建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中綠色理念的運(yùn)用

文/趙博超 中國(guó)葛洲壩集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 北京 100022

近年來，綠色建筑技術(shù)體系不斷完善更新，落地綠色建筑也如雨后春筍般層出不窮。綠色建筑指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源，包括節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物。在節(jié)能、環(huán)保、健康的綠色理念下，如何在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)綠色理念進(jìn)行合理運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)最終使用效果，是當(dāng)下暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的重要課題。

1、暖通空調(diào)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)原則

1.1 堅(jiān)持節(jié)約能源的原則

暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，首先要減少建筑自身的負(fù)荷需求，合理規(guī)劃建筑體型系數(shù)，提升外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工等級(jí)。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)在此基礎(chǔ)上從系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)備選型、節(jié)能措施應(yīng)用以及群控系統(tǒng)對(duì)接等方面，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1.2 堅(jiān)持舒適健康的原則

建筑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建設(shè)最終是為了創(chuàng)造良好的人居環(huán)境，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)，不能以犧牲人居舒適性為代價(jià)。今年經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展造成的城市霧霾問題，也是影響城市居民健康的嚴(yán)重因素，建筑作為城市人口日均活動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的場(chǎng)所，室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善對(duì)人體健康至關(guān)重要。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需要在提供良好熱舒適度的同時(shí)，通過技術(shù)手段進(jìn)一步提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。

1.3 堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則

可持續(xù)發(fā)展的目的是為子孫后代保留一個(gè)良好的環(huán)境質(zhì)量，意義深遠(yuǎn)。暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在考慮減少能源消耗的同時(shí)，還需在壓縮機(jī)制冷劑類型及容量選取，以及可再生能源應(yīng)用方面，做出優(yōu)化設(shè)計(jì)，為緩解全球變暖、臭氧層空洞及能源短缺問題貢獻(xiàn)專業(yè)力量。

2、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)綠色技術(shù)措施

2.1 提高供能輸配設(shè)備選型效率

作為集中空調(diào)系統(tǒng)的主要耗能設(shè)備，冷水機(jī)組耗電量與其設(shè)備制冷效率成正比，相關(guān)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)以針對(duì)冷機(jī)設(shè)備本身名義工況下性能系數(shù)（COP）提出了具體等級(jí)要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)特別注意以下三點(diǎn)：第一，冷水機(jī)組名義工況與實(shí)際設(shè)計(jì)工況常有區(qū)別，在設(shè)計(jì)選型設(shè)備表中，僅要求名義工況COP 等級(jí)，在實(shí)際運(yùn)行中可能區(qū)別較大；第二，機(jī)組性能系數(shù)（COP）是在滿負(fù)荷工況下測(cè)定的，但冷水機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況更加復(fù)雜，經(jīng)常處于部分負(fù)荷運(yùn)行工況，設(shè)計(jì)選型用，應(yīng)盡量考慮實(shí)際負(fù)荷工況運(yùn)行參數(shù)，要求設(shè)備廠家提供綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)（IPLV）等級(jí)。第三，對(duì)于空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量設(shè)計(jì)的情況，還需增加冷水機(jī)組部分負(fù)荷最小流量值及流量變化率的設(shè)計(jì)要求，避免冷水機(jī)組運(yùn)行流量與實(shí)際需求不匹配造成的停機(jī)、喘振及電流升高等問題發(fā)生。

除冷水機(jī)組之外，集中空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)等輸配設(shè)備雖然單體設(shè)備輸入功率不高，但考慮系統(tǒng)配置數(shù)量以及運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，整體耗能量也十分顯著。因此，選取高效電機(jī)、采用直驅(qū)等高效傳動(dòng)方式，提升輸配設(shè)備運(yùn)行效率，可有效減少設(shè)備輸入功率。

2.2 結(jié)合部分負(fù)荷工況的設(shè)計(jì)優(yōu)化

針對(duì)建筑長(zhǎng)時(shí)間處于部分負(fù)荷運(yùn)行的實(shí)際情況，建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)單純滿足最不利工況負(fù)荷需求僅是基礎(chǔ)要求。

