黃坤斌

（福建十建建筑設計有限公司廈門分公司， 福建 廈門 361006）

現(xiàn)代化社會背景下，人們物質(zhì)生活水平的提升也帶動了生態(tài)自然保護意識的提升，環(huán)保、節(jié)能成為了當前建筑行業(yè)的重要詞匯，建筑行業(yè)以“綠色建筑”實現(xiàn)著建筑節(jié)能目標，暖通空調(diào)作為建筑中主要的耗能設備，與綠色建筑理念背道而馳，因此更需要在暖通空調(diào)的設計中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑設計理念，以綠色建筑為原則，注重節(jié)能設計，減少暖通空調(diào)的能源損耗，真正實現(xiàn)綠色、節(jié)能、環(huán)保[1]。

1 暖通空調(diào)與綠色建筑的概述

暖通空調(diào)是具有采暖、通風和空氣調(diào)節(jié)功能的空調(diào)器，在現(xiàn)代建筑設計中，暖通空調(diào)是重要的組成部分，能夠起到調(diào)節(jié)建筑結(jié)構(gòu)熱負荷、冷負荷、濕負荷、新風負荷的作用[2]?，F(xiàn)代化建筑設計中，更加趨向于人性化設計，相較于過去無暖通空調(diào)設備的建筑結(jié)構(gòu)，在應用暖通空調(diào)的建筑物中，夏季能夠起到較好的降溫效果，冬季能夠起到良好的保暖效果，且對于建筑物內(nèi)通風換氣，調(diào)節(jié)建筑空氣濕度、溫度也具有良好作用。因此在現(xiàn)代建設設計中，暖通空調(diào)的設計處于重要地位，但與此同時，也應該認識到暖通空調(diào)設計與應用下帶來的多種危害。暖通空調(diào)是建筑結(jié)構(gòu)中能耗較為嚴重的設備，為了能夠維持建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度、濕度、通風條件，暖通空調(diào)的運行持續(xù)損耗能源，這不僅造成了建筑能源損耗量的不斷增大，也會造成環(huán)境污染、能源結(jié)構(gòu)破壞，對建設環(huán)境友好型社會，構(gòu)建節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑造成不良影響[3]。

綠色建筑指的是在全壽命周期內(nèi)，以節(jié)約能源、減少污染、保護環(huán)境為目的，為人們提供宜居、健康的居住環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。綠色建筑理念的提出為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供了一個新的發(fā)展方向，建筑業(yè)作為能源損耗較大的行業(yè)，在綠色建筑理念的指導下，向著節(jié)能、環(huán)保、綠色發(fā)展的方向改進建筑理念，創(chuàng)新建筑設計，能夠較好的減少建筑能耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保[4]。因此在暖通空調(diào)的設計中，更需要適應現(xiàn)代建筑新的設計理念，特別是在綠色建筑理念下，更需要轉(zhuǎn)變暖通空調(diào)傳統(tǒng)的設計理念，實現(xiàn)暖通空調(diào)設計的節(jié)能化、環(huán)保化，減少暖通空調(diào)能源損耗，促進暖通空調(diào)能源應用的高效化。

2 暖通空調(diào)中綠色建筑的設計原則

綠色建筑作為當前建筑行業(yè)的新理念，應能夠應用到建筑設計的各個環(huán)節(jié)中，暖通空調(diào)設計中，也需要融合綠色建筑理念，減少能源損耗。因此在暖通空調(diào)中，需要遵循綠色建筑設計的幾個原則，具體如下。

2.1 節(jié)約材料原則

綠色建筑設計中，不僅需要減少建筑能耗，建筑材料的使用量也需要盡可能減少，因此在綠色建筑理念下，暖通空調(diào)的設計需要從原材料的使用角度上形成節(jié)約意識，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)中風機、制冷機等原材料的使用，應以暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體利用確定原材料的使用情況。例如在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計中，除系統(tǒng)本身，還需要考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)與建筑物圍護結(jié)構(gòu)、室內(nèi)照明的相關性，盡可能在設計過程中節(jié)約建筑材料，減少建筑材料損耗[5]。

2.2 回收再利用原則

暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑結(jié)構(gòu)中，各個部分具有一定的獨立性，因此在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，不同組成部分的設備是可以單獨拆卸的，也就是說在遇到某一運轉(zhuǎn)零件或設備故障、需更換的情況下，可以單獨更換零件，不需要進行整體更換。另外，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，部分非運轉(zhuǎn)設備及材料，具有再利用的性質(zhì)，在設備更換后，可將可回收零件、設備拆卸、維修、保養(yǎng)，實現(xiàn)再利用，能夠減少建筑材料損耗。部分報廢設備及零件，在專門工廠中還能夠?qū)崿F(xiàn)再生，因此在暖通空調(diào)設計中，需要對可再回收、再利用的設備做好設計，減少不可回收、不可再利用設備如玻璃鋼等的使用量，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)設計及應用的節(jié)能屬性[6]。

