绿色建筑中暖通设计分析

韦海标

摘 要：近年来，随着我国经济社会的不断发展，资源与环境问题日益凸显，成为制约我国进一步发展的重要瓶颈。随着城镇化进程的不断加快，城市生态环境不断恶化，绿色建筑开始得到人们的普遍关注，其可持续发展的设计理念对解决生态环境问题有着重要的积极意义。本文主要针对绿色建筑中的暖通设计进行了简要的分析，并对空调设计及采暖设计中的新型节能技术进行了简要的阐述。

1引言

二十一世纪以来，随着我国经济社会的迅速发展，城镇化进程不断提速，城市规模不断扩大，城市人口也不断增多，给城市生态环境带来了巨大的压力，造成了严重的环境污染与生态破坏，制约着城市的进一步发展。近年来，酸雨、雾霾、沙尘等恶劣天气频繁发生，得到了人们的普遍关注，走可持续发展的道路，谋求人与自然的和谐发展已经成为城市发展的唯一出路。

随着城市人口的不断增长，城市建筑数量迅速增多，在给人们提供了工作、学习、生活空间的同时，却也挤压了生态环境的空间，消耗了大量自然资源，同时也对周围环境产生了严重的破坏，尤其是建筑暖通系统作为建筑能耗的主要组成部分，更是扮演着极为重要的角色。随着绿色建筑概念的提出，充分利用可再生资源，最大限度减少能源消耗，实现建筑与自然的和谐发展逐步正成为建筑暖通设计的宗旨。本文主要针对绿色建筑中的暖通设计进行了简要的分析，并对空调及采暖设计中的节能技术进行了简要的阐述。

2绿色建筑中的空调设计

2.1空调冷源的选择

为了最大限度减少空调系统的能耗，首先需要根据实际情况，从实际需求出发，以经济适用为原则，科学合理地选择空调冷源。一般来说，常见的空调冷源主要有以下几种：

（1）直燃机系统

直燃机系统功能较为强大，不仅具备夏季制冷功能，还具备冬季制热功能，其运行时较为平稳，噪声及振动较小，耗电量也不高，在北方应用较多，但其前期设备投资及后期运行维护成本相对较高，且使用寿命较短，整体运行成本较高，难以得到广泛的应用。

（2）冰蓄冷系统

冰蓄冷系统是一种利用电网峰谷电力差价，通过冰蓄冷的方式，减少空调系统运行成本的方式。冰蓄冷系统虽然能够有效减少空调系统的增容及运行成本，但其前期设备投资较高，需要占用较大的面积，系统的控制也较为复杂，且在建筑空调系统耗电量不高时，削峰填谷带来的运行成本降低优势并不显著，因此应用也较为不够广泛。

（3）水冷式系统

水冷系统只具备夏季制冷功能，其设备相对简单，不需要占用大量空间，系统可靠性也较高，前期投资及后期运行维护成本优势明显，且不受环境气温的影响，制冷效率较高，系统寿命也较长，在冬季不需要制热的南方地区较为适用，得到了较为广泛的应用。

（4）热泵系统

根据使用冷热源不同，热泵系统可以进一步分为地源热泵、水源热泵及风冷热泵等，地源及水源热泵能够充分利用周围环境温度对建筑进行调节，但其受环境条件的限制，难以得到大范围推广，而风冷热泵的效率受环境温度影响较大，在环境温度较高时效率下降明显，且运行噪声较大，维护费用也较高，其应用也具有一定的局限性。

2.2空调系统的设计

2.2.1变频智能控制技术

在大型建筑中，空调系统通常长期处于运行状态，其负荷随需求而不断调节，因此变频技术的应用具有显著的节能效果。变频控制技术一般主要应用在冷冻泵、通风机等电机设备中，由于电机的物理特性，其流量、扬程及功率分别与转速、转速的平方及转速的立方成正比，因此在负荷降低时通过转速的降低能够实现单位流量功耗的有效减少，从而大大降低空调系统的整体功耗。通过对管网水压、风压的实时监测，变频器能够控制空调系统始终运行在最佳负荷状态下，节能效果较为显著。

除变频控制技术外，智能控制技术也在绿色建筑空调系统中得到了广泛的应用：对于人员密度变化较大的建筑，通过对室内二氧化碳浓度的监测，可以实时掌握人员数量的变化情况，从而智能地调节空调系统的功耗；通过对地下车库一氧化碳浓度的监测，实时控制风机的转速，从而避免不必要的风机运行能耗。