2.2.1 冷水機(jī)組等主機(jī)選型方面。由于大部分冷水機(jī)組在80%-110%負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行效率最高，低于30%負(fù)荷后效率下降嚴(yán)重，若設(shè)備選型過程不經(jīng)分析簡(jiǎn)單粗暴，冷水機(jī)組很可能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)，造成設(shè)備效率降低。因此，暖通空調(diào)方案設(shè)計(jì)還需結(jié)合全年8760 小時(shí)逐時(shí)能耗模擬分析，明確不同負(fù)荷區(qū)間，通過主機(jī)數(shù)量和容量的選型搭配，盡可能的實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備在自身高效負(fù)荷區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

2.2.2 空調(diào)輸配系統(tǒng)方面。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)注意變頻節(jié)能技術(shù)的合理配置，結(jié)合空調(diào)末端需求側(cè)變化進(jìn)行電機(jī)變頻設(shè)計(jì)，在減少水流量、送風(fēng)量的同時(shí)，可大幅減少輸配設(shè)備自身電量消耗。近年來，變頻水泵、變頻風(fēng)機(jī)、VAV 全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)、VRV 邊制冷劑流量系統(tǒng)已在辦公、酒店及住宅等不同建筑業(yè)態(tài)中廣泛應(yīng)用。合理的應(yīng)用變頻技術(shù)，并不是簡(jiǎn)單的全部配置，還需結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行特性及初投資綜合考慮，有時(shí)通過合理臺(tái)數(shù)控制、雙速風(fēng)機(jī)等低成本設(shè)計(jì)方式也可實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能效果。

2.2.3 空調(diào)群控系統(tǒng)方面。有了高效的主機(jī)及輸配設(shè)備，以及變頻技術(shù)等合理的部分負(fù)荷匹配措施，為暖通空調(diào)系統(tǒng)日后運(yùn)行打下了良好的硬件基礎(chǔ)，但實(shí)現(xiàn)真正的高效節(jié)能運(yùn)行，還需成熟可靠的群控系統(tǒng)來將系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)?？照{(diào)群控系統(tǒng)的目的不是追求某項(xiàng)單一設(shè)備的效率最高，而是在了解末端負(fù)荷及設(shè)備性能的條件下，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的效率最優(yōu)，即實(shí)現(xiàn)同樣的末端效果情況下，使用最小的能源消耗。

2.3 可再生能源的設(shè)計(jì)應(yīng)用

清潔能源和可再生能源是低碳經(jīng)濟(jì)積極倡導(dǎo)的能源形式，在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)融入低碳經(jīng)濟(jì)理念，結(jié)合建筑場(chǎng)地及區(qū)域條件，合理采用地源熱泵或空氣源熱泵等可再生能源主機(jī)設(shè)備形式?？紤]配置地源熱泵的項(xiàng)目，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需結(jié)合土壤熱響應(yīng)測(cè)試報(bào)告以及地源打井可用面積進(jìn)行評(píng)估，明確地源熱泵制冷供熱出力，冬夏土壤不平衡率應(yīng)控制在±10%以內(nèi)，并配合理冷卻塔等輔助設(shè)備，保證地源熱泵運(yùn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。

2.4 室內(nèi)空氣品質(zhì)的技術(shù)提升

霧霾城市的新風(fēng)過濾凈化能力直接影響建筑空間的空氣品質(zhì)，有研究表明，當(dāng)室外PM2.5濃度超標(biāo)時(shí)，未經(jīng)通風(fēng)和凈化處理的室內(nèi)環(huán)境PM2.5 濃度是室外的兩倍以上。對(duì)于集中空調(diào)系統(tǒng)形式，新風(fēng)過濾凈化段主要在新風(fēng)或空調(diào)機(jī)組中完成，為滿足PM2.5 高效的凈化效果，在板式初效過濾的基礎(chǔ)上，通常還需采用袋式中高效物理過濾段或靜電高效過濾段。新風(fēng)機(jī)組設(shè)計(jì)選型中，除保證新風(fēng)凈化效率的同時(shí)，還應(yīng)考慮過濾段對(duì)機(jī)組長(zhǎng)度、風(fēng)機(jī)壓頭以及靜電臭氧發(fā)生量控制等方面的優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)：

綠色建筑是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召和跟緊時(shí)代發(fā)展的必然選擇，在當(dāng)前綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈日益完善的時(shí)代，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)許多結(jié)合綠色理念實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)，切實(shí)可行地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、健康等綠色效果。