2.3 能源高效利用原則

現(xiàn)代建筑設計領域中，為實現(xiàn)節(jié)能減排利用多種新型技術手段，如太陽能技術、地源熱泵技術等，對減少建筑能耗起到關鍵作用。暖通空調(diào)設計中，也應有效結(jié)合多種節(jié)能技術，與節(jié)能技術手段相適宜，在建筑結(jié)構(gòu)中起到相互配合作用，從而更高效應用能源，提高能源利用率，減少建筑能源損耗。例如當前較為常見的太陽能技術與暖通空調(diào)的結(jié)合，以采集太陽光轉(zhuǎn)化為熱能，由暖通空調(diào)熱傳導系統(tǒng)運輸熱能至換熱中心，應用到采暖系統(tǒng)中，能夠減少暖通空調(diào)不可再生能源的使用，提高太陽能的利用率。

3 暖通空調(diào)中綠色建筑的設計與優(yōu)化

暖通空調(diào)設計與綠色建筑理念的結(jié)合，對減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能源損耗，提高能源利用效率，實現(xiàn)建筑節(jié)能、減排、綠色、環(huán)保具有重要意義，因此在綠色建筑理念中，暖通空調(diào)的設計需要實現(xiàn)設計理念的轉(zhuǎn)變與設計內(nèi)容的優(yōu)化，主要可以通過以下幾個方面實現(xiàn)。

3.1 蓄冷技術的應用

蓄冷技術是一種節(jié)能環(huán)保技術，技術原理主要是于用電低谷期制冷，并將冷能量儲存在蓄冷設備中，供用電高峰期使用，從而減少用電高峰期制冷設備的開啟與能源損耗[7]。當前在暖通空調(diào)中，更多是利用電能轉(zhuǎn)化為暖通空調(diào)系統(tǒng)中制冷設備、制熱設備等所需的能源，而城鎮(zhèn)化建設與用電量的不斷提高，對高峰期用電提出了難題，所以在用電高峰期，可能出現(xiàn)電能緊張，暖通空調(diào)無法有效制冷等情況。因此以蓄冷技術與暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計相結(jié)合，能夠較好的滿足暖通空調(diào)制冷需求，同時也能夠減少用電量，不僅起到 節(jié)約電能，減輕發(fā)電廠發(fā)電壓力，減少環(huán)境污染的作用，也能夠保障建筑設計中暖通空調(diào)的常態(tài)化運行，避免設備用電問題造成居民生活的影響。

3.2 地源熱泵技術的應用

地源熱泵技術是以土壤為蓄熱體，形成對熱量存儲與釋放的蓄熱技術。與蓄冷技術相似，地源熱泵技術能夠起到蓄熱作用，為建筑設備提供能源，減少建筑能源的無序損耗。地源熱泵技術包括空氣源熱泵技術、水源熱泵技術，在技術的應用上其實存在一定限制性條件，如需要較大面積的地下空間，同時需要保持地下空間的冷熱均衡，從而實現(xiàn)蓄熱，減少由于蓄熱不均勻造成的電力損耗。所以在地源熱泵技術的應用上，難免需要做好更多的地下空間建設工作，提高了建筑造價。但綠色建筑理念下，建筑設計應能夠結(jié)合建筑能源損耗、建筑施工損耗等形成綜合設計，在能源節(jié)約與建筑造價兩個條件下，暖通空調(diào)系統(tǒng)的建筑設計中，需要結(jié)合施工規(guī)模與方法選擇適宜的地源熱泵技術，發(fā)揮該技術的蓄熱功能，為暖通空調(diào)熱能利用提供更多便利，減少暖通空調(diào)能源損耗，從而減少建筑能源總損耗，起到節(jié)約建筑成本的作用，也滿足居民用暖、生活熱水的需求，減少電能的使用與損耗。

3.3 太陽能技術的應用

太陽能節(jié)能是較早提出的節(jié)能技術與理念，能夠一定程度上滿足生活與工業(yè)用電不足時的能源需求。太陽能節(jié)能技術以采集太陽能，轉(zhuǎn)化為人們需要的熱能達到減少暖通空調(diào)系統(tǒng)冷負荷作用，綠色建筑設計中廣泛應用太陽能技術。太陽能作為高效節(jié)能環(huán)保的可再生能源，具有其應用優(yōu)勢，如在屋頂設計太陽能供暖裝置，采集太陽能以熱導循環(huán)導入換熱中心，為房屋實現(xiàn)暖氣供應，為燃氣鍋爐設備等補充熱水。但是太陽能技術也具有其劣勢，即容易受到自然氣候條件的影響，一旦出現(xiàn)陰天、雨雪天，太陽能采集設備對于太陽能的獲取存在較大難題，因此難以有效持續(xù)性為建筑結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)系統(tǒng)提供熱能，所以在綠色建筑中，暖通空調(diào)與太陽能技術的結(jié)合，還需要配合其他節(jié)能技術，實現(xiàn)在任何氣候條件下的熱能轉(zhuǎn)化。

