摘 要 隨著生態(tài)文明建設的推進，綠色建筑成為建筑業(yè)的重要方向，遵循可持續(xù)、綠色環(huán)保理念的建筑師們對暖通空調設計提出了更高要求。本文從綠色建筑與暖通空調設計的節(jié)能控制、循環(huán)利用、綠色環(huán)保的三大原則出發(fā)，分析了綠色建筑與暖通空調設計結合的必要性，梳理了以能源再生技術為基礎的主動式設計、被動式設計以及地源熱泵技術、熱回收技術、水冰蓄冷設計，最后對綠色建筑與暖通空調設計行業(yè)的未來發(fā)展進行了展望。

關鍵詞 綠色建筑;暖通空調;設計;節(jié)能

黨的十八大將生態(tài)文明建設作了重要部署，自此之后，各項針對生態(tài)文明體系建設的文件開始實施，其中與人民生活最密切相關的就是綠色發(fā)展理念。為實現(xiàn)建筑業(yè)綠色發(fā)展理念，綠色建筑的建設被提上了日程，而建筑設計中的暖通空調設計往往對建筑能耗和資源消耗方面起到較為重要的影響。因此，將暖通空調設計同綠色建筑結合，進行節(jié)能優(yōu)化研究，是實現(xiàn)建筑綠色、環(huán)保、節(jié)能的重要手段[1]。

1綠色建筑與暖通空調設計概述

1.1 綠色建筑與暖通空調設計的原則

（1）節(jié)能控制。在建筑總能耗中，暖通空調占有較高的比例。對于可再生能源的利用從一方面限制了不可再生資源的浪費，但從能源使用者的角度來說，可以從節(jié)能控制的角度避免能源浪費。首先，在設計層面，可根據(jù)現(xiàn)有暖通空調的運行數(shù)據(jù)，對不同地區(qū)、不同暖通設備、不同建筑類型的參數(shù)進行記錄和分析，在擁有大量翔實數(shù)據(jù)的基礎上，利用建筑能耗模擬分析軟件進行暖通空調能耗分析，從建筑使用年限內(nèi)的綜合能耗數(shù)值出發(fā)，以低能耗、高效果為目標進行不同類型的暖通空調設計。如變頻技術便是通過控制系統(tǒng)將空調運行功率進行調節(jié)，不同溫度環(huán)境下的功率不同，從而降低整體暖通空調系統(tǒng)能耗。而變頻技術的應用往往針對長時間的空調設備運行較為有效，對于短時間的使用，通過實踐和模擬參數(shù)可知，定頻空調具有較好的節(jié)能效果。因此，不迷信新技術，應用辯證的、發(fā)展的眼光進行暖通空調設備的綠色節(jié)能控制[2]。

（2）循環(huán)利用。暖通空調系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，無論是產(chǎn)品設備還是管線布置都離不開普通構件的組合。以目前的技術來說，相對于建筑生命周期，暖通空調構件的壽命要低得多，因此，在維護期內(nèi)進行整體、部分更換再說難免。那么對于易損件，在設計階段可以進行分段設計，減少連帶損失，通過模塊化、標準化的構件制造工藝滿足易損件物料的循環(huán)再利用，符合綠色建筑理念的核心內(nèi)涵。

（3）綠色環(huán)保。由于暖通空調設備關系著每一個建筑使用者的呼吸環(huán)境，其材料的選取必須遵循綠色環(huán)保的原則。對于需要循環(huán)利用的構件，應選取方便循環(huán)使用的材料，如無法循環(huán)利用，則應選擇可降解的綠色環(huán)保材料。綠色環(huán)保材料能夠最小化建筑材料污染，從長期看能夠降低建筑能源損耗，符合綠色建筑理念的核心內(nèi)涵。

1.2 綠色建筑與暖通空調設計的必要性

生態(tài)文明建設的方針要求其貫穿于經(jīng)濟、社會、文化、政治建設中，在我國目前的國情下，發(fā)展經(jīng)濟依然是第一要務，因此對生態(tài)文明建設、綠色建筑工作的推進離不開經(jīng)濟發(fā)展的支持。當然，以往僅追求經(jīng)濟效益的粗放式發(fā)展模式已經(jīng)收到了生態(tài)效益上的惡果，對于日后的暖通空調設計，采用綠色環(huán)保的節(jié)能設計的同時應考慮其經(jīng)濟性，在經(jīng)濟性和綠色設計之間尋求平衡[3]。

