绿色建筑暖通空调设计分析

蚌埠市建筑设计研究院，安徽 蚌埠 233000

1 绿色建筑暖通空调设计原则

1.1 循环利用

在绿色建筑暖通空调设计环节，为控制施工成本、减少材料消耗量，必须遵循循环利用原则，在保证施工质量达标、满足技术标准的前提下，尽可能使用各类由废弃材料二次加工形成的，或具备回收利用价值的绿色材料。因此，在开展返工作业，或材料破损时，可以将所产生的废料进行二次加工，从根源上减少建筑废弃物产生总量、控制施工材料的实际用量。

1.2 经济适用

设计人员必须遵循经济适用原则，在制订建筑暖通空调设计方案时，应以降低系统施工成本、运行能耗，减少材料消耗量为主要目的，采取合理的设计措施。例如，可选择在建筑墙体结构中额外铺设一层新型保温材料，这虽然会提高建筑工程的前期建设成本，但是可以改善建筑热工性能，从而在客观层面上降低建筑暖通空调系统的运行负荷、能耗，进而起到降低建筑总体使用成本的设计效果。

1.3 节约原则

在制订绿色建筑暖通空调设计方案时，应遵循节约原则，在保证暖通空调系统质量达标、稳定运行的同时，尽量减少各类施工材料、设备配件的使用量，以及降低系统的实际运行负荷、电能消耗量。为实现这一目标，需要设计人员综合分析已知工程信息，从暖通空调系统中的制冷子系统、水泵、风机等角度着手。但是，节省设计原则并非指节省个别部件、材料，而是要求设计人员从全局统筹角度出发，对建筑暖通空调系统进行整体优化设计。

1.4 回用及广回收原则

回用设计原则是指设计人员应尽量提高建筑暖通空调系统的可拆卸性。如此，在系统长期运行过程中，在单独部件、设备出现故障问题后，工作人员可以及时切断故障设备与系统的连接，并对故障设备、部件进行维修或更换处理，从而减少系统运行故障所造成的损失，控制系统使用成本。广回收设计原则是指设计人员应优先配置标准型号的设备、部件与材料，减小非标设备的配置比例。在工程施工阶段产生多余或报废的部件材料时，可以根据规格型号单独管理、回收各类部件、材料，这将起到降低施工成本、获取更高项目经济效益的作用。

2 绿色建筑暖通空调设计

2.1 可再生能源利用设计

在早期建筑工程项目中，建筑暖通空调系统主要以电能为主要消耗能源，而电能在传输过程中将产生一定的损耗。同时，我国主要以火力发电为电能的主要生产方式，虽然辅以风力发电、光伏发电，但在电能生产过程中，仍会对生态环境造成污染破坏，这与可持续发展理念不符。因此，采取可再生能源设计措施可以同时起到减少电能损耗量、保护生态环境的作用。目前，应用较为常见的可再生能源利用技术包括地源热泵技术、太阳能发电技术。

（1）地源热泵技术。这项技术的主要原理为将建筑周边地层中所分布的地热资源作为主要供热、制冷能源。在建筑暖通空调系统运行过程中，仅需输入一定的高品位电力能源，系统即可将热泵所采集地热资源转换为高温热源，从而起到建筑暖通供热效果。即使是在炎热的夏季，系统也可以持续提取建筑室内空间所释放的热量，完成冷系统、余热系统之间的功能性转换操作，将多余热量向建筑周边地层中释放，起到控制地层温度均衡的作用。根据地源热能采集方式，可以将地源热泵系统细分为地埋管地源热泵、地下水地源热泵、地表水地源热泵。此外，在采取地源热泵技术时，设计人员可选择构建配套的温度调节系统，根据用户需求控制所转换高温热源的具体温度，确保可以满足用户个性化使用需求。同时，采取防漏保护措施可以避免地源热泵系统在长期运行过程中出现泄露安全事故。在我国北方区域，由于气温温度较低，地源热泵系统很难从地层中采集到充足的地热资源，因此应额外设置辅助供热设备。

（2）太阳能发电技术。这项技术的原理是在建筑屋顶等区域放置若干数量的太阳能发电板，当发电板吸收太阳光时，由于半导体或金属材料存在温差，因此可以持续将太阳能转换为热能，再转换为电能，进而向建筑暖通空调系统供电。与其他发电技术相比，太阳能发电技术具有可以储备多余电能、使用成本低廉、适用范围广、节能环保、能源蕴藏丰富等优势。设计人员利用太阳能发电技术时，需要考虑以下问题：①光伏发电系统运行稳定性较差，受到气候条件影响，电压时常出现剧烈波动现象，故对运维管理水平提出了较高的要求；②受到制造工艺限制，当前常用的单晶硅太阳能电池板的使用寿命较短，且废弃电池板会对生态环境造成污染破坏，故太阳能发电系统的前期建设成本高；③部分地区的年发电时数较低、总体发电量较小，并不适宜采取这项技术。