3.4 自然通風技術的應用

暖通空調(diào)系統(tǒng)中，通風、空氣調(diào)節(jié)屬于重要組成部分，對改善建筑物內(nèi)空氣條件，實現(xiàn)有效通風起到關鍵作用，而通風、空氣調(diào)節(jié)中損耗的能源也是造成建筑能源損耗的一個關鍵的，因此在通風、空氣調(diào)節(jié)中也需要與節(jié)能技術相結(jié)合。自然通風技術以能耗分析軟件、流體力學軟件為建筑通風方案進行優(yōu)化設計，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同季節(jié)過度時期的空氣調(diào)節(jié)，從而減少暖通空調(diào)的啟動與能源損耗。在自然通風技術中，以降低暖通空調(diào)能源損耗、調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)溫度、提供新鮮空氣為目的，在技術的具體應用上，包括幾點。一是通過圍護結(jié)構(gòu)設計，提高圍護結(jié)構(gòu)保暖、隔熱作用，通過外遮陽設施設計，利用外遮陽設施降低太陽輻射，降低建筑物對太陽輻射熱的吸收，從而減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用。二是通過夜間自然通風，降低建筑物蓄熱量。建筑蓄熱主要體現(xiàn)在建筑物圍護結(jié)構(gòu)、建筑物內(nèi)設備中，通過夜間自然通風，能夠有效降低蓄熱量，起到調(diào)節(jié)建筑溫度的效果。三是通過設置通風換氣口，帶走建筑物內(nèi)熱空氣，保持建筑物內(nèi)溫度、濕度的恒定，改善建筑物內(nèi)小氣候環(huán)境。例如以煙囪設計，能夠很好的起到通風效果，減少暖通空調(diào)系統(tǒng)開啟與能源損耗有積極作用，能夠較好滿足暖通空調(diào)設計的綠色、環(huán)保屬性。

3.5 空調(diào)新風設計的應用

新風系統(tǒng)是暖通空調(diào)系統(tǒng)的一個有效補充，能夠?qū)崿F(xiàn)減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能源損耗的作用。從應用的模式上看，新風系統(tǒng)是管室內(nèi)外換氣的，空調(diào)是管是室內(nèi)冷暖的，所以在暖通空調(diào)的設計中，結(jié)合空調(diào)新風設計，能夠較好的在保障空氣品質(zhì)的前提下，實現(xiàn)系統(tǒng)能源損耗的控制。一般在建筑設計中，室內(nèi)新風量需要根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度確定，而在室內(nèi)二氧化碳濃度較高的情況下，需要增加新風量，起到保障室內(nèi)空氣品質(zhì)的作用，但這同樣也造成了能源的更大損耗。因此在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計中，應用空調(diào)新風設計，以減少新風量，降低系統(tǒng)能源損耗為目的，可以通過設計新風比例的方式，在滿足室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量標準的前提下減少新風量。

3.6 熱回收技術的應用

暖通空調(diào)在能源損耗量上較大，而其中造成能源損耗的一大因素是暖通空調(diào)運行時余熱的浪費。以暖通空調(diào)的運行情況進行分析，在運行過程中，回風冷卻至送風狀態(tài)的回風處理中，需要消耗大量的能量，且其余的回風直接排出室外，這個處理過程中，排出室外的回風中攜帶的能量相當于浪費的能量。所以在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，以有效的熱回收技術的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的有效利用，減少能源損耗。以熱回收式空氣處理機組的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)中能量的回收，如下圖1。在該回收裝置中，通過利用排氣處理的余熱處理新鮮空氣，能夠使得能量得到高效利用，同時使得排出室內(nèi)的氣體更接近室外自然溫度狀態(tài)，也減少暖通空調(diào)系統(tǒng)對室外環(huán)境的影響。另外，剩余能量的利用還可通過熱交換器，提供給暖通空調(diào)系統(tǒng)中需熱能或冷能的部位，提高能源利用效率。

圖1 熱回收式空氣處理機組工作原理

4 結(jié)語

綠色建筑是現(xiàn)代化社會背景下建筑行業(yè)發(fā)展的一個新理念，是實現(xiàn)建筑節(jié)能，減少建筑能源損耗的重要理念。在綠色建筑理念下，做好建筑設計中各個環(huán)節(jié)的節(jié)能減排需要形成統(tǒng)一的理念，暖通空調(diào)作為建筑能源損耗的關鍵設備，在綠色建筑理念下需轉(zhuǎn)變設計理念，遵循綠色建筑設計原則，把握節(jié)約材料、回收再利用、能源高效利用原則，從蓄冷技術、地源熱泵技術、太陽能技術、自然通風技術、空調(diào)新風設計、熱回收技術等多種節(jié)能技術的應用中，實現(xiàn)暖通空調(diào)綠色建筑設計的不斷優(yōu)化，減少暖通空調(diào)的能源損耗，有效節(jié)約能源，保護環(huán)境，減少污染，為綠色建筑可持續(xù)發(fā)展提供良好推動力。