绿色建筑技术在暖通设计中的应用初探

赵静德 中铁第五勘察设计院集团有限公司

暖通空调系统可以在很大程度上满足人们对于室内温度、湿度、风速、洁净度等的要求，改善室内热工环境，提供给使用者一个舒适的居住环境。但是，近年来，建筑的暖通空调系统的耗能问题也成为人们关注的问题之一，这一问题引起了社会各界的广泛关注，因此，采取合适的方法进行暖通空调系统的节能设计迫在眉睫。

1 绿色施工的含义

房建工程施工的整个过程中，是以有效保证居民房屋建筑和工程施工现场的安全为基本前提，采用先进的建筑科学工程技术，最大限度地保护环境，充分、合理地利用自然资源，以实现我国房建建筑工程的社会利益分配最大化。在实施绿色施工时，应根据当地的施工环境，因地制宜，全面了解国家相关政策以及行业技术标准，在施工的全过程中都应严格遵循绿色施工的理念。在绿色施工的过程中，不仅要控制建筑工程无尘、无噪声，还要确保建筑工程与周围环境完美融合，助力我国建筑可持续发展的大战略[1]。

2 在暖通设计中运用绿色施工技术的价值

绿色施工技术作为现代施工技术，对节约资源、提高施工企业的社会效益和经济效益具有重要作用。建筑业的快速发展已成为我国国民经济可持续发展不可或缺的组成部分，但在这个新的历史发展过程中，有些建设项目的建设周期长，资源消耗量大，资源浪费现象严重。针对这种情况，需要国家的政策支持和引导，优化资源配置，提高民用建筑资源的综合利用率，有效控制和节约我国建设工程造价，提高我国建设工程质量[2]。

3 暖通节能方法及存在问题分析

3.1 冷热源系统

在冷源与热源系统合理节能上，目前主要采用以下节能方法。一是选择合适容量的台数和负荷机组，尽可能保障不同季节的负荷机组能长期保持正常运行，由于负荷机组绝大部分的工作时间是在非固定设计负荷工况下正常运行，因此，提高大部分负荷机组的运行效率意义重大，但这种节能方式所需的介质设备数量较大，会增加设备投资和未来机房占地面积。二是合理选择性能系数高的介质设备，包括冷热源介质设备等，但一般使用设备价格相对昂贵。三是合理利用自然冷热能（包括太阳能、地热能、风能、地下水和室外自然大气）或热源作为能源和能源交叉点（包括空气、土壤、水源等），但若冷热能利用不充分，很有可能引发火灾风险。四是合理选择与不同温度能量水平相匹配的冷热源，避免使用高能冷热源介质设备进行低能冷热源处理，但同时冷热源设备种类将会增加。

3.2 输送系统

在使用空调变速器控制系统时，主要特点如下：第一，空调输送过程中冷热源需要无菌水（水作为制冷剂）输送系统，究其原因，非全新的空气净化系统不利于无菌空气的传播控制；第二，根据不同用户运输负荷的温度特性，提高冷热源出口运输温度，但对高温高湿运输控制性能要求较高；第三，空调运转时要加大温差，降低空调传动能力，特别注意提高末端控制装置的传动性能；第四，选择高性能空调传动控制设备、可变额定流量（VAV、VVV、VRV）进行高速运行和高效率是必要的，关注低温变流量传输期对居住者的各种负面影响；第五，降低空调输送风管、管件和空气过滤器的输送阻力，尤其是高效率的过滤器，需要特别注意降低阻力的过滤器输送效率；第六，需要加强空调输送空气管道（家用空调输送机组）气密性，同时特别注意空气净化系统与家用空调输送机组的防渗漏。