2綠色建筑與暖通空調設計的優(yōu)化措施

2.1 基于再生能源應用的設計

基于再生能源應用的設計可分為兩種，主動式設計和被動式設計。

（1）主動式設計。暖通空調設備的使用，主要針對的是建筑室內(nèi)溫、濕度的失調，對于某些氣候宜人的地區(qū)，往往無須安裝暖通空調設備。基于此，在某些地區(qū)的過渡季節(jié)或早晚時段，可以通過主動式通風減少暖通空調的使用時間，從而降低能源損耗。如增加建筑通風、增加保溫隔熱層厚度、增設建筑物側面保溫層、采用變頻設備降低啟停損耗等等。其中變頻技術的使用將傳統(tǒng)暖通空調的能耗降低了約44%，因此在循環(huán)水泵等相關設備中配置變頻設備，可以實現(xiàn)電機耗電量的降低。

（2）被動式設計。被動式的暖通空調設計主要指的是加強對可再生能源的有效利用，從而降低暖通空調系統(tǒng)的能源損失，如太陽能等。對于太陽能的有效利用目前一般通過太陽能板的設置，太陽能板對于太陽能的轉化效率除技術因素外還與太陽能板的設置位置和角度有關，因此設計能隨季節(jié)轉動、保持太陽直射的太陽能板有利于太陽能的轉化。其次，太陽能對電能的轉換效率較低，一般可考慮太陽能轉換為熱能，并通過熱能的儲存滿足冬季采暖需要。太陽能-熱能轉換系統(tǒng)一般包括控溫儀器、噴淋設施、地暖設備等，具體控制流程為：太陽能-熱能-導熱系統(tǒng)-換熱中心-控溫儀器-建筑內(nèi)部環(huán)境。同時，對于太陽能資源隨天氣、季節(jié)變化大的地區(qū)，可以考慮太陽能系統(tǒng)和市政供熱系統(tǒng)的便捷切換設計，保障建筑內(nèi)居民的全天候采暖需求。隨著材料科學技術的發(fā)展，出現(xiàn)了一種在大型建筑中使用的雙層玻璃隔熱產(chǎn)品，通過玻璃貼膜對太陽的長波輻射進行阻斷，并在兩層玻璃間通過填充隔熱氣體的形式阻斷室內(nèi)、室外熱交換，達到節(jié)能目的。隨著建筑智能化技術的發(fā)展，近些年來，出現(xiàn)了越來越多的智能設備，如智能窗，這種最早使用在飛機舷窗上的技術可以通過檢測太陽輻射在玻璃表面上的能量強度進行透明度調節(jié)，再如通風窗，結合了暖通空調系統(tǒng)，將純被動式的惰性氣體填充的雙層玻璃改造成為了可以及時填充空調回風的裝置，實際上拓寬了暖通空調回風系統(tǒng)的使用用途，讓室內(nèi)、室外能量得到充分利用[4]。

2.2 基于地源熱泵技術的設計

隨著城市地下空間建設的日益成熟，對地下空間溫濕度的研究也井噴式發(fā)展，目前較為成熟的地源熱泵技術便是基于地下恒溫的物理特性開發(fā)出的一種暖通空調系統(tǒng)。地源熱泵將換熱器深入地下三十到一百米的位置，通過地上、地下溫度差，（冬季建筑室內(nèi)溫度低、地下溫度高，夏季建筑空間室內(nèi)溫度高、地下溫度低）實現(xiàn)建筑室內(nèi)和地下空間的熱交換，從而使得建筑空間內(nèi)部溫度無限接近于地下?lián)Q熱器所在土層溫度，間接減少主動式暖通空調的能耗，達到綠色建筑的評價標準。地源熱泵空調對于傳統(tǒng)暖通系統(tǒng)中的中央空調、地暖系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)進行了集成，并可與主動式暖通空調系統(tǒng)進行綜合設計，完成地熱能可再生利用。

