源”的能源供給模式可通過太陽能板吸收與轉(zhuǎn)化太陽能量，以滿足室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的用電需求，而在遇到雨天或陰天時(shí)則通過其他設(shè)備輔助整個(gè)暖通系統(tǒng)的供電，實(shí)現(xiàn)太陽能與其他能源的結(jié)合，降低電能損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也提高了能源節(jié)約的效果[5]。

3.2 變頻技術(shù)

變頻技術(shù)作為一種常見的綠色節(jié)能技術(shù)種類，被廣泛運(yùn)用到電氣設(shè)備中，其工作原理就是利用變頻工藝計(jì)算電氣設(shè)備的供電頻率與實(shí)際供電負(fù)荷，得出電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的供電需求量，再通過變頻裝置調(diào)節(jié)供電源，優(yōu)化負(fù)載，達(dá)到降低功耗、高效利用資源、減少電量損耗及延長設(shè)備使用壽命的目的。變頻技術(shù)在暖通系統(tǒng)中的應(yīng)用要點(diǎn)如下。

一是嚴(yán)格遵循《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ 50-052-2020）中的取值范圍規(guī)定，界定變頻器的智能探測值范圍，保證變頻器正常、精準(zhǔn)檢測與控制；二是根據(jù)暖通設(shè)備的獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)置各個(gè)分單元的變頻器，例如，分別在供暖系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)以及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中安裝變頻器，通過變頻器控制各子系統(tǒng)裝置，并根據(jù)暖通設(shè)備的實(shí)際供電需求調(diào)節(jié)電壓負(fù)載，達(dá)到節(jié)能減排的目的；三是在設(shè)定變頻器頻率時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照我國相關(guān)電氣設(shè)備的相關(guān)規(guī)范實(shí)施，最大程度發(fā)揮變頻技術(shù)的作用[6]。

3.3 綠色材料技術(shù)

目前，國內(nèi)建筑暖通設(shè)計(jì)領(lǐng)域大多從暖通設(shè)備的技術(shù)或裝置入手，達(dá)到低碳環(huán)保、節(jié)能減排的目的。綠色材料的運(yùn)用一直是容易忽略的重點(diǎn)，目前我國對綠色材料技術(shù)方面的運(yùn)用仍然處于探索階段。根據(jù)國內(nèi)外的做法，綠色材料技術(shù)在暖通設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)施工成本與暖通設(shè)備的供應(yīng)需求選擇合適的材料。例如，在運(yùn)用制冷劑時(shí)盡量少用哈龍、氟利昂，可以選擇R410A，其為國際公認(rèn)的新型環(huán)保制冷劑，與傳統(tǒng)材料相比不僅制冷（暖）的效率更高，而且不會損傷空調(diào)裝置，有利于優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的制冷（熱）性能。該材料運(yùn)用過程中排放出的氣體不會破壞臭氧層，具有穩(wěn)定、無毒、性能優(yōu)越以及環(huán)保等特點(diǎn)，是一種較好的綠色材料。又如，暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，使用吸濕性聚合物材料能夠很好地吸收暖通系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能，并配合能源回收裝置存儲余熱[7]。

3.4 能源分析與循環(huán)利用技術(shù)

目前，在國內(nèi)建筑工程暖通設(shè)計(jì)中，最受歡迎的能源循環(huán)利用技術(shù)包括熱能回收技術(shù)和余熱循環(huán)技術(shù)。這兩種技術(shù)的邏輯機(jī)制均建立在能源分析工藝上，通過自動化、智能化設(shè)備判定暖通系統(tǒng)的熱量，回收與再利用暖通設(shè)備排放的熱量，達(dá)到資源可循環(huán)使用的目的。例如，對于熱能回收技術(shù)，暖通設(shè)備安裝時(shí)可以在暖通系統(tǒng)內(nèi)部增設(shè)余熱循環(huán)裝置，并通過該裝置回收暖通設(shè)備產(chǎn)生的熱量，自動轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枨蟮哪茉?。又如，余熱循環(huán)技術(shù)主要是在暖通設(shè)備中加入廢氣渦輪系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝置會回收采暖設(shè)備和空調(diào)中未充分利用的熱能，并將其傳輸給其他設(shè)備，如將空調(diào)的制冷系統(tǒng)余熱傳輸給新風(fēng)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)暖通余熱的內(nèi)循環(huán)，提高暖通設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能環(huán)保性[8]。

4 結(jié)語

暖通設(shè)計(jì)中，應(yīng)用綠色建筑技術(shù)的核心便是如何使暖通空調(diào)系統(tǒng)最大程度實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保效果。熱能回收技術(shù)和余熱循環(huán)技術(shù)都是綠色節(jié)能技術(shù)的主要組成部分，將其運(yùn)用至建筑暖通設(shè)計(jì)中有利于提高暖通系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)資源的可循環(huán)利用。同時(shí)，在明確建筑暖通設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，可通過太陽能技術(shù)、變頻技術(shù)、綠色材料技術(shù)、能源分析與循環(huán)利用技術(shù)的分析運(yùn)用實(shí)現(xiàn)綠色技術(shù)和暖通設(shè)計(jì)的結(jié)合，從而促進(jìn)建筑裝修工程的綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保。