3.3 空调系统

在使用空调送风系统时，主要特点如下。第一，系统划分合理。当不同区域的空调系统阀门停止时，需要特别注意室内空气的快速逆流。第二，尽量采用就地自动送风的控制方式保护重点使用区域，注意防止周围重点区域气流干扰或空气污染。第三，优化室内空气流量和室外温湿度的自动控制，提高室内通风管理和通风管理的效率，注意室内环境要求与交叉区域污染源的控制。第四，根据室外空气状态可改变新机的风量快速运行（手动调节），但对于室内压力梯度自动控制功能有特殊要求的使用区域必须慎重。第五，尽量采用全显热交换器，与中间送风媒介进行热对流回收形成盘管，需要特别注意全或显热交换器会使新风侧被空气堵塞，排风侧遭受污染导致空气的快速渗透。第六，尽量采用二次性冷回风加热系统，避免先采用一次性热回风再重新加热，但对温湿度控制精度高的使用场所并不适用。第七，努力提高室内新风量的质量，减少系统室内新风量被稀释的数量，但易受使用场所环境的限制，有时难以找到理想的出风口。

3.4 控制系统

在设备控制管理系统上，主要要求有：准备设定最佳的设备启动停时间与设备停止时间，对设备压力梯度自动控制功能有一定要求的应用区域；确定设备最佳的可配比设备运行（设计台数、容量），但一般设备运行控制模式较为复杂；准备设定最佳的实际送风运行参数（设计送风量与实际送风运行状态），有些送风科室不适合使用变风量设备运行；设备根据实际气候变化情况设定（气候预测）最佳设备运行控制策略，运行控制模式过于复杂，增加设备管理工作难度[3]。

4 建筑暖通空调节能思路分析

4.1 重视能耗不可再生问题

在分析建筑中暖通空调的节能概念时，为了获得较好的应用价值，有必要关注暖通空调的能耗问题，并进行相关的节能分析，以便为建筑的更好发展提供保证，满足国家节能减排的要求。

4.2 因地制宜科学选择空调结构设计

在大楼高层暖通空调设计安装前，有必要创新思路，从降低成本和提高节能环保效果两个方面入手，进行暖通空调的整体科学结构规划设计，并创新思路。在确定主体建筑内外部安装暖通中央空调之前，分析主体建筑结构所在地域的基本气候条件环境和建筑结构布局。将节能概念明确纳入规划设计方案，以增强规划设计工作人员的安全节能使用意识，为在人民主体建筑中安全使用暖通中央空调系统提供符合节能条件的基本保证。

4.3 增强节能意识

首先，增强意识，提高暖通空调的节能效果，改善服务水平。将创新思想纳入建筑暖通空调的节能运行和发展中，通过考虑和有效利用适当的新能源，加强冷热源系统建设。其次，充分利用太阳能、地热能和风能，提高建筑应用中的节能效果。最后，通过综合考虑当地新鲜空气资源供应的环境因素，改善当地新鲜空气的供应质量以及合理的空调系统功能划分，优化主体建筑的暖通性和空调系统的使用性能，并合理设置温度，控制空调系统的最佳运行启动和停止时间。

4.4 合理的自控系统设计

暖通变频空调的恒温自控不仅可以有效节约时间、人力，还可以有效保证室内各功能参数温度处于正常设定值，达到空调节能环保运行的主要目的。对于舒适性好的空调而言，空气中的温度、湿度、风速、环境空气温度等参数的变化，均会对居住者的日常身体健康状况带来很大影响，人员密度1 天之内变化较大，合理的自控系统，可以大幅度降低空调系统能耗。

4.5 冷热源的优化设计

目前，在我国家用空调供热系统产品整体应用设计中，如何正确选择冷热源以及如何设计一直是空调系统整体设计以及应用发展过程中的重点问题，需要考虑实际使用条件，确定使用条件、使用范围后，综合分析管理负荷分布情况和空调使用的特殊性，将其冷热源独立分开，以满足运行过程中的节能需要[4]。

5 节能化改造建筑暖通空调的方法

5.1 做好相关的节能设计

在我国建筑暖通空调管理与节能设计的过程中，必须严格遵循建筑设计基本原则。

5.1.1 整体性设计原则

整体性设计原则是以一种具有整体性的视角角度看待设计问题，既要明确暖通空调工程在建筑工程中的重要性以及相关的作用，又要对暖通空调的节能设计做好相关的规划。

5.1.2 动态性设计原则

结合实际设计情况和具体安装工程总体要求，对暖通空调安装工程的总体设计方案和施工方向要求进行相应调整。例如，我国北方较大公共商业建筑在冬季供暖时候会产生大量空气余热，可考虑使用冷水环保供热泵或者空气对流调解供热系统。对于房间内部空间较大、人员较多的专用区域，对于风量的需求较高，采用一套单风机双管全自动空气式专用空调系统，能够有效降低空调系统维护投入和运行维护费用。

