绿色建筑暖通空调节能技术与设计方法

严伟民　陈卓

摘 要：基于资源的节约，再利用，回收的绿色建筑，以及开发利用可再生资源等几个方面，要求绿色建筑节能中，暖通空调技术的应用也应具有上述特点。暖通空调技术的发展推动了建筑能源消耗的减少，促进了建筑业的可持续发展。

关键词：暖通空调；绿色建筑；节能技术

引言

暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC。在建筑能耗里，建筑暖通空调系统的能耗占建筑能耗的26%-52%。暖通空调领域的节能技术对有效降低暖通空调系统的能耗，节能减排及化解能源供求矛盾。具有良好应用的前景。

1 暖通空调的能耗分析

建筑楼宇的暖通空调系统对环境的温度、湿度、通排风是通过交换形式完成的。建筑能耗中的暖通空调系统的能耗，主要表现在：

首先，受到环境系统及设备的设计与选型、运行维护与管理以及各种技术配置与能效比未能合理有效使用等的影响，都会使实际能耗升高，能量使用效率及能费比下降。

其次，建筑物內实际空气环境的冷热质量及其变化因素的存在，也会影响到暖通空调系统的设计运行质量。

2 暖通空调系统节能技术分析

根据建筑楼宇现场环境的具体情况和用户的要求，通过合理配置新风温度、建筑环境内部温度和房间温度设定值，采用冷热量回收、湿热转换等方式合理运行暖通空调以达到节省能源，从而提高能源的使用效益的目的。

（1）在暖通空调工程中发展蓄冷（热）技术，其节能的意义在于：采取将一部分高峰电负荷转移到低谷（移峰填谷）。可以提高发电厂的一次能源利用率；一定程度的缓解电力紧张。对于用户来说，由于实行分时电价政策，可节省电费开支，降低运行费用。

暖通空调节能采用蓄冷（热）空调系统，蓄冷（热）系统包含：蓄冷（热）设备、制冷（热）设备、连接管路、控制系统。蓄冷（热）空调系统包括：蓄冷（或热）系统、空调及循环控制系统。主要依靠直接数字控制系统（DDC），实现自控。

暖通空调系统节能DDC控制器技术的应用，其主要控制功能有：a.将实际的提供的冷冻水温度与回水温度及回水流量进行比较，计算得出冷冻水系统的冷负荷。根据实际冷负荷及最佳的节能状态（冷冻水供回水温度为12/6度），决定投入运行的制冷机组及相关设施的数量。b.投入运行的冷冻水泵采用双机备用机制，DDC控制器结合制冷机组及有关水泵的运行时间累计，每次启动累积时间最少的一台制冷机组及水泵运行，补足需要的冷冻水量，以实现冷（热）蓄能。且在设备故障情况不中断，延长设备使用寿命的效果。

（2）根据建筑物内环境设定温度以及控制回风和新风的风比例，运用空调机组、新风机组最佳启停控制器，计算暖通空调开/关的最佳时间及起动次数、运行时间累计，通过节能DDC控制器技术应用提升节能效益：a.根据建筑物内环境要求，实时调节合适的新风阀和回风阀开度。停机时回风阀全开，新风阀全关。b.冷冻水阀与风机联动控制，新风温度接近室内温度设定时，尽量引入新风，风机停时，冷冻水阀自动关闭。c.空调机组、新风机组送风总管上设温度传感器，其所测风温与设定值比较后，输出电信号，调整回水管比例积分电动调节阀的开度，调节水流量，保证回风温度在设定的波动范围内。

采用通排风余热采集回收技术的热回收装置，使建筑物内暖通空调随季节气候环境变化合理实时调节。

室外新风温度低于（或高于）建筑物内暖通空调通排风温度，室外新风含湿量低于（或高于）排风含湿量，应用安装在通排风出口的热交换器，通过排风和新风各自的通道进行分别间接接触以达到换热取能效果；利用热回收装置及通排风余热收集技术，来预热和加湿新风（或利用余冷来预冷新风，降低新风温度和湿度）。

