綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)與設(shè)計方法

嚴(yán)偉民　陳卓

摘 要：基于資源的節(jié)約，再利用，回收的綠色建筑，以及開發(fā)利用可再生資源等幾個方面，要求綠色建筑節(jié)能中，暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)具有上述特點(diǎn)。暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展推動了建筑能源消耗的減少，促進(jìn)了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；綠色建筑；節(jié)能技術(shù)

引言

暖通空調(diào)的主要功能包括：采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)這三個方面，縮寫HVAC。在建筑能耗里，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑能耗的26%-52%。暖通空調(diào)領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)對有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，節(jié)能減排及化解能源供求矛盾。具有良好應(yīng)用的前景。

1 暖通空調(diào)的能耗分析

建筑樓宇的暖通空調(diào)系統(tǒng)對環(huán)境的溫度、濕度、通排風(fēng)是通過交換形式完成的。建筑能耗中的暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，主要表現(xiàn)在：

首先，受到環(huán)境系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計與選型、運(yùn)行維護(hù)與管理以及各種技術(shù)配置與能效比未能合理有效使用等的影響，都會使實(shí)際能耗升高，能量使用效率及能費(fèi)比下降。

其次，建筑物內(nèi)實(shí)際空氣環(huán)境的冷熱質(zhì)量及其變化因素的存在，也會影響到暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計運(yùn)行質(zhì)量。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

根據(jù)建筑樓宇現(xiàn)場環(huán)境的具體情況和用戶的要求，通過合理配置新風(fēng)溫度、建筑環(huán)境內(nèi)部溫度和房間溫度設(shè)定值，采用冷熱量回收、濕熱轉(zhuǎn)換等方式合理運(yùn)行暖通空調(diào)以達(dá)到節(jié)省能源，從而提高能源的使用效益的目的。

（1）在暖通空調(diào)工程中發(fā)展蓄冷（熱）技術(shù)，其節(jié)能的意義在于：采取將一部分高峰電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷（移峰填谷）?？梢蕴岣甙l(fā)電廠的一次能源利用率；一定程度的緩解電力緊張。對于用戶來說，由于實(shí)行分時電價政策，可節(jié)省電費(fèi)開支，降低運(yùn)行費(fèi)用。

暖通空調(diào)節(jié)能采用蓄冷（熱）空調(diào)系統(tǒng)，蓄冷（熱）系統(tǒng)包含：蓄冷（熱）設(shè)備、制冷（熱）設(shè)備、連接管路、控制系統(tǒng)。蓄冷（熱）空調(diào)系統(tǒng)包括：蓄冷（或熱）系統(tǒng)、空調(diào)及循環(huán)控制系統(tǒng)。主要依靠直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC），實(shí)現(xiàn)自控。

暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能DDC控制器技術(shù)的應(yīng)用，其主要控制功能有：a.將實(shí)際的提供的冷凍水溫度與回水溫度及回水流量進(jìn)行比較，計算得出冷凍水系統(tǒng)的冷負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際冷負(fù)荷及最佳的節(jié)能狀態(tài)（冷凍水供回水溫度為12/6度），決定投入運(yùn)行的制冷機(jī)組及相關(guān)設(shè)施的數(shù)量。b.投入運(yùn)行的冷凍水泵采用雙機(jī)備用機(jī)制，DDC控制器結(jié)合制冷機(jī)組及有關(guān)水泵的運(yùn)行時間累計，每次啟動累積時間最少的一臺制冷機(jī)組及水泵運(yùn)行，補(bǔ)足需要的冷凍水量，以實(shí)現(xiàn)冷（熱）蓄能。且在設(shè)備故障情況不中斷，延長設(shè)備使用壽命的效果。

（2）根據(jù)建筑物內(nèi)環(huán)境設(shè)定溫度以及控制回風(fēng)和新風(fēng)的風(fēng)比例，運(yùn)用空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組最佳啟?？刂破鳎嬎闩照{(diào)開/關(guān)的最佳時間及起動次數(shù)、運(yùn)行時間累計，通過節(jié)能DDC控制器技術(shù)應(yīng)用提升節(jié)能效益：a.根據(jù)建筑物內(nèi)環(huán)境要求，實(shí)時調(diào)節(jié)合適的新風(fēng)閥和回風(fēng)閥開度。停機(jī)時回風(fēng)閥全開，新風(fēng)閥全關(guān)。b.冷凍水閥與風(fēng)機(jī)聯(lián)動控制，新風(fēng)溫度接近室內(nèi)溫度設(shè)定時，盡量引入新風(fēng)，風(fēng)機(jī)停時，冷凍水閥自動關(guān)閉。c.空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)總管上設(shè)溫度傳感器，其所測風(fēng)溫與設(shè)定值比較后，輸出電信號，調(diào)整回水管比例積分電動調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)水流量，保證回風(fēng)溫度在設(shè)定的波動范圍內(nèi)。

采用通排風(fēng)余熱采集回收技術(shù)的熱回收裝置，使建筑物內(nèi)暖通空調(diào)隨季節(jié)氣候環(huán)境變化合理實(shí)時調(diào)節(jié)。

室外新風(fēng)溫度低于（或高于）建筑物內(nèi)暖通空調(diào)通排風(fēng)溫度，室外新風(fēng)含濕量低于（或高于）排風(fēng)含濕量，應(yīng)用安裝在通排風(fēng)出口的熱交換器，通過排風(fēng)和新風(fēng)各自的通道進(jìn)行分別間接接觸以達(dá)到換熱取能效果；利用熱回收裝置及通排風(fēng)余熱收集技術(shù)，來預(yù)熱和加濕新風(fēng)（或利用余冷來預(yù)冷新風(fēng)，降低新風(fēng)溫度和濕度）。

