绿色建筑暖通空调设计中节能技术的应用

2023-03-12吕晴

四川水泥 2023年1期

吕晴

（中蓝连海设计研究院有限公司，江苏连云港 222023）

0 引言

建筑业的绿色转型发展与环保技术进步，不仅提升了人们的日常生活质量，也推动了整个社会的进步与发展。在节能减排、绿色环保的发展大背景下，绿色建筑已成为建筑行业发展的重要方向。因此，在探索建筑行业可持续发展的道路上，需要在各个环节践行绿色建筑理念。暖通空调作为建筑的重要构成部分，也需要对其节能环保性能进行研究，大力融入绿色思想，推动绿色建筑的良性发展[1]。本文就节能技术在绿色建筑暖通空调设计中的应用进行介绍。

1 绿色建筑理念

2006年颁布的《绿色建筑评价标准》中对于绿色建筑的定义为：在建筑的生命周期内，尽可能地节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的空间。绿色建筑的主要作用是在减少资源消耗以及污染排放的同时，能够为人们提供舒适的活动空间。随着人们对生态环境与能源问题认识的增加，建筑行业在发展过程中除了注重建筑的使用性能，也更加重视建筑的环保性能[2]。因此，应正确践行绿色理念，在确保建筑物使用性能的前提下，科学高效地使用资源与能源，避免造成资源与能源的浪费[3]。

2 暖通空调设计中应用节能技术的意义

暖通空调节能技术的应用，能够大幅度减少建筑物的能源消耗，同时，也能够保证建筑物拥有良好的通风、舒适性能，进一步提升建筑物的绿色性能[4]。

2.1 保证建筑的使用周期

从节约资源的角度来看，延长建筑物的使用周期，能够有效地避免资源浪费。因此，在暖通空调系统的设计中，设计人员应综合各方面因素，科学合理地应用环保材料以及环保技术，在保证暖通空调系统良好性能的前提下，将节能环保的设计理念体现在建筑的各个环节，减少对资源的消耗和浪费[5]，延长建筑物的使用周期。

2.2 避免资源浪费

绿色建筑将尊重自然、避免资源浪费作为重要的设计理念，设计人员应根据当地自然环境、气候等因素综合考虑，科学合理地规划建筑布局以及选材用料等，在保障建筑物使用周期的前提下，充分融合建筑与自然之间的协调性。因此，在绿色建筑项目工程中，应合理选用绿色材料与节能技术，充分发挥材料价值，结合建筑物的地理环境，将阳光、空气、雨水等自然元素与建筑物相融合，这样不仅能够提升建筑物的使用性能，也能够减少对能源的消耗，避免造成能源浪费。例如，在暖通空调系统设计中应用毛细管辐射系统，该系统不仅具有节约空间、使用成本低等应用优势，也有着较长的使用寿命。同时，在应用中具有较强灵活性，占用空间较小，且重量较轻，不需要额外进行支撑等，具有较高的性价比与较好的节能效果。

2.3 提升资源利用率

优秀的绿色建筑不仅拥有着良好的使用性能、较低的建造成本以及较长的房屋使用寿命，同时也能够充分发挥建筑材料的各项功能，提升资源的利用率。随着建筑学的快速发展，暖通空调也集成了各项先进的科学技术，能够通过应用信息技术与控制软件等先进技术，实现建筑内温度的自动控制，避免暖通空调系统的无效运行，在保证建筑使用体验的同时，也能够避免无效运行带来的资源浪费，提升了资源的利用率。

3 绿色建筑中暖通空调的设计原则

3.1 循环利用原则

在进行绿色建筑暖通空调的设计中，为达到降低施工成本、减少材料消耗的目的，需在设计与安装中注重材料的循环利用。在保障施工质量与暖通空调各项功能的前提下，尽可能地使用由各种废弃材料二次加工而成的材料或具有二次回收价值的绿色材料，以此提升材料的循环利用率，避免资源的浪费[6]。同时，在进行返工作业或材料破损时，可将废弃材料进行二次加工，重新应用于项目建设中，从根源处减少废弃材料的产生，降低施工材料的使用数量，充分体现节约成本、提升资源利用率的绿色建筑理念。

3.2 经济适用原则

设计人员在设计绿色建筑暖通空调时，不可一味追求节能材料的使用，也需注重经济适用原则。设计中应以降低暖通空调施工安装成本、减少暖通空调运行能耗与材料消耗量为主要目的，科学合理地运用节能技术与节能材料。例如，在建筑的墙体结构铺设一层新型保温材料，这样虽然会增加建筑的前期建设成本，但能进一步提升建筑的保温性能，提升空调的运行效率，减少空调的运行负荷与运行能耗，从而降低空调后期的使用成本与能源的消耗，达到节约能源的目的。

3.3 绿色节能原则

在制定绿色建筑暖通空调的设计方案时，应严格遵循绿色节能原则。节能、减排、环保、低耗是绿色建筑的标准，随着绿色建筑的不断深化，暖通空调作为建筑中的重要部分，在节能设计过程中，应严格执行国家节能减排规范与标准，选择合理的设计参数与设计方案，最大限度地提高设计质量，降低暖通空调能耗。比如在符合室内卫生条件的基础上，利用有效手段对新风量进行检测与控制；设置必要的监测和自动控制系统；选择能效较高和带有能量调节装置的制冷机；对风机采用变频控制，降低风机能耗等，综合考虑各方面因素，对暖通空调系统进行设计。

