绿色建筑在暖通空调方面的节能措施

杨 一 帆

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

绿色建筑在暖通空调方面的节能措施

杨 一 帆

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

总结了绿色建筑的相关重要政策，强调了暖通空调节能的重要性，并从设计、技术、管理三方面，介绍了绿色建筑在暖通空调方面的节能措施，在降低建筑能耗的基础上，满足了人们对室内热舒适性的要求。

绿色建筑，暖通空调，节能，运营管理

改革开放以来随着我国城镇化水平的提高和人们对室内热湿环境的热舒适性要求的提高，建筑能耗与日俱增。在全球能源危机日益加剧的背景下，国务院办公厅于2013年1月1日转发发展改革委、住房城乡建设部《绿色建筑行动方案》；住建部于2015年1月1日正式实施GB/T 50378—2014绿色建筑评价标准；2016年9月3日中国批准加入《巴黎气候变化协定》对我国的节能减排又提出了更新的要求。绿色建筑的特点是“四节一环保”，“节能”是其核心，暖通空调能耗又是建筑能耗中的主要部分，因此降低暖通空调系统能耗具有很强的社会意义与经济效益，其能耗降低的具体方法可以从设计、技术、管理三个方面来思考。

1 设计角度

1.1 采暖

1)体形系数与窗墙面积比的确定。在设计建筑时应当选择合理的体形系数和窗墙面积比。体形系数大，同体积的建筑，外表面积越大，在相同条件下通过外围护结构传热量也越大，增加建筑的冬季采暖能耗。因此应当尽量减小建筑物的体形系数；某一朝向上的窗墙面积比越大，则该朝向上的开窗面积越大，窗玻璃的传热系数一般较相应墙体的传热系数大得多，实际施工中窗与墙接缝处保温效果一般也较差，窗缝数增多还会增加房间的冷风渗透，因此增大窗墙面积比也会增加建筑物能耗，但是开窗过少会影响建筑物的采光、通风，因此窗墙面积比也不宜过小。在实际设计过程中，暖通专业应当与建筑学专业沟通，严格按照《公共建筑节能设计标准》，对建筑物的体形系数、窗墙面积比、外围护结构的传热系数进行综合考量。

2)热负荷计算。一般的民用建筑，在施工图设计阶段，应当严格遵照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，对每个房间进行热负荷计算，计算时，应注意各类附加和不同采暖系统负荷计算时的差异，不可热指标直接计算，因其计算结果往往偏大，会直接影响后续的系统、设备选型，增加建筑物能耗与运营成本。

3)系统形式选择。在能采用重力循环系统的前提下，应选择重力循环系统；系统的选择还应便于分户计量，因此常选用双管系统或单管跨越系统，同一住户的各个房间最好还应实现温度独立调节；应当加大供、回水温差，减小水流量实现节能；低温热水辐射供暖系统比传统的散热器对流散热器供暖系统室内设计温度低2 ℃～3 ℃，因此可优先选择低温热水辐射供暖系统，降低供暖耗能。

4)热源选择。加强集中供热基础理论研究，大力推广集中供热技术，优先采用城市热网热量，取代传统的小锅炉房，提高燃料的燃烧效率，达到节能环保的目的。对于有条件利用工业余热或热电联产余热的地区，可以采用余热锅炉，减少传统化石能源的燃烧。农村地区，可以采用生物质锅炉、沼气锅炉等特种锅炉作为建筑热源，充分利用当地的生物质资源代替煤炭。

1.2 通风

常见的通风方式从通风动力上可分为自然通风和机械通风两类。自然通风的动力是由温差引起的热压和建筑物外气流引起的风压，不需要借助风机的动力，因此更加经济、节能，在设计时应当充分利用建筑物自然通风。

1.2.1 平面布置

对于一定区域内多栋建筑的布置，采用斜列式或错列式的布置更有利于将自然通风的气流导入建筑群内部，故应优先考虑这两种布置形式。

1.2.2 自然通风形式的确定

在炎热地区，应减少房间相对通风洞口之间的隔断，充分利用穿堂风，但也应同时考虑人体热舒适性的要求；在寒冷地区，尤其针对于公共建筑，应采用中庭进行自然通风，如果对中庭的气流组织设计有较高要求时，还可用CFD辅助建模模拟计算。

