绿色建筑技术在暖通设计中的应用分析

2022-12-11王玲艳

工程与建设 2022年5期

王玲艳

(深圳市一方建筑设计有限公司东莞分公司，广东东莞 523000)

0 引言

目前，流通在市场内的大部分建筑暖通产品均不符合节能需求，也十分不利于建筑行业在市场内的可持续发展，尽管我国土地资源较为丰富，能源储备量较高，但也难以维持社会发展对于能源的大量开发需求，甚至一些行业已经在建设中出现了能源危机[1]。为了改善现状，本文将使用多种绿色技术，对建筑工程项目中的暖通设计展开研究。

1 绿色建筑技术的应用原则

从三个方面，详细阐述绿色技术在建筑工程中的应用原则。

第一方面，现代化技术在建筑工程项目暖通设计中的应用，应严格遵循绿色、环保等原则[2]。例如，在工程建设中，可使用绿色可再生使用的工程材料代替不可再生的能源，强化对绿色设计理念在建筑工程中应用重要性的认识。在进行暖通空调制冷试剂的选择时，应将材料的环保性与使用安全性作为主要评价指标，不可使用氯氟烃等制冷试剂，避免暖通空调在运转中释放的气体对人体健康与自然环境造成危害。同时，在节能建筑的设计阶段，还需要全面考虑材料的易得性问题，对于一些获取难度较高、运输较为困难的材料，应选择其他材料代替使用，避免由于材料运输对社会环境造成的污染[3]。此外，在建筑工程项目的暖通设计阶段，还应根据项目的需求，合理使用静压、消声箱体，以控制空调等大型建筑电气设备在运行中存在的噪声，必要情况下可采用在空调底部加装软木或橡胶材质底座的方式，以降低环境噪声。在进行建筑暖通设计中必要消耗能源的选择时，应优先选择社会环境中的可再生能源作为消耗能源，包括生物沼气等[4]。遵循上述原则进行暖通优化设计，可以在确保对自然环境资源加以循环利用的同时，降低高耗能空调运行对社会大气环境的污染，以保证建筑绿色性能达标。

第二方面，遵循可循环、再利用原则进行建筑暖通设计，以实现对能源保障能力的强化，降低社会环境的污染[5]。例如，在建筑暖通设计初期阶段，应将暖通电气中各个部位的独立性作为设计关键，一旦暖通电气中某一部位或某个构件出现老化或故障问题时，可以采用直接更换的方式进行处理，对于替换掉的构件，对其加以维修以便后续继续使用。按照上文提出的拆卸式设计方式，可以保障建筑暖通在遇到故障问题时的高效处理。此外，还应在设计阶段使用多种可循环材料代替不可再生材料，以降低对能源的消耗。

第三方面，在建筑整体结构中，暖通部分属于耗能较高的部分，无论是暖通电气中的制冷与制热功能，或是通风与采暖功能，都将存在较大的能源消耗。为此，在进行此方面内容的设计时，需要将设备节能运行作为首要原则，加大对市场中清洁能源的使用，包括潮汐能、太阳能、风能、地热能等，通过对上述提出的能源的利用，降低建筑暖通设计对不可再生能源的消耗[6]。同时，还可以在设计中辅助计算机技术与智能化技术，利用程序对建筑暖通设计全生命周期中耗能的分析，掌握暖通高耗能的阶段，采取合理、有效的措施，对其进行能耗优化。目前，我国建筑研究领域中应用较为广泛的节能设计技术有自然通风技术、变频调速技术，可以辅助自控程序进行暖通在运行中的综合调整，避免暖通设备在运行中长期存在高负荷问题，保证采暖设备的运行功率随着温度的变化而发生变化，实现对设备能耗的节约。

2 绿色建筑技术在暖通设计中的应用

2.1 基于变频调速技术的暖通风水能耗控制

针对建筑中的暖通设计，为了满足建筑绿色可持续发展的需要，引入变频调速技术针对暖通结构中的风能和水能消耗量进行调节和控制。将暖通体系运行过程中，在负荷和空间利用条件均不改变的情况下，不降低能源的利用效率作为设计目标[7]。设计过程中充分遵循这一目标，并在考虑空调设备负荷动态变化特性的基础上，对空调体系中的循环水泵结构以及空气处理剂结构进行配置，将其传统电机用变频调速电机替代，并通过调整水泵和风柜的参数，使其数值的变换能够充分负荷空调运行负荷的变化[8]。在暖通装置运行的过程中，若其负荷未达到峰值负荷，则可利用变频装置对风机和水泵的转速进行调控，以此达到减少送风量和降低水泵循环流量的目的。若在空调运行过程中，其负荷达到了峰值负荷，则此时可不改变原有风机和水泵的转速。通过这样设置能够有效减少暖通体系运行过程中的能耗量。基于上述控制要求，设计如图1所示的暖通风水能耗控制原理图。