4 绿色建筑暖通空调设计中的节能技术

4.1 科学利用可再生能源技术

在传统建筑工程项目中，暖通空调的主要能源消耗为电能。而我国电能的主要获取方式为火力发电，虽然随着科技的发展也诞生了风力发电、光伏发电等新型发电方式，但目前我国主要的电能获取方式仍是火力发电。这种发电方式会对环境造成破坏，不符合节能环保的可持续发展理念，且电能在传输过程中会出现损耗，造成能源浪费[7]。因此，在建筑中充分利用可再生能源，能够减少建筑的电能消耗，起到节约能源、保护环境的作用。目前，可应用于暖通空调中的再生能源主要有地源热泵技术与太阳能热泵技术。

4.1.1 地源热泵技术

该技术的主要运行原理为通过技术与设备的支持，采集建筑物附近地层中的地热资源，并用于建筑内部的供热与制冷。暖通空调系统仅需消耗少量的电能，即可将地热泵所采集的地热资源转化为高温热源，用于建筑的供热，大幅度地减少了供热过程中电能的消耗。同时，在夏季建筑内需要制冷降温时，地源热泵系统也能够提取建筑内部空间释放的热量，完成制冷系统、余热系统之间的功能性转换操作，并将多余热量向建筑周边地层释放，减少暖通空调制冷所需的能源消耗。地源热泵系统可根据地源热能的采集方式细分为地埋管地源热泵、地下水地源热泵、地表水地源热泵，可根据建筑的具体情况选择合理的地热获取方式。同时，设计人员可选择构建温度调节系统，根据建筑使用者的需求控制高温热源的具体温度，满足用户的个性化使用需求。此外，还需注意采取防漏保护措施，以防地源热泵系统在长期使用中出现泄漏引发安全事故。

4.1.2 太阳能热泵技术

太阳能是一种天然可再生能源，具有清洁度较高的特点。目前我国正在大力开发与研究太阳能的应用技术，其中研究热点较高的一项技术是太阳能热泵技术。该技术能够实现低温热源利用的高效性，与传统热泵技术相比具有较强资源优势，能够利用有限的资源获得较大的热量，将资源价值最大化。太阳能热泵技术常见的有太阳能空调制冷系统、太阳能空气供暖系统等。其中太阳能空调制冷系统具有绿色环保、适应性强等多项特点，通过制冷剂蒸发吸收热量，借助热交换器降低水或空气等介质的温度，利用管路将其输送至制冷终端，最后通过冷风或冷水盘管的辐射降低室内温度。太阳能空气供暖系统则是分为热风采暖和热水集热等，热风采暖是利用系统风机设备对空气进行驱动，实现储热器与集热器两者间的循环，或将集热器吸收到的太阳能热量输送至储热器完成供暖；热水集热方式是利用热水提升室内空气温度，借助热水集热器实现室内供暖。综合而言，太阳能热泵技术不仅可以有效降低能源消耗量，还可以有效促进热泵技术的发展。但太阳能热泵技术在实际应用中还存在许多问题，今后还应继续加强对太阳能热泵技术的研究，实现太阳能热泵技术的普及与广泛应用。

4.2 自然通风设计

自然通风指遵循自然空气循环原理，通过热压、风压等自然能量的驱动，在无人工干预与系统干预的情况下，能够持续向建筑物内输送自然风、排除建筑物内的浊气，完成建筑物内外的空气转换，达到良好的室内通风效果。在暖风空调系统的设计中，自然通风是最具节能效果的通风方式，也是绿色建筑暖风空调系统设计中主要的通风方式，具体的设计要点有以下两点。

4.2.1 风压通风

在采取风压通风方式时，应综合分析建筑物结构、朝向、各功能区域的分布格局以及当地气候条件等各方面因素，通过设计减少自然风吹入建筑物的空气阻力。例如，增加建筑物门窗的开口面积，使建筑物各层的门窗处于同一水平线，安装百叶窗等具有加速空气流动效果的窗户等。

4.2.2 热压通风

热压通风的主要工作原理是利用建筑物内外的温差与压力差，促使建筑内外的空气流动，达到持续输送自然风与排除浊气的效果。因此，为获取良好的自然通风效果，可在建筑物内建造竖向空腔的通风井，引导建筑物内部的浊气向顶部排放，并在建筑底部持续流入室外冷空气，使建筑物获得良好的自然通风效果。

4.3 推广绿色材料与节能技术

传统建筑中部分材料不仅性能差，还包含有害物质，这些材料的使用，不仅会造成环境污染，还会对建筑使用者的身体健康构成威胁。随着科学技术的发展进步，市场上出现了大量绿色材料，不仅具有良好的使用性能，使用安全性也大大提高[8]。因此，在进行绿色建筑设计时，应关注新型绿色材料与节能技术的发展与使用，提升绿色施工材料与节能技术的使用比例，保护环境不受破坏，避免使用包含有害物质与具有污染性质的建筑材料。

4.4 采用变频调速技术

传统暖通空调系统中，采用的调速方式较为落后，调速操作需要消耗大量的电能来完成，且水泵、风柜等设备之间缺乏匹配性，系统运行中故障率极高。因此，暖通空调系统设计时可选择采用变频调速技术，在暖通空调系统中增加变频调速电机。如此，暖通空调系统运行过程中不需要设定固定的运行负荷，变频调速电机可根据系统运行情况与用户需求实时调节风机、水泵等设备的运行速度，从而降低暖通空调系统的运行负荷，达到节约能源的运行效果。