低碳背景下绿色技术在建筑暖通设计中的应用

苏海东 朱岩纯 胡程科 叶圣旗

2022 年3 月，住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确提出，进一步加快城镇绿色建筑改造工程，要求建筑工程、装修工程全面执行绿色建筑标准，注重建筑装修的低碳性、环保性、经济性。我国各地都在部署绿色建筑发展规划，绿色技术与建筑暖通设计的结合成为人们关注的重点。通过采用绿色技术科学设计建筑物的暖通系统，保证暖通系统、设备的经济性与环保性，能够有效降低对自然资源的消耗，减少污染物的排放，从而落实相关政策的要求。为了实现建筑暖通设计的合理性、经济性以及环保性，本文分析了低碳背景下我国对建筑暖通设计的新要求和绿色技术的工艺体系，提出绿色技术在建筑暖通设计中的使用途径，促进绿色建筑工程的实施。

1 绿色技术与暖通系统概述

1.1 绿色技术

绿色技术是各种先进技术与高新科技结合的产物，是具有高效节能、绿色环保、低碳经济以及可循环利用等特点的先进技术的统称，常见的包括屋顶花园与垂直绿化、室内照明节能设计、新风系统、地源热泵系统等。绿色技术种类如图1 所示。绿色技术的出现与我国低碳环保政策的实施密切相关，更与全球变暖、自然资源面临枯竭等大背景密切关联，其运用目的是为了保护自然环境，避免人类活动破坏自然生态系统，运用科学技术的力量实现人与自然的和谐共处。

图1 绿色技术种类

1.2 暖通系统

暖通是建筑的重要组成部分，主要涵盖供暖、通风和空气调节3 个方面。其中，供暖是暖通系统的重要板块之一，主要通过暖通设备以人工的方法转换外界能源，向室内提供热量，满足室内的温度需求，为人们提供供暖服务；通风系统则是通过安装与设计通风装置，实现室内空气的可循环，保证室内空气清新，减少室内二氧化碳、有毒气体的留存；空气调节是通风系统的延伸，是在通风系统的基础上优化与处理室内空气。同时，暖通系统的自动化装置会根据室内空气质量进行智能化调节与工作，创造满足人们生产、生活和科学试验的空气环境[1]。目前，市面上常用的暖通系统设备主要由空调系统、空调水系统、温湿度控制系统、空气处理系统以及制程排气系统等组成，这些系统功能往往通过中央空调系统控制实现，不同子系统发挥着不同的作用，中央空调系统作业流程图如图2 所示。。

图2 暖通系统的作业逻辑

2 低碳背景下我国对建筑暖通设计的新要求

（1）低碳环保。目前，我国各地为了响应《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》的号召，陆续出台了许多建筑装修政策，对建筑暖通设计提出了新规定、新要求。其中，主要提出暖通系统的设计与规划遵循低碳、环保的原则。要求使用具有绿色环保、节能减排等功能的暖通产品，在供暖、通风以及空气调节上降低能耗与污染物排放，减少有害气体的排出，并通过暖通系统的智能化调节装置处理空调系统和新风系统，使其按照经济、低碳、环保的指标运行[2]。

（2）节能减排。节能减排是我国对工业产品、建筑装修产品的主要要求。一是节约资源，如暖通设备的运行应降低对电能、水能的过度消耗，节约水、电资源；二是优化处理暖通系统的排放物，降低对空气环境的污染，同时减少热量的排出，保证碳达标[3]。

（3）可循环利用。资源可循环利用不仅关系着暖通设备运行的经济性，更关系着对空气环境、自然资源的保护。目前，很多生产厂商都通过在暖通系统中加入资源循环装置实现暖通系统内部的资源可循环利用。例如，进行建筑暖通设计时，充分利用余热循环技术和热能回收技术在暖通系统内部建立资源循环机制，这样暖通设备在运转时就会回收自身产生的热量，通过余热循环装置、热能回收装置将排放的热量转变为热能资源，实现了资源的可循环利用，不仅有效降低能耗，还避免了排放物、热量对空气环境的不良影响。

（4）经济安全。由于暖通设计的目的是满足人们日常生活与生产的需要，因此设计时还要注重暖通设备使用的经济性与安全性。暖通设备运行过程中涉及电源消耗、资源费用支出，暖通系统要坚持以人为本的原则，采用先进的节能技术降低资源损耗和成本支出，提高经济效益[4]。