（3）采用循环热源提取的热泵技术。热泵技术的运用，其优势在于：通过规模化地利用江河湖海、城市污水、工业污水、地下土壤或空气，实现获取低温热能的方式的多样化；利用获取的低温热能并加以转化，这种运用能通过少量不可再生的能源将大量的低温热量提升为高温热量，是目前最节省一次能源（即煤、石油、天然气等）的供热系统；在一定条件下既可供热，也可用以制冷，即一套设备兼作热源和冷源。

热泵技术具有很好的节能效益、经济效益和社会效益，是一种可持续发展的建筑节能新技术，具有广阔的应用前景。

例如：采用从地下水水源中获取热能的热泵技术。即，采用热泵从抽取的地下水中收集并获取热量，之后，再将水回灌到地下。这种技术在应用中受到地下水文地质条件的限制，应用条件及场所有很大的局限性。

采用土壤源热泵技术。即，将循环工质通入地下埋管，构成与土壤间所形成的循环工质换热器。根据季节的不同及季节的转换，通过这一换热器从地下取热（或冷），成为热泵的热（或冷）源；实现冬存夏用或夏存冬用。

采用污水源热泵技术。即，收集城市污水中所能提取的热量，综合利用污水处理过程中所收集的热能充当热源，从而解决城市供暖用热并有效提高其效费比。

由于能够有效地降低一次能源消耗，因而可以减少C0气体和其它燃烧产生的污染物的排放。

（4）采暖、空调系统在绝大部分时间内，实际负荷小于设计热（冷）负荷，其所使用的水和空气作为热量和冷量的载体，其流量也是随着负荷的变化而变化。暖通空调领域变流量技术的运用，可以根据不同的季节、以及在一天之内不同的时段的变化，使暖通空调系统动态地满足经常变化的负荷要求，从而最大限度的节省能耗。

暖通空调在热水供暖系统、循环冷冻水、冷却水系统以及通排风系统中应用改变系统动力的变流量技术，可以极大改善暖通空调的能耗，有利于节能和环保，有较好的经济性。

（5）绿色建筑节能要求在建筑围护结构（包括屋顶、外墙、门窗等） 中使用绿色建材作为保温、隔热材料以节约能源。可以减少基本建筑材料的用量，减轻围护结构的自重，而且在保证建筑物的室内空气品质的同时，采用自动调节室内温度、湿度的新型墙体材料，可以大幅度节能降耗，推动建筑业的可持续发展。

3 加强暖通空调的节能设计

对于绿色建筑来说，应对当地的环境、气候、资源等以及建筑物内部暖通空调的运行应用环境进行综合考虑，加强暖通空调的节能设计。

（1）绿色建筑在温度及湿度调节运行、循环通排风等的能耗，要求对选择的暖通空调的通风气流、温度、湿度及其环境影响等，运用模拟软件进行分析，要有最佳的节能方式。

（2）暖通空调整体的设计质量在很大程度上取决于空气系统控制水平。设计调整空调系统的能量损耗，使其与室内的湿热环境参数、人体对湿热的感受指标保持平衡，最大限度的实现资源节约。

（3）选择正确的暖通空调的冷热源系统的节能设计，对绿色建筑结构、建筑设备的能耗，冷热源节能系统事关重大。充分利用比如太阳能、风能、地热、水能等可再生资源，在暖通空调设计中，在基于保证室内空气质量的基础之上，通过置换式送风、低温送风系统，并结合冷辐射吊顶系统，实现节能目标。

（4）对于置换式送风系统来说，主要采用：背景空调送风与个人空调桌面送风相结合的调节系统；适用于全部空间内所有空调的地板送风调节系统；置换式的顶送顶回的循环调节系统。

在绿色建筑中实现建筑节能，暖通空调系统的能效效费比的综合设计占据重要的位置。充分应用暖通空调，不仅保证暖通空调系统的正常运行，实现资源节约，同时，对暖通空调系统节能技术的研究开发和运用是建筑系统节能的基础，这些技术的合理应用，一定能为建筑节能做出贡献。