绿色建筑暖通空调设计研究

邵峰

山东桦辰工程咨询有限公司 山东 东营 257000

引言

随着全球气候的不断变暖，环境污染和能源消耗等问题越来越引起人们的关注和重视，国家也极力推动保护环境和节约能源的相关政策，促进生态环境的不断改善。对此，本文从绿色建筑暖通空调的技术措施方面出发，首先对绿色建筑进行相应的概括；其次对暖通空调设计的三点原则进行了分析，并从太阳能节能技术、自然通风技术、水源热泵技术三方面进行了相应的论述。希望广大设计师严格遵守国家的法律法规，努力推动绿色建筑的暖通空调设计，促进室内环境品质的进一步提高，提高人们的生活条件，并保护环境和节约能源，为促进我国建筑行业的绿色协调发展打下坚实的基础。

1 绿色建筑的概括

建筑应该满足人类居住工作生活的舒适度，与此同时，实现建筑全寿命周期内的资源节约和环境保护，为人们提供健康、适用和高效的使用空间。也就是在建筑设计中，要遵循绿色保护原则和环境保护要求，充分利用有限资源，将资源做到最大的利用，并采取高科技手段来提高能源和材料的利用率，满足循环和可持续发展的要求，这就对于建筑设计师的技术水平有较高的要求。建筑设计师应该在生活和工作当中，对于建筑行业的动态进行了解，并在设计当中不断发挥创造性，尽量减少能源的消耗，得以保护能源和环境的保护，在建筑暖通空调的过程中，如何做到建材的最大利用化和减少建材使用率体现了设计师的水平。通过对暖通空调的设计优化，可以有效减少建筑材料，达到保护环境和节约能源，因此，设计师应该重视自己工作的重要性，在设计过程中提高责任感，做好本职工作，达到绿色建筑的标准水平[1]。

2 绿色建筑暖通空调设计要求

基于暖通空调在绿色建筑中的重要性，设计人员在实施暖通空调设计工作时，应满足绿色建筑建设要求，具体如下。①绿色环保。自然、舒适、环保是绿色建筑的核心，暖通空调设计应满足绿色环保要求，从材料选择、系统运行、技术应用三方面入手，节约资源，减少污染。如减少氯氟烃的应用，配置静压箱、引进新能源等，在确保暖通空调具备各项功能的基础上，减少制冷剂等材料的污染，削弱暖通空调运行产生的噪声，提高暖通空调运行生态效益。②节能降耗。暖通空调在采暖、降温、通风等过程中，存在较大能耗，加剧我国能源枯竭现象。为应对该问题，设计人员应在暖通空调设计时，应用可再生能源，如太阳能、地热能等，节约能源。同时，设计人员可引进变频技术，根据建筑环境与气候条件，智能调节暖通空调的运行参数，避免暖通空调始终保持全负荷运行状态，降低运行效率，减少能耗。③循环利用。设计人员可将暖通空调系统划分为不同功能区，实施独立设计，在某个功能区的构件出现故障或老化后，不会对其他功能区运行产生影响。在老化构件报废后，对其进行回收再利用，提高暖通空调材料的利用率，节约能源，降低成本[2]。

3 建筑暖通设计中存在的问题

3.1 建筑暖通设计较为落后传统

建筑暖通设计需要充分贴合此后的应用需要，重点考量设计方案的必要性以及可行性。首先要判定的是，当前的设计方案是否能够有效地贴合地方标准以及行业规定，诸如其对生态环境造成的影响以及安全系数等。除此以外，还需要综合考虑供电以及供热等多方面的内容，这样才能够行之有效的保障建筑暖通工程的有效建设，满足长时间的使用需要，为地方生态环境的建设奠定下良好的基础。但是就目前的实际状况来看，发现许多单位在开展建筑暖通设计工作的时候，仍然存在着相应的问题，这就要求相关的设计人员能够充分结合现有状况，做出优化完善处理，以此来为后续安装提供铺垫[3]。

3.2 建筑暖通绿色设计思想不足

我国北方地区在进入到冬天以后，气温会迅速降低，同时由于地理环境等因素的制约，导致人们在使用燃煤锅炉的时候，经常会产生各种各样的废气污染问题，这不仅仅会影响到地方生态文明的发展，同时更会导致人们的切身健康受到影响。鉴于此，完全可以要求部分水源充足的地方利用水源热泵机组，用于从根本上减轻对环境造成的污染，有效地贴合生态文明思想需求，为现代生态环境的良好建设提供帮助，从根本上避免对人们的身体健康造成威胁。

3.3 建筑结构设计合理性不够

建筑物的结构设计对空调系统运行效率影响重大，建筑物的采光、通风、墙体保温效果都会影响空调的运行能耗。建筑结构以及墙体材料的选择至关重要，不仅要符合美观设计要求，还要注重材料的绿色环保。当前，很多建筑在设计时选用了玻璃幕墙，整体玻璃幕墙采光效果好、美观大方，但是保温隔热效果差，容易造成室内温度冷热不均和能量流失，加大了空调的运行能耗，不利于提高能源效率[4]。

