探究暖通空调中绿色建筑的设计研究

2021-12-07王鑫山西省工业设备安装集团有限公司

门窗 2021年8期

王鑫山西省工业设备安装集团有限公司

1 前言

随着时代的发展，绿色节能的重要性越来越显著，由于绿色建筑能够最大化地提高人们生活的舒适度，还可以减轻对环境的污染和破坏程度，并且具备节能降耗的优质特点，因此绿色建筑得到人们的青睐。随着未来城市的不断发展，绿色建筑将会越来越普遍，为了保证绿色节能暖通空调技术在绿色建筑中的有效应用，相关人员应对绿色节能暖通空调技术进行深入分析研究，积极进行技术完善与创新，努力构建绿色生态社会，促使绿色生活成为现实。

2 绿色建筑的主要特点

暖通空调在进行安装设计的过程中，应该符合绿色建筑的特点。绿色建筑节能环保特点体现在以下几个方面：第一，绿色环保建筑的使用周期长。当绿色环保建筑的使用周期长的情况下可以有效地减少资源的浪费。这项要求贯穿于绿色环保建筑的每一个环节。如规划、施工、设计、材料的管理和使用等。例如，在施工的过程中，要考虑到成本和环保材料的运用以及环保技术等方面。在进行规划与设计的过程中要关注建筑对周围环境的影响，以及建筑与周围环境的融合度。绿色环保的理念体现在绿色建筑工程的每一个方面。第二，资源节约方面。绿色建筑更加注重减少资源的浪费。绿色建筑在室内布局和材料使用方面更加注重环保和居住体验，体现出建筑、人以及自然三者之间的协调性。因此绿色建筑在施工的过程中会尽可能地减少劣质材料的使用，并将周围的自然元素，空气、阳光等与建筑相融合，发挥出绿色建筑的环保性能。第三，绿色建筑的资源利用率高，绿色建筑不仅仅提高了房屋的居住性能，同时节约了施工成本，并兼顾了房屋的使用寿命和资源的再次利用，有利于减少资源的浪费。目前，随着建筑技术的不断发展与进步，绿色建筑暖通空调的设计与信息化技术进行了完美的融合，在暖通空调设计的过程中，加入了大量的软件和硬件的设置，能够对温度的变化进行调节，将用户的居住温度控制在一个舒适的范围内，并对温度和湿度进行随时地调节，提高用户居住的体验。

3 暖通空调技术在绿色建筑中的意义

在我国国民经济持续发展的同时，人们对生活质量有了更高要求，建筑的舒适性越来越受关注，空调成为各种建筑中的标配。在全球暖化的大环境下，空调的重要性更加突出，但是建筑空调系统的运行会造成大量的电能消耗和温室气体排放，对自然生态环境有一定的危害，不符合国家提出的环保节能要求，应通过有效手段对此种现象进行改善。在这种情况下，绿色节能暖通空调技术应运而生，并得到快速应用和发展，已成为新时期建筑中的关键技术，也被作为体现建筑现代化程度的标志之一。可以预见，绿色节能暖通空调技术将会在绿色建筑建设中被广泛应用，这不仅是建筑行业的发展趋势，也是时代的发展趋势。

4 暖通空调设计原则

4.1 绿色环保原则

随着我国科技的不断发展，建筑行业的施工技术得到了前所未有的发展。在城市化的热潮下，人们对于居住的要求也越来越高，要求住宅尽可能地做到舒适。要提高住宅的居住质量，暖通空调的安全性是一个重要的因素。然而，在当下的社会背景下，若是提倡环保节能，必定会影响到一些污染性和资源消耗性企业的发展。因此，在进行暖通空调的设计时，要基于环保理念，提高资源的利用率，坚持使用可再生资源，并坚决抵制劣质资源的运用，提高暖通空调施工的质量。

4.2 节约能源原则

环保节能是每一位公民应尽的义务，而对于建筑行业同样如此。尤其是绿色建筑，更应该落实好环保节能这一理念。在暖通空调安装的过程中，要始终把节能环保作为首要目的。建筑人员在进行资源采购的过程中，要把关好施工材料，对所采购材料按照价格和分类进行合理的分配使用。在这个前提下，可以更好地落实环保节能的理念，并减少了资源浪费。也能使暖通空调实现正常功能的同时，提升住户居住的体验。

4.3 资源可循环使用原则

在进行绿色暖通空调设计的过程中，要根据绿色建筑的结构对暖通空调进行具体的规划，减少暖通空调安装的过程中发生一些问题的概率，并保证在后期，暖通空调安装工作的顺利进行。而暖通空调在安装后，要定期对硬件设施进行检修，对出现问题的设备进行更换。在施工后期，若是缺少对安装的设计环节，在进行检修和硬件更换的过程中，会给工作人员造成一定的困扰，增加工作人员检修的难度，同时加大了工作人员的工作量。而安装设计还能延长暖通空调的使用年限。这种方法正好与资源循环利用的环保理念相符。

5 绿色建筑暖通空调设计

5.1 可再生能源利用设计

在建设项目中，建筑暖通空调系统的能耗主要是电能，电能在传输过程中会存在损失。目前来讲，我国的电能生产方式主要是火力发电。虽然以风力发电和光伏发电也得以发展，但其主要是辅助作用，电能生产过程中仍会污染和破坏生态环境，不符合可持续发展的理念。因此，采取可再生能源设计措施能够在降低能耗的同时保护生态环境。目前常用的可再生能源利用技术包括地源热泵技术和太阳能发电技术。