3 低碳背景下绿色技术在建筑暖通设计中的应用途径

3.1 太阳能技术

低碳背景下，绿色技术在建筑暖通系统设计中要保证实现节能减排、低碳环保的目标。为实现这一目标，可充分运用太阳能技术，其在国内已经发展了很长时间且有效运用于各个领域。例如，对于加热装置，通过在暖通系统中增设太阳能处理板块与集成装置，利用太阳能板存储阳光热量，再使用热量传输装置将热量供给加热系统，实现太阳能的利用。又如，在暖通系统外部增设太阳能收集板，将太阳能的热量收集板固定在向阳的地方，并根据建筑的面积大小、结构和布局选择光伏发电项目的大小与占地面积。另外，“太阳能+辅助电源”的能源供给模式可通过太阳能板吸收与转化太阳能量，以满足室内空调系统的用电需求，而在遇到雨天或阴天时则通过其他设备辅助整个暖通系统的供电，实现太阳能与其他能源的结合，降低电能损耗，提高经济效益，同时也提高了能源节约的效果[5]。

3.2 变频技术

变频技术作为一种常见的绿色节能技术种类，被广泛运用到电气设备中，其工作原理就是利用变频工艺计算电气设备的供电频率与实际供电负荷，得出电气设备实际运行的供电需求量，再通过变频装置调节供电源，优化负载，达到降低功耗、高效利用资源、减少电量损耗及延长设备使用寿命的目的。变频技术在暖通系统中的应用要点如下。

一是严格遵循《公共建筑节能（绿色建筑）设计标准》（DBJ 50-052-2020）中的取值范围规定，界定变频器的智能探测值范围，保证变频器正常、精准检测与控制；二是根据暖通设备的独立系统设置各个分单元的变频器，例如，分别在供暖系统、新风系统以及空气调节系统中安装变频器，通过变频器控制各子系统装置，并根据暖通设备的实际供电需求调节电压负载，达到节能减排的目的；三是在设定变频器频率时应严格按照我国相关电气设备的相关规范实施，最大程度发挥变频技术的作用[6]。

3.3 绿色材料技术

目前，国内建筑暖通设计领域大多从暖通设备的技术或装置入手，达到低碳环保、节能减排的目的。绿色材料的运用一直是容易忽略的重点，目前我国对绿色材料技术方面的运用仍然处于探索阶段。根据国内外的做法，绿色材料技术在暖通设计中主要是根据施工成本与暖通设备的供应需求选择合适的材料。例如，在运用制冷剂时尽量少用哈龙、氟利昂，可以选择R410A，其为国际公认的新型环保制冷剂，与传统材料相比不仅制冷（暖）的效率更高，而且不会损伤空调装置，有利于优化空调系统的制冷（热）性能。该材料运用过程中排放出的气体不会破坏臭氧层，具有稳定、无毒、性能优越以及环保等特点，是一种较好的绿色材料。又如，暖通系统设计时，使用吸湿性聚合物材料能够很好地吸收暖通系统产生的热能，并配合能源回收装置存储余热[7]。

3.4 能源分析与循环利用技术

目前，在国内建筑工程暖通设计中，最受欢迎的能源循环利用技术包括热能回收技术和余热循环技术。这两种技术的逻辑机制均建立在能源分析工艺上，通过自动化、智能化设备判定暖通系统的热量，回收与再利用暖通设备排放的热量，达到资源可循环使用的目的。例如，对于热能回收技术，暖通设备安装时可以在暖通系统内部增设余热循环装置，并通过该装置回收暖通设备产生的热量，自动转变为自身需求的能源。又如，余热循环技术主要是在暖通设备中加入废气涡轮系统，该系统装置会回收采暖设备和空调中未充分利用的热能，并将其传输给其他设备，如将空调的制冷系统余热传输给新风系统、加热系统，可以实现暖通余热的内循环，提高暖通设备的经济性与节能环保性[8]。

4 结语

暖通设计中，应用绿色建筑技术的核心便是如何使暖通空调系统最大程度实现节能、环保效果。热能回收技术和余热循环技术都是绿色节能技术的主要组成部分，将其运用至建筑暖通设计中有利于提高暖通系统的经济性，降低能源消耗，实现资源的可循环利用。同时，在明确建筑暖通设计原则的基础上，可通过太阳能技术、变频技术、绿色材料技术、能源分析与循环利用技术的分析运用实现绿色技术和暖通设计的结合，从而促进建筑装修工程的绿色、节能、低碳、环保。