城市热水管网集中供热已普遍采用直埋方式敷设护套技术，直埋敷设管道护套外观变形偏差小，抗弹性拉伸隔热强度高，抗弹性断裂和耐拉伸的功率大，护套涂层结构密度高，具有较高的耐热性，在环保节能和施工安装简便方面更具有竞争优势，因此，在工程设计中建议厂家大力推广，并应用室外方式直埋敷设热力热水管道。

综合性住宅建筑一般属多功能综合建筑，应按照国家采暖排热通风专用空调系统设计规范要求，科学设置采暖排风空调系统。由于使用空调系统需要耗用的能量适度大小与当地室外环境气象条件参数、建筑物外围墙体结构及室内空气发热量的散失量适度有关，室内建筑设计空调温度及适度也直接关系影响冷暖气负荷消耗大小，可从采用节能减排低碳的角度出发，适当调整综合性住宅建筑物室内设计温度和室外湿度控制标准。例如，夏季屋内室温为24 ℃，将其室温改为26.7 ℃时即可有效节省大约为15%的室内能量，将冬季屋内室温从24.4 ～26.7 ℃适当调整为21 ～22 ℃，可同时节省大约18%的室内能量。

5.2 施工方面

首先，在施工前检验材料、设备质量是否合格，严格检查、测量各类阀门、保温材料的材质、型号、厚度、开启灵敏度等。进入施工现场中应先对保温材料采样送检，检查合格后方可投入使用。保温管在过程安装工序上，加强对专用热风保温管上的样板漏风、漏光等的安装测试，可先自行检查确定安装测试用的样板，之后可自行要求相关专业保温安装工程技术人员按照国家确定测试样板时的要求及时进行样板安装验收施工，从下而上依次依序进行保温管的工程验收，保证保温管在工程质量上的性能统一性和保温工程上的稳定性，并做好人员培训工作

5.3 技术和组织方面

在系统技术支持方面，采用德国水晶大地新能源热泵换气空调机组技术和采用新风热泵换气空调机组的组合方式，在有效保证室外建筑物室内空调系统正常工作温度的同时，实现室内热量的有效转移，达到大幅度降低室内建筑物温度产生室外余热和建筑耗电的理想效果。在工程组织管理方面，因暖通工程涉及较多交叉专业，建议在装修施工前及时组织协调各设计专业和装修设计合作单位，需要将涉及的每一个专业都及时落实到设计图纸上，并对其进行科学合理的规划。

5.4 采用变风量、变水量技术

在用于暖通系统安装以及施工的暖通中央空调中，最常见的技术是变风量与变水量技术。上述两种技术的广泛应用，能够有效节省能源，实现环保。通常来说，变风量是变化用水量在不同使用环境下的重要参数，能够带给人们不同感受并达到舒适性的效果。但是，在热湿使用环境不同的热湿参数下，上述两种技术所需要消耗的湿热能源也不尽相同。在湿热天气环境下，采用变风量技术增加空气辐射热量，人体经常需要的室内空气辐射温度也可能降低。与传统的中央空调控制技术相比，其工作温度至少可降低6 ℃。由此可见，变风量和变水量技术同时使用有显著的节能效果。

6 结语

对于现代社会以及人们的居住要求而言，环保、高效、低能耗、低污染排放已逐渐成为我国建筑业的新要求，暖通空调系统的节能设计，改变了建筑施工前的各种高能耗、重强度污染施工模式，但是在实际的操作建设过程中，还是出现了很多不规范的现象，影响着暖通空调系统的质量和节能的效果。因此要按照规定规范操作，在节能的同时，满足人员的居住需求，推动我国绿色节能事业的发展[5]