談暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

路 文 淵

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院,山西 太原　030024)

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談暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

路 文 淵

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院,山西 太原030024)

結(jié)合寒冷地區(qū)某兒科住院樓的布局和使用功能特點(diǎn)，根據(jù)供暖、通風(fēng)、空調(diào)、制冷和自控專業(yè)的相關(guān)規(guī)范要求，闡述了暖通空調(diào)技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，旨在建造出既滿足醫(yī)療使用要求，又符合節(jié)能環(huán)保理念的醫(yī)療建筑。

醫(yī)療建筑，暖通空調(diào)，綠色建筑，節(jié)能

1　概述

2014年4月，國家頒布了新的GB 50738—2014綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步明確了綠色建筑的定義、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，確立了我國以“四節(jié)一環(huán)保”為核心內(nèi)容的綠色建筑發(fā)展理論和評(píng)價(jià)體系，更好的貫徹執(zhí)行節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

該標(biāo)準(zhǔn)中明確定義“綠色建筑”為在建筑的全壽命期內(nèi)，最大限度的節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、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。綠色建筑的評(píng)價(jià)體系由節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、施工管理和運(yùn)營管理7類指標(biāo)組成，其中暖通空調(diào)專業(yè)在節(jié)能與能源利用和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量部分占據(jù)很大比例，本論文結(jié)合寒冷地區(qū)某兒科住院樓對(duì)暖通空調(diào)專業(yè)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及遇到的問題進(jìn)行探討。

伴隨我國就醫(yī)環(huán)境的改善和醫(yī)療技術(shù)的提高，醫(yī)療建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大大提高，醫(yī)療建筑的能耗也一直呈上升趨勢(shì)。對(duì)于醫(yī)療建筑，節(jié)能的前提是滿足醫(yī)療使用和衛(wèi)生要求下，采取相應(yīng)的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2　工程概況

山西某兒科住院樓地上8層，空調(diào)區(qū)總面積約為22 000 m2，1層和2層為收費(fèi)大廳、兒科診室、辦公室、餐廳和廚房，3層和4層為兒科住院部的病房、辦公室和相關(guān)醫(yī)療用房，4層～8層為醫(yī)生臨床培養(yǎng)基地，主要功能為示教室，宿舍和會(huì)議室。

該建筑夏季和冬季均為集中空調(diào)系統(tǒng)供冷和供暖，空調(diào)系統(tǒng)夏季冷源由制冷機(jī)房的兩臺(tái)制冷量均為1 400 kW的高效變頻直驅(qū)離心水冷機(jī)組提供，冬季熱源由集中供熱外網(wǎng)提供75 ℃/50 ℃熱水，經(jīng)制冷機(jī)房的水—水換熱器，換熱后供回水溫度為60 ℃/45 ℃。門診大廳、輸液大廳、多功能廳和餐廳采用一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)，冬、夏季均采用最小新風(fēng)比，回風(fēng)工況運(yùn)行，過渡季采用80%送風(fēng)量全新風(fēng)運(yùn)行；門診室、病房、辦公室、教室和宿舍采用新風(fēng)+風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)；廚房采用全空氣直流式空調(diào)系統(tǒng)，廚房熱加工間選用補(bǔ)風(fēng)式油煙排氣罩，同時(shí)在人員工作區(qū)域上部設(shè)置崗位送風(fēng)，經(jīng)平時(shí)排風(fēng)機(jī)排出。

3　綠色建筑設(shè)計(jì)措施

根據(jù)當(dāng)?shù)氐胤秸咭?，為推?dòng)本市“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的社會(huì)建設(shè)，由政府投資的國家機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、體育館等大型公共建筑應(yīng)當(dāng)按照綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)該項(xiàng)目要求應(yīng)能達(dá)到綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的二星級(jí)，下面結(jié)合實(shí)際工程的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的暖通空調(diào)專業(yè)的相關(guān)條文，對(duì)部分評(píng)分項(xiàng)條款進(jìn)行詳細(xì)闡述：

1)空調(diào)系統(tǒng)的冷源為兩臺(tái)高效變頻直驅(qū)離心水冷機(jī)組，其能效等級(jí)COP值為 6.31，滿足GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和DBJ 04—241—2013公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且提高幅度大于6%；冬季熱源由集中供熱外網(wǎng)提供75 ℃/50 ℃熱水，經(jīng)制冷機(jī)房的水—水換熱器，換熱后供回水溫度為60 ℃/45 ℃。

2)經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，空調(diào)冬季供暖的熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵耗電輸熱比為EHR-a=0.005 46<0.005 63，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的單位耗功率(Ws)，兩管制系統(tǒng)風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量置耗功率不大于0.3，普通機(jī)械通風(fēng)風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量置耗功率不大于0.27，空調(diào)冷水系統(tǒng)循環(huán)水泵耗電輸冷比為ECR-a=0.025 6<0.02 6，滿足GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等的有關(guān)規(guī)定。

3)該工程中的大空間均采用全空氣系統(tǒng)，一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)冬、夏季均采用最小新風(fēng)比，回風(fēng)工況運(yùn)行，過渡季采用80%送風(fēng)量全新風(fēng)運(yùn)行，并將排風(fēng)機(jī)與新風(fēng)閥聯(lián)動(dòng)。