1.2.3 自然通风动力

当自然通风动力不足时，除了增大风压、热压外，还可减小窗扇的局部阻力系数(如使用平开窗)来强化自然通风。

1.2.4 通风量

通风量大小的确定应兼顾室内空气品质和建筑物能耗两方面的要求，当采用机械通风时，通风量过大势必引起建筑物能耗增加。对于通风量的选择设计则应遵照国家规范和相关行业标准，若国内相关标准没有涉及的问题，还可以参考ASHRAE Standard 62.1等相关国外标准作为补充。

1.3 空调

首个现代空调自20世纪初由美国开利公司发明至今已有100多年的历史。空调可直接调节室内热湿环境的温度、湿度、空气流速、洁净度，比传统采暖系统更具优越性，无论使中央集中式空调还是家用空调器都得到了广泛的应用，但高能耗也是其应用过程中不可忽视的问题。

1.3.1 室内空气设计参数的选择

室内空气设计参数的选择应严格遵照国家相关规范。其值的确定一要考虑人体对热湿环境的反应，常用预测平均评价(PMV)进行评估；二要考虑节能要求，避免过冷、过热使空调用电能耗过大；三要考虑建筑物的实际运营工况，对不经常使用的房间降低负荷和温、湿度要求，减少使用能耗。《绿色建筑评价标准》中将“人员短期逗留区域空调供冷工况室内设计参数宜比长期逗留区域提高1 ℃～2 ℃，供热工况宜降低1 ℃～2 ℃”作为控制项要求，设计时应特别注意。

1.3.2 中央空调节能

对于工业建筑的中央空调，应当设计一套中央空调能效管理平台，一般包括：冷机智能控制系统、水泵变频智能控制系统、空调箱变频智能控制系统、冷却塔变频智能控制系统，使中央空调系统能够灵活适应负荷变化，设计时还应注意空调空气压缩机余热的回收利用，降低使用能耗；对于民用建筑，也要注意中央空调的自控调节，以酒店为例，ASHRAE 189.1—2014中要求“客人离开后30 min内在设定温度基础上自动调高3 ℃(供冷工况)或调低3 ℃(供暖工况)；空房状态时或客人离开时间达16 h后自动设定为不低于27 ℃(供冷工况)或不高于16 ℃(供暖工况)。”依据房间的负荷变化，设置空调供冷、供暖工况的温度限值和调整范围，对于降低建筑使用能耗十分有利。

2 技术角度

2.1 建筑信息模型技术

建筑信息模型(BIM)技术是绿色建筑节能设计的一种有效的手段，也是国家今年大力推广技术手段，住建部就曾于2015年6月16日印发《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》。BIM的基本思路是将传统2D的工程图转化为3D的模型，再转化为可用于分析的BIM模型。BIM技术的核心是BIM软件，国外常用的BIM软件有Revit，Achicad等，国内常用软件有绿建斯维尔等。国外软件技术相对成熟，但对国内标准的支持往往较差；国内软件起步较晚，但是对国内标准支持较好，也符合国内设计者的操作习惯。对于暖通设计，借助于已建好的BIM模型，可进行热工类分析：能耗计算、暖通负荷、采暖、空调节能设计；风环境模拟：室外各季节风环境模拟、室内自然通风模拟、通风气流组织设计模拟；暖通空调系统的控制监测模拟；检查管道碰撞等。通过计算机仿真模拟，优化设计、施工、运营管理，切实做到“四节一环保”。

2.2 可再生能源利用技术传统

可再生能源是相对于煤、石油、天然气等传统化石能源的新能源，包括太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等。传统化石能源不仅燃烧效率低、污染大，而且是不可再生能源。现在的建筑用能主要以直接燃用煤或用电为主，而用电多来源于火力发电厂，二者均属于直接或间接利用化石能源。随着能源危机的加剧，可再生能源因其可再生、污染小也成为了建筑用能的一个方向。