4 暖通空调系统节能方法措施

4.1 自然通风技术

自然通风是最为原始并且有效的方法，可以用于改善室内的舒适度和空气质量资源，通风不消耗任何资源，没有任何的污染，因此，对保护环境有着非常明显的效果，那么在现阶段的科技水平该如何实现自然通风，用于提高人民的居住生活条件呢。对此，应该加强自然通风技术的科学应用，根据不同地区绿色环保建筑的实际需求，建立健全自然通风技术应用的规范机制，促进暖通空调的有效设计与安装。例如，在自然通风技术的应用方面，应该借助风压进行操作，从而实现建筑的空气流通，为人民群众提供更加绿色环保的生存环境，促进呼吸顺畅与心情舒畅。对此，应该对于建筑的位置进行科学的选择，将施工设计和施工地点进行有效的安排，明确建筑朝向和格局的要求，按照当地的风向进行下风向的适配，从而能够实现最好的通风效果。同时应该有效地借助热压原理，实现不同空气密度之间的循环，将热空气和冷空气进行有序交换，对此，在进行建筑物设计的过程中，应该在房间顶部设置带有可调节性的开口，目的就是将室内的热气排出，实现自然通风。

4.2 地源热泵设计

在暖通空调设计中，地源热泵的节能效果十分明显，采用这种设计方法可以提升建筑的节能效果。在设计地源热泵系统时，要考虑到地源热泵设备是否会影响周边的环境，尤其是对地下水的影响。在再生能源应用方面，该设计方式较为典型，尤其是在制冷和供暖上具有很强的优势。采用地源热泵技术能够将空调系统运行对自然环境的影响降低。在具体设计过程中，为了缓解设备对土壤温度过度影响，通常会将换热器的埋设方式设计为竖直埋设。由于换热器性能关系到整个系统的节能效果，所以，保障换热器性能时刻处于最佳状态能够减少能源消耗，同时也可以使得土壤温度保持在稳定的水平。此外，借助于辅助设备优化调整地源热泵也能降低能源的消耗，在一些夏季炎热的区域一般会应用冷却塔进行冷却处理，如果位于寒冷区域一般会应用供热设备维持设备温度，进而保障设备性能的稳定[5]。

4.3 运用变频节能技术

传统的暖通空调运行依据的是系统预设的功率，当室外环境温度过低或过高的时候就会影响空调的使用效果，由于空调无法按照温度变化自动调节功率，系统负荷持续增加，从而大量浪费了电能。而变频节能技术最重要的特点就是能使空调根据外部温度变化自动调节运转效率，通过调节风流量或者水流量的大小，从而降低能源损耗。变频技术的实现主要依靠变风量系统和变水量系统，在空调末端安装一个变风量系统，通过强大的温度调节作用，保证送风量满足现实需求的前提下，同时减少了能源消耗；而变水量系统有效调节了热量的交换，同样发挥了节能的作用。据相关数据统计，变频节能技术帮助传统暖通空调节约了至少一半的电能。

4.4 降低冷却水泵和冷却塔能耗

冷却泵能耗与供冷时间和所需排热量存在一定关系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力和冷却水管道阻力也对冷却泵的能耗有一定影响。但若只以降低冷却泵能耗为目的，可能导致冷却水流量不足、温差加大，从而使制冷机冷凝温度升高，冷机效率下降。经计算，该建筑冷却系统的最低能耗为0.2kgce/m2。冷却塔风机大气环境作为冷源，驱动空气流过冷却塔内的换热填料表面，与冷却水进行热质交换，从而将冷冻机冷凝器排出的热量全部带走，维持冷凝温度在合理范围值内。冷却塔散热效果直接影响冷凝温度，而冷凝温度升高则导致冷机COP下降，致使制冷主机能耗增加。所以，冷却塔对冷机效率影响所造成的能耗远大于其自身风机能耗[6]。

4.5 环境监测技术

环境监测技术需要实现设计的整体性和系统性，环境监测利用各种现代化的科技手段来实现对环境质量的有效监测，如化学、物理、生物、医学、计算机等，对于其变化所反映出来的各种数据进行有效的记录和跟踪，从而对当地的环境质量进行全面的综合评价。在环境监测方面，需要对多个方面的物质进行监测，如化学污染物、物理能量的监测，以及噪声、震动、热能、电磁辐射等方面。在环境监测技术的应用过程中，需要根据环境质量来实现评价，根据其污染分布的实际情况查找出污染源，最终实现监督管理和控制污染。在环境监测技术的应用过程中，需要对数据进行记录和分析，从而进行资料的有效收集，为日后的环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量等提供数据基础。

4.6 选择科学的设计方案

在设计暖通空调的过程中，通过改变空调系统风量，可以使节能效果得到进一步的提升，让人们感觉环境非常舒适；针对人员流动性比较大的室内，设计人员需要结合二氧化碳浓度调整空调新风量。如果房间面积广阔，需要集中控制温度和湿度。当建筑物体积比较大也比较高时，需要将分层空调系统合理应用到建筑中。在天气比较热时，分层空调系统可以节约大量的能源，并降低能源消耗。例如，某会展中心总建筑面积181660㎡，其中展览馆面积127000㎡，会议中心面积46400㎡，高度15.6～25.9m，主体采用大跨度预应力张弦梁钢筋混凝土框架结构，该工程在建设过程中为了确保最大化的节约能源，科学选择暖通设计方案。再如暖通设备选型时，空调的能效比，水泵、风机的单位能耗功率的规范化也是绿色节能技术在暖通设计中的应用推手[7]。

5 结束语

暖通空调系统是当前各个节能型建筑必不可少的一部分，同时也是能耗最高系统。在暖通空调实际运行中，由于各种因素影响着其运行效率，严重阻碍了其高效率低能耗运行。本文通过对影响暖通空调节能运行的各个因素尽心分析，并提供了对应的改善措施和优化方案，通过对暖通空调系统进行一系列优化设计，可以实现其运行工况的最优模式，实现暖通空调节能减排的目标，满足人民群众绿色、低碳、高效的生活方式。