建筑暖通空调系统设计中绿色理念的运用

赵博超

【摘要】随着社会经济的不断发展，能源环境问题已成为国家可持续发展的关注重点。为满足社会长期良性发展需求，绿色理念应运而生。绿色建筑是建筑及房地产开发行业践行绿色理念的具体目标，其中暖通空调系统作为服务于人居环境的技术体系，是绿色建筑设计中最重要的一环，本文从节能技术、可再生能源以及室内空调品质等方面进行了论述。

【关键词】绿色建筑;节能减排;室内空气品质;可再生能源利用

近年来，绿色建筑技术体系不断完善更新，落地绿色建筑也如雨后春笋般层出不穷。绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，包括节能、节地、节水、节材等，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。在节能、环保、健康的绿色理念下，如何在暖通空调系统设计中，对绿色理念进行合理运用，实现最终使用效果，是当下暖通空调设计的重要课题。

1、暖通空调系统绿色设计原则

1.1坚持节约能源的原则

暖通空调系统实现节能，首先要减少建筑自身的负荷需求，合理规划建筑体型系数，提升外围护结构热工等级。暖通空调设计应在此基础上从系统优化、设备选型、节能措施应用以及群控系统对接等方面，提高系统运行效率，进而实现节能降耗的目的。

1.2坚持舒适健康的原则

建筑产品的设计和建设最终是为了创造良好的人居环境，暖通空调设计的节能设计，不能以牺牲人居舒适性为代价。今年经济快速发展造成的城市雾霾问题，也是影响城市居民健康的严重因素，建筑作为城市人口日均活动时间最长的场所，室内空气品质的改善对人体健康至关重要。暖通空调设计需要在提供良好热舒适度的同时，通过技术手段进一步提高室内空气品质。

1.3坚持可持续发展的原则

可持续发展的目的是为子孙后代保留一个良好的环境质量，意义深远。暖通空调系统设计在考虑减少能源消耗的同时，还需在压缩机制冷剂类型及容量选取，以及可再生能源应用方面，做出优化设计，为缓解全球变暖、臭氧层空洞及能源短缺问题贡献专业力量。

2、暖通空调设计绿色技术措施

2.1提高供能输配设备选型效率

作为集中空调系统的主要耗能设备，冷水机组耗电量与其设备制冷效率成正比，相关建筑节能标准以针对冷机设备本身名义工况下性能系数（COP）提出了具体等级要求。在实际设计过程中应特别注意以下三点：第一，冷水机组名义工况与实际设计工况常有区别，在设计选型设备表中，仅要求名义工况COP等级，在实际运行中可能区别较大;第二，机组性能系数（COP）是在满负荷工况下测定的，但冷水机组实际运行工况更加复杂，经常处于部分负荷运行工况，设计选型用，应尽量考虑实际负荷工况运行参数，要求设备厂家提供综合部分负荷性能系数（IPLV）等级。第三，对于空调水系统采用变流量设计的情况，还需增加冷水机组部分负荷最小流量值及流量变化率的设计要求，避免冷水机组运行流量与实际需求不匹配造成的停机、喘振及电流升高等问题发生。

除冷水機组之外，集中空调系统的水泵、风机等输配设备虽然单体设备输入功率不高，但考虑系统配置数量以及运行时间较长，整体耗能量也十分显著。因此，选取高效电机、采用直驱等高效传动方式，提升输配设备运行效率，可有效减少设备输入功率。

2.2结合部分负荷工况的设计优化

针对建筑长时间处于部分负荷运行的实际情况，建筑暖通空调设计单纯满足最不利工况负荷需求仅是基础要求。

2.2.1冷水机组等主机选型方面。由于大部分冷水机组在80%-110%负荷区间运行效率最高，低于30%负荷后效率下降严重，若设备选型过程不经分析简单粗暴，冷水机组很可能长时间运行在低负荷状态，造成设备效率降低。因此，暖通空调方案设计还需结合全年8760小时逐时能耗模拟分析，明确不同负荷区间，通过主机数量和容量的选型搭配，尽可能的实现主机设备在自身高效负荷区间长时间运行。

2.2.2 空调输配系统方面。暖通空调设计应注意变频节能技术的合理配置，结合空调末端需求侧变化进行电机变频设计，在减少水流量、送风量的同时，可大幅减少输配设备自身电量消耗。近年来，变频水泵、变频风机、VAV全空气变风量系统、VRV边制冷剂流量系统已在办公、酒店及住宅等不同建筑业态中广泛应用。合理的应用变频技术，并不是简单的全部配置，还需结合系统运行特性及初投资综合考虑，有时通过合理台数控制、双速风机等低成本设计方式也可实现变频节能效果。

2.2.3 空调群控系统方面。有了高效的主机及输配设备，以及变频技术等合理的部分负荷匹配措施，为暖通空调系统日后运行打下了良好的硬件基础，但实现真正的高效节能运行，还需成熟可靠的群控系统来将系统联动。空调群控系统的目的不是追求某项单一设备的效率最高，而是在了解末端负荷及设备性能的条件下，实现整体系统的效率最优，即实现同样的末端效果情况下，使用最小的能源消耗。

2.3可再生能源的设计应用

清洁能源和可再生能源是低碳经济积极倡导的能源形式，在暖通空调系统设计中，应融入低碳经济理念，结合建筑场地及区域条件，合理采用地源热泵或空气源热泵等可再生能源主机设备形式。考虑配置地源热泵的项目，暖通空调设计需结合土壤热响应测试报告以及地源打井可用面积进行评估，明确地源热泵制冷供热出力，冬夏土壤不平衡率应控制在±10%以内，并配合理冷却塔等辅助设备，保证地源热泵运行长期稳定可靠。

2.4室内空气品质的技术提升

雾霾城市的新风过滤净化能力直接影响建筑空间的空气品质，有研究表明，当室外PM2.5浓度超标时，未经通风和净化处理的室内环境PM2.5浓度是室外的两倍以上。对于集中空调系统形式，新风过滤净化段主要在新风或空调机组中完成，为满足PM2.5高效的净化效果，在板式初效过滤的基础上，通常还需采用袋式中高效物理过滤段或静电高效过滤段。新风机组设计选型中，除保证新风净化效率的同时，还应考虑过滤段对机组长度、风机压头以及静电臭氧发生量控制等方面的优化。

结语：

绿色建筑是响应国家号召和跟紧时代发展的必然选择，在当前绿色建筑标准及配套设备产业链日益完善的时代，暖通空调设计许多结合绿色理念实现精细化设计，切实可行地实现节能、环保、健康等绿色效果。

参考文献：

[1]董文超.绿色理念在建筑暖通空调系统节能设计中的应用[J].住宅与房地产，2018（36）：39.

[2]张鹏.对民用建筑暖通空调系统节能设计措施的探讨[J].居舍，2018（33）：90.

[3]裴崇申.暖通空调在建筑业中的节能设计与运用[J].居舍，2018（31）：100.