关于对绿色建筑暖通设计方案的分析

余江

【摘要】随着我国绿色建筑的不断的兴起，绿色建筑的暖通设计也日益受到人们的重视。本文主要着重分析了关于对绿色建筑的暖通设计各项要点，并根据具体案例进行了科学的论述，以此希望能给相关的从业者带来一点裨益。

【关键词】绿色建筑；暖通设计；机组选型

1绿色建筑暖通的设计原则

1.1 绿化性

a）对于暖通空调而言材料选择很重要，一旦选择不当，其性能就会受到影响，阻碍整个系统的正常运作，CFCS 和HCFCS 制冷剂的大量使用严重破坏了大气臭氧层，所以要尽量使用可再生资料，选择优质环保的橡塑保温材料；

b）绿色建筑系统的回用与暖通空调系统息息相关，因此应保证暖通空调具有相对独立的系统构成，使多数零部件能单独拆卸、更换。广回收和回用不一样，是指对整个系统的所有零件和材料的分类回收，不能重复利用，这样可以节约资源和避免环境污染。

1.2 节能性

这里的节能包括能源和材料的节约。在暖通系统中，要控制通风、采暖、制冷等系统的能源消耗，注意建筑物内部系统的协调统一和与外部环境的和谐相处，尽量使用可再生资源，提高资源和材料的利用率，以降低费用支出，减少环境污染。

1.3 循环利用性

循环再利用是节约资源的有效措施，不同于重复利用，是指将暖通空调中报废的设备和材料进行分类回收，然后分别送到相应的工厂进行再生产，变废为宝，实现原料- 产品- 废品- 原料之间的封闭性良性循环。

2以某市工程案例分析

本工程为某市某办公楼。其东面和北面均为已建别墅，西面临水，南临交通主干道。地上建筑面积3 382.41 m2，地下建筑面积1 121.37 m2。地下1 层，层高3.98 m，地上3 层，首层层高4.50 m，2～3 层层高均为3.90 m。地下1 层为厨房、餐厅和机房；地上1 层为展示区、接待区和会议室；地上2～3 层为办公区。

2.1建筑负荷分析

负荷计算决定了空调系统的设备选型和管网系统规模。本项目采用鸿业负荷计算8.0 进行负荷计算，室内设计参数参照相关的建筑节能设计标准，冬夏季均设新风，人均新风量为30 m3/（人·h）。通过计算，新风考虑60%热回收效率与新风不考虑热回收效率时建筑负荷相比，新风考虑60%的热回收效率不仅有效地降低了冬夏季的暖通负荷，并且在很大程度上减小了冬夏季的负荷差距，这也为可再生能源地源热泵系统的应用提供了有力的支撑。新风考虑60%热回收效率后，建筑冷负荷最大值为202 kW，热负荷为238 kW。

2.2冷热源方案选择

2.2.1初投资分析

本项目暖通设计方案考虑两种冷热源方案，方案一：采用市政采暖+ 电制冷（冷却塔）系统；方案二：采用地源热泵系统，两种方案末端系统均为风机盘管+ 新风。对两种方案进行初投资分析，结果显示，由于地源热泵系统打井及埋管投资费用较高，约为总投资费用的36%，使得传统冷热源方案在初投资方面具有一定优势。

2.2.2 运行费用分析

结果显示方案2 的年运行费用远低于方案1，仅为方案1 的64.4%。方案2 比方案1 多出的初投资可以通过每年节省的运行费用收回，回收期为4.5 年。为了比较全寿命周期内两种冷热源方案的优劣，采用费用年值法对上述两冷热源方案进行进一步分析，得到各方案的费用年值和全寿命期成本，结果显示，在相同的供热季、制冷季年度总负荷下，方案1 的费用年值为37 万元，全寿命周期成本为403 万元，方案2 的费用年值为29 万元，全寿命周期成本为356 万元，方案2 的费用年值和全寿命周期成本均优于方案1。综合考虑，本项目的冷热源采用地源热泵。

2.3 地源侧冷热量平衡计算

地源热泵系统土壤的温度状况及其热物理特性，会直接影响地下埋管换热器的换热能力，进而影响冷凝温度和蒸发温度的变化。因此，需在设计之初对地下埋管换热器与土壤间的吸、放热量的平衡问题进行分析，否则可能会导致热泵机组的运行效率持续降低，甚至停机。本项目设计制冷运行时间为每年的5 月15 日～10 月15 日，运行天数约110 d，每天运行时间为早8：00-18：00；空调供热运行时间为每年的11 月1 日～3 月30 日，运行天数约110 d，每天运行时间为早8：00-18：00。结合空调部分负荷运行时间，计算得出系统年耗冷量为1.28×105 kW·h，年耗热量为1.792×105 kW·h。考虑输送过程的得热量或失热量和水泵释热量，本项目年释热量为1.552×105 kW·h，吸热量为1.377×105 kW·h，年释热量是吸热量的1.125 倍，年释热盈余17 500 kW·h，日平均释热盈余48.6 kW·h。考虑释热盈余量不大，不会对土壤温度造成大的波动，故按照释热量计算地埋管换热器长度，并利用自然环境自身调节释热盈余。

2.4机组选型

在地源热泵系统中，地源侧总释热量和吸热量的平衡为整个地源热泵系统长期可靠运行提供了有力保障。在此基础上，考虑建筑负荷较小，为保证机组长时间在高效区运行，拟选用1 台单螺杆地源热泵机组，并将热泵机组部分负荷下的COP 与建筑部分负荷运行状况进行了对比分析，结果如图1 所示。

从图1可看出，由于热泵机组可以实现25%～100%无级调节，机组在部分负荷运行时的COP 值变化幅度不大。冬季，建筑负荷率为25%～80%，占机组总运行时间的权重较大，占总运行天数的79%，热泵机组对应此部分负荷运行的COP 范围为4.1～5.43；夏季，建筑负荷率在25%～80%，所占权重较大，占总运行天数的74.2%，热泵机组对应此部分负荷运行的COP 范围为5.42～6.0。综上分析，所选热泵机组可以满足系统长时间在部分负荷时仍然处于高效区运行，减小电功率，实现系统节能。

2.5一次泵定流量

地源热泵机组水系统采用变流量运行，极易造成系统在小流量运行之初，过低的水流量引起地源热泵机组供水温度过低而出现停机保护甚至损坏机组的情况。为了保证热泵机组的稳定运行，防止频繁出现低流量运行下机组由于过热或过冷保护而停机甚至损坏的现象，本项目地源热泵水系统机组侧和埋管侧均为定流量，末端用户侧为变流量。

2.6室内空气品质

绿色建筑对室内空气品质给予特别的重视，对室内空气质量、热舒适度和系统的可控性都提出了严格要求。本項目空调末端采用风机盘管+ 新风的形式，使风机盘管在干工况下运行，提高室内空气品质。为了更好地调节和控制室内温湿度，在送风管道安装温度传感器，并传输至温度控制器，控制器自动调节安装在表冷器回水管的电动调节阀的开度，使冷冻水按比例通过表冷器。

3结语

综上所述，绿色建筑的暖通设计是一项综合性、系统性的工程项目，这要求有关的设计人员能够抓住各项设计要点和细节，以此规划出一套科学可行性极高的设计方案。