4)采取措施降低供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)能耗：

a.建筑主體部分，1層～8層房間區(qū)分南北朝向和東西分環(huán)，風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)的水系統(tǒng)供、回立管分設(shè)，新風(fēng)系統(tǒng)分為左右兩個(gè)，減小風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)半徑；制冷機(jī)房的分集水器共分為四個(gè)分支，服務(wù)區(qū)域分別為：風(fēng)機(jī)盤管，空氣處理機(jī)組，潔凈空調(diào)，專家周轉(zhuǎn)房四個(gè)區(qū)域；

b.整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)冷凍水側(cè)和冷卻水側(cè)循環(huán)泵均采用同步變頻技術(shù)和加減機(jī)技術(shù)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和保護(hù)水泵及主機(jī)設(shè)備安全，達(dá)到最大的節(jié)能效果;系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)開啟一臺(tái)泵，一臺(tái)主機(jī)，且水泵頻率預(yù)置為主機(jī)最小流量對(duì)應(yīng)頻率，隨著負(fù)荷加大，主機(jī)調(diào)整功率滿足供水溫度，而循環(huán)泵則提高頻率滿足回水溫度；加機(jī)時(shí)，首先將水泵流量調(diào)整到加機(jī)后主機(jī)所需的最低流量，連鎖兩臺(tái)水泵開啟，該過程需要一定時(shí)間完成，以確保流量變化率滿足要求，減機(jī)過程與此相反進(jìn)行；

c.空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)均采用變頻技術(shù)，且供、回水系統(tǒng)每層分支處和空氣處理機(jī)組處安裝相應(yīng)的水力平衡閥門，空調(diào)系統(tǒng)的一次回風(fēng)空氣處理機(jī)組風(fēng)機(jī)采用變頻控制，1層～8層的數(shù)字化分體式能量回收機(jī)組的新風(fēng)和排風(fēng)機(jī)組聯(lián)動(dòng)、變頻控制。

5)1層～8層的數(shù)字化分體式能量回收機(jī)組的新風(fēng)和排風(fēng)機(jī)組聯(lián)動(dòng)、變頻控制，通過乙二醇溶液進(jìn)行液體回收排風(fēng)的熱量，熱回收效率為61.9%>60%；利用乙二醇溶液進(jìn)行液體回收排風(fēng)的熱量，不僅節(jié)約了系統(tǒng)能耗，同時(shí)避免了新、排風(fēng)的交叉感染，降低了空氣安全隱患。

6)室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管帶三速開關(guān)，溫度傳感器和電動(dòng)兩通閥，由空調(diào)房間內(nèi)的溫度傳感器控制風(fēng)機(jī)盤管回水管上的電動(dòng)兩通閥的開關(guān)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，空調(diào)末端裝置可獨(dú)立啟停的主要功能房間數(shù)量比例大于90%；

7)廚房設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)量按25次/h計(jì)算，平時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)為總排風(fēng)量的35%，排油煙系統(tǒng)為總排風(fēng)量的65%，廚房選用自帶補(bǔ)風(fēng)的油煙罩，油煙罩的局部補(bǔ)風(fēng)和排風(fēng)分別單設(shè)送風(fēng)機(jī)和排油煙機(jī)；公共衛(wèi)生間設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)量按10次/h計(jì)算，每層設(shè)置衛(wèi)生間通風(fēng)器，通風(fēng)器與屋頂風(fēng)機(jī)連鎖；合理設(shè)置送風(fēng)口與排風(fēng)口的位置，避免了交叉短路或污染。

8)提高和創(chuàng)新：

a.空調(diào)冷源采用高效變頻直驅(qū)離心冷水機(jī)組，冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)COP=6.31，比限值5.5提高14.7%>12%；

b.1層～4層的醫(yī)療用房采取有效的空氣處理措施，進(jìn)風(fēng)上安裝G4級(jí)粗效過濾、F7級(jí)中效過濾器，回風(fēng)口上安裝M5級(jí)低阻中效過濾器(初阻力小于50 Pa，微生物一次通過率不大于10%和顆粒物一次計(jì)重通過率不大于5%)和光催化型凈化裝置。

4　結(jié)語

暖通空調(diào)專業(yè)在綠色建筑設(shè)計(jì)中涉及的內(nèi)容很廣泛，本文只是結(jié)合實(shí)際工程對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)中的部分常用節(jié)能措施進(jìn)行了闡述，然而在合理利用蓄冷蓄熱、余熱廢熱、太陽能等可再生資源和科學(xué)合理的策略上還有很大的發(fā)展空間，更要跟建筑、結(jié)構(gòu)、水和電燈其他專業(yè)的設(shè)計(jì)有效配合，才能更好的將綠色建筑以人為本、節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。

隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，國家對(duì)節(jié)能減排的力度逐漸加大的情況下，國家對(duì)綠色建筑的鼓勵(lì)政策也會(huì)出臺(tái)，綠色建筑評(píng)價(jià)會(huì)逐步進(jìn)入有經(jīng)濟(jì)效益的階段；空調(diào)系統(tǒng)是醫(yī)療建筑的耗能大戶，采用綠色節(jié)能技術(shù)是暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)，這就要求我們暖通設(shè)計(jì)人員不斷研究、探索，根據(jù)每個(gè)工程具體分析，在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)在滿足醫(yī)院使用需求的前提下，盡可能利用可再生能源，采用合理先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，減少能源消耗，降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，建設(shè)更多節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的綠色醫(yī)療建筑。

[1]GB 50738—2014，綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]姜濤.綜合醫(yī)院暖通設(shè)計(jì)常見問題及節(jié)能措施探究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2013(24):17-20.

Discussion on the application of HVAC technology in green building design

Lu Wenyuan

(AcademyofBuildingDesign,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

Combining with layout and usage features of the inpatient hospital building for children in cold region, according to relevant regulations of heating, ventilation, air-conditioning, cooling and automatic majors, the paper describes the application of HVAC technology in green building design, with a view to building medical building not only meeting medical using demands but also comforting energy-saving and environmental protecting concept.

medical building, HVAC, green building, energy saving

1009-6825(2016)23-0191-02

2016-06-09

路文淵(1968- ),男,工程師

TU201.5

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