（1）地源热泵技术。地源热泵技术不需要消耗化石能源，也没有过多的污染气体排出来，不会有废弃污染物质产生。在建筑暖通空调设计中运用地源热泵系统可达到绿色、环保、节约能源的目的。在暖通空调设计中，地源热泵技术通过地埋管的形式，对相应孔井进行填充埋藏，这样不会对地质结构造成损坏，还能将地热能源进行转变和获取。夏季时，可将制冷获取的热能和转变来的热能通过相应技术存储到地下；冬季时，将夏季储存在地下的能源进行运用，可最大限度地减少能源消耗，达到节能效果。（2）太阳能发电技术。在暖通空调设计中，太阳能的应用属于被动式设计，设计人员需对绿色建筑进行人工被动式设计，根据当地光照条件与建筑结构，在合适位置安装太阳能接收板，采集太阳能，将其转化为热力能源，供绿色建筑采暖。细化来说，在基于太阳能的暖通空调系统中，应配置温度控制器、热导循环系统、换热设备等硬件，在太阳能转换为热能后，通过热导循环系统将热能传输至换热设备，再通过温度控制器调节室内温度，营造舒适建筑环境。在阴雨天气，建筑的暖通空调系统自动切换至常规供热设备，实现建筑稳定、长期供暖。另外，对于大型绿色建筑，设计人员可优化建筑结构，利用太阳能优势，将常规窗户玻璃更换为内置惰性气体的双层玻璃，吸收室内热量，减少暖通空调的使用，节约能源，满足节能降耗要求。

5.2 自然通风设计

自然通风技术是使用最多的技术之一，能有效减少排烟系统的所需能量，并可将降低建筑内部空气循环系统中的耗能，使空气质量有所改善和提高。自然通风技术包括热压通风技术和风压通风技术。其中，风压通风技术能够结合建筑结构，利用自动调节的百叶窗等进行气流调节，从而使建筑内部的通风效果良好；热压通风技术通过“烟囱效应”，利用内外空气温度热压差，使建筑内部和外部的空气进行交换和改变。另外，也可以将风压和热压技术结合，对建筑的外形尺寸进行深度设计管理，提升建筑内部的自然通风程度，减少暖通空调运行所需能源。自然通风方式的设计要点如下。

（1）热压通风。热压通风主要是依据建筑物的室内外环境温差和压差，引导气流、连续交换冷风和室内混浊气体的效果。为了达到良好的自然通风效果，在建筑结构设计中需要尽可能地采用竖向空腔设计方法，以确保室内混浊气体通过建筑物顶部向外排放，并持续流入建筑物底部的室外冷空气。此外，在建筑物顶部区域设置一个开口，以调节通风效果和控制进风量。

（2）风压通风。采用风压通风时，应综合分析建筑朝向、各功能区分布格局、建筑周围气候条件等建筑结构，采取各种设计措施，减少自然风进入建筑室内空间时的空气阻力。例如，要提升窗户的空气加速，提升建筑门窗构件的开口面积，尽可能地使门窗处在统一的水平线上，安装百叶窗等。

5.3 冰蓄冷系统优化设计

与传统冷系统相比，冰蓄冷系统具有能耗低、低温送风能耗低、蓄冷量大等优点。在冰蓄冷系统运行过程中，由于储罐体积小，在目标水平上起到了减少热损失的作用。当储存的冷水温度保持在2℃~3℃时，也可进行低温送风运行，以满足建筑暖通空调系统的运行要求，降低风机的运行能耗。

5.4 提高绿色材料及技术应用力度

在传统的建筑施工模式中，一些建筑材料性能差、有害，不仅会污染和破坏周围的生态环境，而且在暖通空调系统运行故障后还会泄漏有毒气体，对业主的健康构成严重威胁，例如CFC制冷剂。因此，设计人员在制定建筑暖通空调设计方案时，应适当增加各种绿色建筑材料的使用比例，逐步取代具有有毒、污染特性的传统建筑材料。

5.5 改善建筑热工性能

在一些建设项目中，由于建筑结构热性能较差，在暖通空调系统运行过程中，建筑室内空间的部分热量继续泄漏到室外环境中，难以形成恒温的室内环境。客观上增加了建筑暖通空调系统的运行负荷和总运行时间。例如，建筑室内环境中的热量通过建筑围护结构、门窗构件与墙体之间的间隙以及管道的入口和出口不断向外传递。因此，设计人员在制定建筑暖通空调设计方案时，应注重提高建筑的热性能，通过加强建筑的保温性能，降低暖通空调系统的运行能耗和运行时间。为了实现这一目标，一是能够提高绿色建筑材料的使用比例。例如，可以在建筑墙体结构中铺设一层新的墙体保温材料，以增强建筑墙体的保温性能。二是门窗构件与建筑墙体结构之间的缝隙应密封，如用聚苯乙烯泡沫塑料填充缝隙。三是优先安装隔热、气密性好的窗户，如双层真空玻璃。在玻璃的中间设置一个没有空气的空间，起到隔热作用。四是应密封管道的入口和出口。例如，用密封材料填充管道和套管之间的区域。