綠色建筑中暖通空調(diào)設(shè)計探析

吳志勇

【摘要】近年來，隨著全球氣候的不斷變暖，人們越來越關(guān)注能源和環(huán)境問題，綠色建筑應(yīng)運而生，而綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計更是直接關(guān)系到綠色建筑的質(zhì)量。本文結(jié)合綠色建筑的內(nèi)涵與設(shè)計理念，詳細(xì)分析了綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計的原則，并進(jìn)一步提出提高暖通空調(diào)設(shè)計質(zhì)量的措施。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計

1 綠色建筑的概述

說到綠色，人們首先想到的是“生機、活力”，從一般意義上講，綠色建筑是將象征生機與活力的綠色賦予建筑，從而將生態(tài)環(huán)境與建筑聯(lián)系起來。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的要求，在發(fā)展社會經(jīng)濟時，需要將地球資源和環(huán)境的承載能力考慮在內(nèi)，因此，綠色建筑的內(nèi)涵包括自然化與持續(xù)化兩個方面，或者可以直接將綠色建筑理解為自然、健康和節(jié)能。而作為一種高耗能的產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)想要實現(xiàn)綠色化，不僅需要考慮節(jié)能與治污的問題，還需要將健康考慮在內(nèi)，做到“以人為本”。

綠色建筑的出現(xiàn)是為了實現(xiàn)人與自然、建筑的和諧發(fā)展，因此，在進(jìn)行健康、舒適的居住環(huán)境的創(chuàng)造時，需要對自然環(huán)境的使用和破壞進(jìn)行控制。至于綠色建筑的設(shè)計理念，主要包括三個方面：一是太陽能、風(fēng)能等自然資源的利用，可以減少空調(diào)的使用；二是在選擇建設(shè)材料時，需要將材料使用的合理性考慮在內(nèi)，努力使資源實現(xiàn)可再生或者再利用；三是根據(jù)地理條件，綠色建筑需要進(jìn)行太陽能發(fā)電、供暖以及風(fēng)能發(fā)電等裝置的設(shè)置，實現(xiàn)天然可再生資源的充分利用。

實際上，綠色建筑對于設(shè)計人員的要求比較高，特別是與暖通空調(diào)設(shè)計有關(guān)的人員，需要掌握的知識很多，項目的設(shè)計思路需要從經(jīng)濟、環(huán)保和節(jié)能等高度進(jìn)行把握，能夠熟練運用各種空調(diào)節(jié)能技術(shù)，并對其進(jìn)行不斷更新，需要掌握系統(tǒng)模擬、流體力學(xué)等相關(guān)工具，了解數(shù)控原理等。

2 暖通空調(diào)設(shè)計需遵循的原則

2.1節(jié)省原則

所謂節(jié)省原則，指的是對使用材料的節(jié)約和能源利用的節(jié)省，它所針對的并不只是簡單的個別部分，還將投資過程中原材料的采購及其運輸?shù)荣M用的節(jié)省包括在內(nèi)，涉及的環(huán)節(jié)更是從制冷機、水泵到風(fēng)機等系統(tǒng)。而新型的綠色建筑中，暖通空調(diào)的相關(guān)設(shè)計還需要對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行完善，還要格外重視室內(nèi)照明與整體建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

2.2回用原則

這里所說的回用，指的是對暖通空調(diào)的整體系統(tǒng)或者局部零件的再次回用。通常來說，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的零件相對獨立，可以進(jìn)行拆卸，如果某單獨零件，如管材等非運轉(zhuǎn)部件，在長期使用中發(fā)生損壞，就可以單獨對這些部件進(jìn)行拆卸、清洗、維修或者保養(yǎng)等，從而促進(jìn)零件的再回收利用。

2.3廣回收原則

所謂的廣回收原則，是指對整體系統(tǒng)或者零部件的廣泛回收。與上文所提到的回用原則不同的是，材料與零件的回收并不具有籠統(tǒng)性，而是需要分門別類，對零件和材料進(jìn)行系統(tǒng)回收，比如，統(tǒng)一回收報廢后的暖通空調(diào)系統(tǒng)的管道設(shè)備及其相關(guān)零件。

3 暖通空調(diào)綠色設(shè)計措施

3.1 節(jié)約能源及資源的利用

在進(jìn)行綠色建筑的暖通空調(diào)設(shè)計時，需要將現(xiàn)有資源和環(huán)境保護(hù)考慮在內(nèi)，在經(jīng)濟和技術(shù)條件的支持下，盡可能地選擇太陽能、風(fēng)能等可再生、衛(wèi)生和蘊藏量無限的能源，并將其用于暖通空調(diào)的冷熱源設(shè)計中。同時，通過建筑內(nèi)部系統(tǒng)的研究，對資源的利用方式進(jìn)行合理選擇；最好選用符合綠色建筑整體設(shè)計理念的設(shè)備，這樣的設(shè)備運行效率通常比較高，可以達(dá)到節(jié)能的目的，而變頻技術(shù)在送風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用同樣可以節(jié)約能源。