图1 暖通风水能耗控制原理图

按照图1中所示的内容实现对暖通风水能耗的控制与调节，在控制过程中为了确保调控的有效性，需要针对各项运行参数进行采集，如对二次供水时的温度以及回水时的温度数据进行采集。按照本文上述论述内容，及图1所示的控制原理实现对暖通风水能耗的有效控制。

2.2 基于可再生能源的地热泵运行设计

在实现对暖通风能和水能消耗量的控制后，引入可再生能源运用的思想，对地热泵的运行进行优化设计。针对冬季建筑内热源的选择，可尝试结合土壤源热泵技术实现对其供热。这一技术的运行原理是利用地球表面浅层中存在的天然热源，通过能量转换的方式为建筑提供能量。在运行过程中，其基本工作原理如图2所示。

图2 地源热泵工作原理示意图

按照图2所示实现对建筑暖通的供暖，同时针对各个根据不同季节进行开关的阀门进行合理协调配置，能够使供热过程中不必要的能源消耗量降低，以此达到绿色环保的效果。在实际应用中，可将传统暖通设计中应用的空调冷凝机向土壤更深层次进行延伸，并实现热交换。在冬季为实现建筑供暖，可直接从土壤当中获取所需的热量，并将其转化为建筑室内所需的能源。同时，地源热泵不仅可以为建筑提供供暖能力，还能够实现对冷能的存储。在夏季温度较高时，可通过热泵获取到土壤当中存储的冷能，并将这一部分冷能导入到建筑内部，实现供冷。上述将能源储存并在不同季节应用的方式可实现对能源的充分利用，将其应用到暖通设计当中能够充分满足绿色建筑的设计要求。除此之外，针对不同建筑类型，还可选择在天窗上增设水喷雾装置，以此能够避免玻璃表面受到阳光照射温度过高的问题产生。一般情况下，设置水喷雾装置后，玻璃表面的温度能够降低到27～28 ℃，为人们带来更舒适的居住环境。同时，通过水喷雾的设置也能够起到一定吸附太阳辐射热的作用，以此降低建筑室内空调的冷负荷。

2.3 基于通风技术的暖通设计深度优化

结合绿色建筑设计要求中对利用建筑外部新风空调的要求，针对其暖通设计时，除了引入上述两种绿色建筑技术外，还可采用多元通风技术，利用这一技术实现对暖通设计的深度优化。多元通风技术可通过三种不同通风形式实现对室内环境的通风要求。当前现有通风形式可分为三种，一种为空气调节交互方式，一种为自然通风方式，一种为机械通风方式。在建筑全空气体系的新风入口位置以及各个通路上都可以按照新风要求完成配置，通过对新风、回风阀门开度的调控，按照季节的变化对最小新风运行进行调节。以此不仅可以消除建筑内部的余热，同时还能够在最大限度上降低暖通空调的运行时间，从而节约大量能耗。针对季节变化明显地区的建筑内部温度变化进行分析，一般情况下，室内的温度在15～30 ℃的时间约为1 000小时，占整个暖通工作运行时间的九成，个别区域内也存在温度超过30 ℃的情况。在过渡季节，例如春天和秋天，建筑内部的温度通常会超过30 ℃，并且每年超出30 ℃的时间约为10 h，并且大部分出现超过30 ℃的时间在中午1:00前后，因此这一阶段可以通过增加机械通风量的方式，降低室内的余热。而室内温度低于15 ℃时，一般出现在非工作时段，此时可以直接关停热泵机组，不需要考虑建筑内人体的舒适度要求，以此在满足建筑内热舒适性要求的同时，实现对能源的节约。

除了引入多元通风技术实现对暖通设计的深度优化以外，还可以尝试通过置换通风技术的应用实现对新鲜空气的传递。将温度小于建筑室内活动区域的新鲜空气通过较为缓慢的速度传输到活动区域当中，并在区域内形成空气湖结构。当送风过程中遇到室内热源时，温度较低的空气会被动加热，并逐渐成为建筑内的主导气流，以此能够使污浊空气随着主导气流方向排出建筑。与传统混合式的通风方式相比，采用新的通风方式不需要考虑除活动区域以外区域空气不洁净的问题，只需要针对活动区域内的空气进行调节。因此，基于这一特点，能够使建筑内部通风能耗降低50%左右。除此之外，通过采用置换式通风，能够进一步提升建筑内空气的质量，将活动区域内不洁空气的浓度控制在原有浓度的50%左右，以此既能够满足绿色建筑的设计要求，同时又能够为建筑内人员带来更高品质的空气和理想的热舒适度。