2.2 自然通风设计

自然通风方式是将热压、风压作为核心动力提供方式，基于自然空气循环原理，可以在无人工、系统干预的情况下取得良好的室内通风效果，持续向建筑室内空间吹入自然风、排除室内浊气。在建筑暖通空调系统中，自然通风也是最具节能环保属性的通风方式之一，自然通风方式的设计要点如下。

（1）风压通风。在采取风压通风方式时，综合分析建筑结构，如建筑物朝向、各功能区域分布格局、建筑周边区域气候条件等，采取各项设计措施，减小自然风吹入建筑室内空间时所承受的空气阻力。例如，适当增加建筑门窗构件的开口面积，尽量将门窗保持在统一水平线上，安装百叶窗等具有空气加速效果的窗体。

（2）热压通风。热压通风方式是根据建筑室内、室外环境温度差与压力差，起到引导空气流动、持续交换冷空气与室内浊气的作用。因此，为取得理想的自然通风效果，在建筑结构设计环节，应尽量采取竖向空腔设计方式，保证室内浊气可以通过建筑顶部向外排放，并在建筑底部持续流入室外冷空气。同时，在建筑顶部区域设置开口，起到调节通风效果、控制进风量的作用。

2.3 冰蓄冷系统优化设计

与传统冷系统相比，冰蓄冷系统具有运行能耗低、可以在低能耗运行状态下低温送风、蓄冷量大等优势。例如，在冰蓄冷系统运行过程中，由于蓄冷池容积较小，在客观层面上起到了减小热损失的作用。当所储存冷水温度保持在2～3℃时，也可开展低温送风操作，在满足建筑暖通空调系统运行需求的同时，降低风机运行能耗。

2.4 提高绿色材料及技术应用力度

在传统建筑施工模式中，一些施工材料的性能较差，具有有害性特征，不但会对周边生态环境造成污染破坏，在暖通空调系统出现运行故障问题后，还会泄露有毒气体，对业主身体健康造成严重威胁，例如氯氟烃制冷剂。因此，在制订建筑暖通空调设计方案时，设计人员应适当提高各类绿色施工材料的使用比例，逐渐取代具有有毒性与污染性特征的传统施工材料。

2.5 改善建筑热工性能

现阶段，在部分建筑工程中，由于建筑结构的热工性能较差，在暖通空调系统运行过程中，建筑室内空间的部分热量持续泄露至室外环境中，很难营造恒温室内环境，客观层面上加大了建筑暖通空调系统的运行负荷、增加了运行总时长。例如，建筑室内环境中的热量持续通过建筑围护结构、门窗构件与墙体间隙、管道出入口向外传递。因此，设计人员在制订建筑暖通空调设计方案时，应重点对建筑热工性能加以改善，通过强化建筑保温性能来降低暖通空调系统的运行能耗、缩短运行时长。为实现这一目的，首先，可以提高绿色施工材料的使用比例。例如，可选择在建筑墙体结构中铺设一层新型墙体保温材料，以此强化建筑墙体保温隔热性能。其次，对门窗构件与建筑墙体结构的间隙进行密封处理，如在间隙内填充发泡胶。再次，优先安装具有良好保温、气密性能的窗体，如双层真空玻璃，在玻璃中间设置一处没有空气的空间，起到保温隔热作用。最后，对管道出入口进行密封处理。例如，在管道与套管间隔区域填充密封材料。

2.6 采用变频调速技术

在传统建筑暖通空调系统中，采取的调速方式比较落后，系统运行能耗较高，需要持续消耗大量电能完成调速操作，且水泵、风柜等设备之间不匹配，系统在长期运行过程中容易发生故障。因此，设计人员可选择采取变频调速技术，在建筑暖通空调系统中安装变频调速电机。如此，在系统运行过程中，无需设定固定不变的运行负荷，变频调速机可以根据系统实时运行情况、用户使用需求来调节风机、水泵等设备的运行转速，从而起到调控暖通空调运行负荷、控制送风量以及水泵循环流量的作用。最终，可以将建筑暖通空调系统的实际运行能耗控制在较低程度。

3 结束语

在当前我国建筑业发展过程中，随着环保意识的增强，对建筑节能环保属性、暖通空调系统运行质量提出了更高的要求。因此，在绿色建筑暖通空调设计环节，必须严格遵循可持续发展战略与循环利用、节约、广回收等设计原则，落实各项设计措施，提高绿色施工材料与绿色技术应用比例，促进室内环境品质的进一步提高。