对于暖通专业，常用的可再生能源有：太阳能、地热能、风能。

2.2.1 太阳能

可以将太阳能作为热源，通过太阳能集热器，利用收集的太阳能对水加热，热水一方面可以满足部分生活用水的需要，另一方面可以作为太阳能低温热水辐射采暖系统的热媒，满足冬季供暖需要。将光伏元件与建筑围护结构相结合，可利用太阳能，使光伏建筑一体化，供给建筑物的生活用电的需要，缓解城市电网压力，节约能源。从通风角度看，还可在建筑物内设计太阳能烟囱，利用太阳辐射造成的温差，增大自然通风的热压，强化自然通风。

2.2.2 地热能

本专业中地热能的应用主要是通过地源热泵系统来实现的，将土壤、地下水、地表水中的低位地热能利用热泵转化为高位能；冬季提取地热能，用于室内采暖；夏季将热量释放到地下，为室内制冷。地源热泵系统还可以和太阳能系统联合应用，将地热能与太阳能同时作为建筑物供冷供暖的热源，既有助于恢复土壤温度，提高热效率，又可以克服天气变化对太阳能系统的影响，满足室内负荷的要求。

2.2.3 风能

我国具有丰富的风能资源，但风能资源的利用受地区与季节的影响很大，推广起来有一定难度。对于风能利用，一方面可以选择合适的风场，建立一定规模的风力发电厂，供给建筑用电；也可以直接利用城市楼群风，将风力发电设备与建筑物本身相结合，供给其内的建筑设备用电。欧美等国还利用风力制热技术，将风能利用直接或间接的手段转化为热能，满足家庭用热需要。

3 管理角度

从建筑的这个生命周期来看，暖通空调系统的管理包括两个部分：施工管理、运营管理。

3.1 施工管理

建筑设备施工时应采用绿色施工技术与方案，其核心同绿色建筑一样依然是“四节一环保”。应当依据施工能耗指标，进行合理的施工组织设计和施工进度规划。在进行管道及相关设备的安装时，首先考虑电能消耗较少的方式；对需进行保温的管道，应注意临界绝缘直径的大小，合理控制保温层厚度。对于工地的临时宿舍和办公场所，要注意外围护结构的保温，以控制冬季采暖能耗；临时场所的位置应选在便于自然通风的位置，充分利用自然通风，减少夏季空调、风扇耗能。

3.2 运营管理

暖通空调系统的能耗主要在设备的运营过程中产生。暖通空调系统本身是许多屋宇设备的集合，为了便于人们控制，应当设计相应的自动控制系统，使设备能够灵活适应负荷变化，提高设备的能效比；对设备应当进行定期的清理维护，延长设备的使用寿命，同时提高设备的运行效率；对物业管理人员做好专业培训，再先进的系统也是由人创造的，更离不开人的管理，操作者水平的高低会对系统的长期运行能耗产生重要的影响。

[1] GB 50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑节能设计标准[S].

[3] GB/T 50378—2014，绿色建筑评价标准[S].

[4] 叶 凌,柯尊友,王清勤.ASHRAE 189.1—2014《高性能绿色建筑设计标准》简介[J].暖通空调,2015(7):53-58.

[5] 龙惟定.物业设施管理与暖通空调[J].暖通空调,1998(4):27-31.

[6] 陆耀庆.使用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[7] 王崇杰，蔡洪彬，薛一冰，等.可再生能源利用技术[M].北京：中国建材工业出版社，2014.

[8] 丁云飞，李风雷，董重成,等.建筑设备工程施工技术与管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

On energy-saving measures of green buildings in heat and ventilation air-conditioner

Yang Yifan

(CollegeofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

The paper sums up the related important policies of the green building, emphasizes the importance of the heat and ventilation air-conditioner energy-saving, introduces the energy-saving measures of the green buildings in the aspect from the heat and ventilation air-conditioner from the design, techniques, and management, so as to meet the demands of residents for the heat comfort based on lowering the architectural energy consumption.

green building, heat ventilation air-conditioner, energy-saving, operation management

1009-6825(2017)05-0207-03

2016-12-08

杨一帆(1994- )，男，在读本科生

TU201.5

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