（3）采用循環(huán)熱源提取的熱泵技術(shù)。熱泵技術(shù)的運(yùn)用，其優(yōu)勢在于：通過規(guī)模化地利用江河湖海、城市污水、工業(yè)污水、地下土壤或空氣，實(shí)現(xiàn)獲取低溫?zé)崮艿姆绞降亩鄻踊?；利用獲取的低溫?zé)崮懿⒓右赞D(zhuǎn)化，這種運(yùn)用能通過少量不可再生的能源將大量的低溫?zé)崃刻嵘秊楦邷責(zé)崃?，是目前最?jié)省一次能源（即煤、石油、天然氣等）的供熱系統(tǒng)；在一定條件下既可供熱，也可用以制冷，即一套設(shè)備兼作熱源和冷源。

熱泵技術(shù)具有很好的節(jié)能效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

例如：采用從地下水水源中獲取熱能的熱泵技術(shù)。即，采用熱泵從抽取的地下水中收集并獲取熱量，之后，再將水回灌到地下。這種技術(shù)在應(yīng)用中受到地下水文地質(zhì)條件的限制，應(yīng)用條件及場所有很大的局限性。

采用土壤源熱泵技術(shù)。即，將循環(huán)工質(zhì)通入地下埋管，構(gòu)成與土壤間所形成的循環(huán)工質(zhì)換熱器。根據(jù)季節(jié)的不同及季節(jié)的轉(zhuǎn)換，通過這一換熱器從地下取熱（或冷），成為熱泵的熱（或冷）源；實(shí)現(xiàn)冬存夏用或夏存冬用。

采用污水源熱泵技術(shù)。即，收集城市污水中所能提取的熱量，綜合利用污水處理過程中所收集的熱能充當(dāng)熱源，從而解決城市供暖用熱并有效提高其效費(fèi)比。

由于能夠有效地降低一次能源消耗，因而可以減少C0氣體和其它燃燒產(chǎn)生的污染物的排放。

（4）采暖、空調(diào)系統(tǒng)在絕大部分時間內(nèi)，實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計熱（冷）負(fù)荷，其所使用的水和空氣作為熱量和冷量的載體，其流量也是隨著負(fù)荷的變化而變化。暖通空調(diào)領(lǐng)域變流量技術(shù)的運(yùn)用，可以根據(jù)不同的季節(jié)、以及在一天之內(nèi)不同的時段的變化，使暖通空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)地滿足經(jīng)常變化的負(fù)荷要求，從而最大限度的節(jié)省能耗。

暖通空調(diào)在熱水供暖系統(tǒng)、循環(huán)冷凍水、冷卻水系統(tǒng)以及通排風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用改變系統(tǒng)動力的變流量技術(shù)，可以極大改善暖通空調(diào)的能耗，有利于節(jié)能和環(huán)保，有較好的經(jīng)濟(jì)性。

（5）綠色建筑節(jié)能要求在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括屋頂、外墻、門窗等） 中使用綠色建材作為保溫、隔熱材料以節(jié)約能源。可以減少基本建筑材料的用量，減輕圍護(hù)結(jié)構(gòu)的自重，而且在保證建筑物的室內(nèi)空氣品質(zhì)的同時，采用自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度的新型墻體材料，可以大幅度節(jié)能降耗，推動建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 加強(qiáng)暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計

對于綠色建筑來說，應(yīng)對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、氣候、資源等以及建筑物內(nèi)部暖通空調(diào)的運(yùn)行應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，加強(qiáng)暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計。

（1）綠色建筑在溫度及濕度調(diào)節(jié)運(yùn)行、循環(huán)通排風(fēng)等的能耗，要求對選擇的暖通空調(diào)的通風(fēng)氣流、溫度、濕度及其環(huán)境影響等，運(yùn)用模擬軟件進(jìn)行分析，要有最佳的節(jié)能方式。

（2）暖通空調(diào)整體的設(shè)計質(zhì)量在很大程度上取決于空氣系統(tǒng)控制水平。設(shè)計調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的能量損耗，使其與室內(nèi)的濕熱環(huán)境參數(shù)、人體對濕熱的感受指標(biāo)保持平衡，最大限度的實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約。

（3）選擇正確的暖通空調(diào)的冷熱源系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，對綠色建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備的能耗，冷熱源節(jié)能系統(tǒng)事關(guān)重大。充分利用比如太陽能、風(fēng)能、地?zé)?、水能等可再生資源，在暖通空調(diào)設(shè)計中，在基于保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，通過置換式送風(fēng)、低溫送風(fēng)系統(tǒng)，并結(jié)合冷輻射吊頂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

（4）對于置換式送風(fēng)系統(tǒng)來說，主要采用：背景空調(diào)送風(fēng)與個人空調(diào)桌面送風(fēng)相結(jié)合的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；適用于全部空間內(nèi)所有空調(diào)的地板送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；置換式的頂送頂回的循環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

在綠色建筑中實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效效費(fèi)比的綜合設(shè)計占據(jù)重要的位置。充分應(yīng)用暖通空調(diào)，不僅保證暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，同時，對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究開發(fā)和運(yùn)用是建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，這些技術(shù)的合理應(yīng)用，一定能為建筑節(jié)能做出貢獻(xiàn)。