2.2.2排风能量回收技术

在建筑空调系统中，排放到建筑外的风中通常还带有一定能量，直接排放造成了较大的浪费，通过排风能量回收技术，利用热回收机组能够进一步利用冷排风或热排风中的能量，对新风进行预冷或预热，从而大大减少新风制冷或制热的能量损耗，起到显著的节能效果。

通过上表可以看出，应用排风能量回收技术后，进一步利用了冷排风对新风进行了预冷，有效提高了建筑空调系统的运行效率。

2.2.3冷却塔雨水回收技术

空调系统在正常运行时，需要使用冷却水进行冷却，而水资源作为消耗品，需要定期进行补充。为了减少空调系统对水资源的消耗，冷却塔雨水回收技术开始在绿色建筑中得到广泛的应用，其通过对屋面、路面的雨水进行收集，再经过过滤消毒后直接送入空调系统冷却塔中，从而大大减少了对水资源的消耗。在南方多雨地区，冷却塔雨水回收技术的效益十分可观，能够使建筑空调系统冷却水补给量减少一半以上，水资源节约效果十分显著。

3綠色建筑中的采暖设计

在北方地区，除空调系统外，冬季采暖系统的能耗也十分可观，为了充分利用自然资源，减少采暖系统的能耗，一种太阳能-空气能采暖技术开始在绿色建筑中得到推广与应用。

太阳能作为一种清洁型可再生能源，其储量丰富且开发便捷，在建筑采暖中得到了广泛的应用。通过建筑屋面分散布置的集热器真空管表面的镀膜，能够吸收太阳光照并将其转化为热能传递至管内的水，水在吸收热量被加热后因温度上升而密度减小，在集热管内会形成虹吸现象，使得热水不断上涌并存储于储水箱中，同时带动集热管下方的冷水进入集热管进行加热，形成管内水循环的动力源。根据住户室内的采暖需求设置，控制器控制储水箱按一定流量输出热水，并沿管道流至室内的发热器中进行热交换，之后再由管道回流至集热管下端重新进行加热。为了提高热交换的效率，一般室内发热器多采用地暖的设计方式，一方面提高发热器与室内空气的接触面积，有利于管内热水与室内空气进行充分的热量交换，另一方面减少室内空间的占用，有助于提高用户的使用体验。

空气能采暖是一种利用热泵，将热量由室外温度较低的空气转移至室内温度较高的空气的采暖方式。空气能热泵主要由蒸发器、冷凝器、压缩机以及循环管路等组成，其工作原理与制冷剂相似，但工作温度范围有所不同。空气能热泵中的压缩机控制介质在室外的蒸发器进行蒸发，吸收室外环境中的热量，并由管路进入室内，在室内的冷凝器中进行冷凝放热，将热量传递至空气，从而实现建筑室内的采暖。与传统采暖方式相比，空气能采暖方式的采暖效率较高，由于遵循了逆卡诺循环原理，空气能热泵的能效比可以达到1：4，是普通电热水器的4倍左右，是燃煤锅炉的3倍左右，同时其在采暖过程中不产生任何废物，无污染零排放，具有显著的环保节能效果。空气能采暖方式受气候环境因素的影响较小，在不同区域不同环境不同天气中均可以稳定的运行工作。

太阳能-空气能采暖作为一种综合利用太阳能与空气能的采暖方式，在白天光照充足时，不需要利用空气能进行加热，只利用太阳能采暖即可满足建筑室内的采暖需求；而在阴雨天气及夜晚时，无法利用太阳能进行采暖或太阳能采暖无法满足室内采暖需求，此时进一步利用空气能热泵对管道内的水进行加热，保证建筑室内的温度始终满足采暖需求。通过太阳能-空气能的互补作用，既实现了对太阳能的最大化利用，减少了采暖系统的能耗，又通过空气能的利用提高了采暖系统对环境的适应能力，保证了建筑室内的采暖效果，具有显著的节能环保效果。

4结束语

随着绿色建筑理念不断得到人们的认可与关注，绿色建筑的发展十分迅速，本文主要针对绿色建筑中的暖通设计进行了简要的分析与阐述，相信随着相关技术的不断发展与完善，绿色建筑必将在可持续发展道路上发挥更大的作用。

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