3.2 保持良好的自然環(huán)境

自然環(huán)境的健康與舒適，是綠色建筑追求的主要目標(biāo)之一。因此，在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計時，需要格外注意自然環(huán)境，保持其良好性，具體地，需要在生產(chǎn)和使用過程中選用綠色材料，最大程度地避免對環(huán)境有污染作用的材料，或者帶有輻射性危害人體的材料。另外，盡可能地提升室內(nèi)空氣質(zhì)量，通過最佳供暖設(shè)備的選擇和使用，減少噪音以及震動等其他污染。同時，保證外圍環(huán)境中空氣、水源以及土壤的潔凈性，發(fā)揮樹木以及水防風(fēng)、遮陰和蓄水的作用，避免不良的自然環(huán)境對建筑的損害。

3.3 改進(jìn)建筑熱工性能

與熱工性能相關(guān)聯(lián)的是氣密性、保溫性以及遮陽性等，熱量的散發(fā)則多依靠維護(hù)結(jié)構(gòu)完成，因此建筑的熱量傳遞速度會隨著體形系數(shù)的增大而提高；通過門窗制作的加強和安裝精度的提高，可以減少空氣的滲透，降低能耗。而百葉窗的設(shè)置則可以減緩因方位差異所造成的太陽輻射差異引發(fā)的影響。想要提高建筑的熱工性能，需要對室內(nèi)的熱濕環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和平衡，最大程度地減少暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗的能量。在建筑熱工性能中運行熱濕環(huán)境的研究成果和控制方法，并將舒適性作為評價指標(biāo)，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，保證調(diào)控的有效性和準(zhǔn)確性，在彌補傳統(tǒng)控制方法不足的同時，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3.4 充分利用綠色材料

根據(jù)現(xiàn)代的暖通空調(diào)設(shè)計，HCFCs（含氫氯氟烴）、halons（哈龍）以及CFCs（氟利昂）等制冷劑，由于對臭氧層等破壞已經(jīng)被禁止使用，同時石棉類保溫材料因為對人體有害也被禁止使用。因此，在進(jìn)行綠色建筑暖通設(shè)計時，應(yīng)該盡可能選擇可以重復(fù)使用或者可以進(jìn)行回收利用的材料，包括保溫、密封以及管道材料等。另外，材料的選擇應(yīng)該盡可能就地取材，避免境外材料的選擇，這是因為就地取材可以降低成本、減輕材料運輸對環(huán)境的危害，并在一定程度上拉動相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

3.5 地源熱泵

地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用，無論是供熱還是制冷都具備明顯的優(yōu)勢，如經(jīng)濟性和節(jié)能性。與空氣熱源泵相比，地源熱泵系統(tǒng)由于只對土壤溫度有影響，并不會引發(fā)地面下沉的現(xiàn)象，也不會影響地下水位和水質(zhì)，目前可以將其稱為最成熟的取熱和散熱方式，對環(huán)境具有比較小的影響。實際上，地下土壤溫度發(fā)生變化的根本原因是豎直埋管換熱器的存在，它一般位于地下三十米到一百米之間。冬季時，供熱的實現(xiàn)需要依靠熱交換器和地泵，地泵通過前者提取地下的熱量，同時使地埋管周圍的土壤溫度下降；夏季時，仍是通過地泵實現(xiàn)地上和地下的能量轉(zhuǎn)換，并進(jìn)一步實現(xiàn)地埋管周圍溫度的升高。由此可見，地埋管換熱器的性能在一定程度上與溫度的高低有關(guān)系，只有吸收和排放的熱量處于均衡狀態(tài)，才不會影響換熱器的性能和地源熱泵的運作，因此十分適用于冬夏熱量相當(dāng)或者冬冷夏熱的地區(qū)；而由于炎熱地區(qū)排放的熱量以及寒冷區(qū)域的吸收的熱量都因為過大，會使得冷熱負(fù)荷失衡，進(jìn)而導(dǎo)致熱泵耗能過多，工作效率過低。為了實現(xiàn)熱量的均衡，保證熱泵系統(tǒng)運行的高效性，可以在寒冷地區(qū)利用太陽能為空調(diào)系統(tǒng)增設(shè)輔助設(shè)備，從而實現(xiàn)熱量的提供，此時可以將太陽能和地源熱泵串聯(lián)或者并聯(lián)，實現(xiàn)聯(lián)合運行，最大程度地滿足采暖需求；在溫暖的地方則可以通過串聯(lián)的方式，將冷卻塔和地源熱泵聯(lián)合起來，實現(xiàn)部分負(fù)荷的分擔(dān)，并在夜間帶走土壤中積蓄的熱量，以此保證熱泵的性能，實現(xiàn)降溫的目的。

4 總結(jié)

總而言之，作為人類生存的基本條件，建筑同樣是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是對人類文明發(fā)展和進(jìn)步的體現(xiàn)。綠色建筑的出現(xiàn)可以提高居住環(huán)境的健康性和舒適性，有利于資源的節(jié)約和污染的減少。而作為綠色建筑設(shè)計的重要組成部分，暖通空調(diào)的設(shè)計直接關(guān)系到綠色建筑的質(zhì)量，因此應(yīng)該對暖通空調(diào)設(shè)計予以充分的重視，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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