2.3 基于熱回收技術的設計

根據(jù)現(xiàn)有技術，通常意義上講的熱回收技術指余熱回收。對于暖通空調系統(tǒng)，在消耗電力的同時往往無法避免設備發(fā)熱，造成熱損失。將余熱進行再利用符合資源循環(huán)利用的理念，是綠色建筑設計中的重要一環(huán)，在空調系統(tǒng)調節(jié)室溫的同時，可將余熱回收，作為建筑室內(nèi)照明電力的補充，特別是建筑面積較大的公共建筑，對于暖通空調的余熱回收再利用能夠獲得較高的資源循環(huán)利用率[5]。

2.4 水蓄冷設計和冰蓄冷設計

針對水力發(fā)電資源的時效性，國家制定了峰谷用電的政策，鼓勵夜間谷時用電，避免電力資源浪費。那么在暖通空調設計領域，利用水的物理性質進行蓄能的方式稱為水、冰蓄冷設計。水冰蓄冷設計的原理是在夜間電價較低時通過雙工況電制冷機進行蓄冷作業(yè)，將冷水存貯于保溫設備中，等到白天用電高峰時段，利用冷水與建筑室內(nèi)空間的熱交換進行制冷作業(yè)。水冰蓄冷設計結合國家政策，針對我國水力資源豐富的現(xiàn)狀，將蓄能裝置分配到每一個用電單位，大大降低了峰時用電量，避免了電力資源的浪費，間接降低了國家水利、電力工程的投入。但是，水冰蓄冷設計因其依靠水體儲能，需考慮水體穩(wěn)定性，在設計階段應結合建筑實際情況進行水力平衡設計，通過平衡閥門降低水壓和水體波動，保障機組的穩(wěn)定作業(yè)。同時，由于水的物理特性，在冰、水蓄能的分配需特殊設計，如夜間冰蓄冷擁有較高的COP值，節(jié)能效果優(yōu)越，對制冷效率的要求低。其次，在某些特定模式，如低溫送風模式，可通過控制水體溫度的形式降低風機動能損失，一般來說，在低溫送風模式下的水體溫度應控制在1℃到4℃之間?？傮w來說，由于冰的蓄冷量高于水的蓄冷量，盡管其物理體積大于水，但同樣蓄冷量的水體和冰塊，冰蓄冷所需要的體積要小于水蓄冷需要的體積，因此在容器的選擇上可以節(jié)約空間，這也減少了容器表面散失的熱量，實現(xiàn)了能源的有效節(jié)約[6]。

3結束語

綜上所述，綠色建筑的理念下，暖通工程師們已經(jīng)在暖通空調設計領域進行了有益的探索，不同技術的推陳出新，其大方向都是綠色、環(huán)保和節(jié)能，如何在快節(jié)奏的行業(yè)環(huán)境中求變、求新，成為每一位暖通工程師需要思考的問題。

參考文獻

[1] 葉大法.淺談公共建筑空調冷熱源的綠色節(jié)能設計[J].暖通空調，2017（8）：60-65.

[2] 傅曉耕.綠色理念在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計的應用[J].自動化與儀器儀表，2017（8）：204-205.

[3] 聶瑞，郭歌.綠色環(huán)境保護節(jié)能建筑的設計與實現(xiàn)研究[J].環(huán)境科學與管理，2018（2）：22-26.

[4] 冉利梅，侯景鑫.綠色節(jié)能技術在暖通空調系統(tǒng)中的應用[J].自動化與儀器儀表，2016（12）：266-267.

[5] 宋高舉，張英沛，孔文，等.工業(yè)建筑通風綠色設計主要影響因素分析[J].暖通空調，2018（11）：1-6.

[6] 宋聰，劉艷峰，王登甲，等.西北居住建筑分時分區(qū)熱環(huán)境設計參數(shù)研究[J].暖通空調，2020（2）：29-34.

作者簡介

羅秀芳（1983-），女;學歷：本科，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：湖南尊豐機電科技有限公司，研究方向：暖通。