绿色建筑体系下如何开展暖通空调设计

摘 要：文章针对绿色建筑三星标准的暖通空调设计应注意达到的设计标准及应注意避免的相关问题,参照《绿色建筑评价标准》（DB11/T825-2011）及《绿色建筑设计标准》（DB11/938-2012）要求,详细论述绿色建筑体系下如何开展暖通空调设计.

关 键 词：绿色建筑；暖通空调；设计原则

中图分类号：TU96文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）02-0024-03

当前,随着人们对健康的重视,绿色施工理念正在逐渐地深入人们的工作和生活中.绿色施工指的是在施工的过程中,通过采取切实有效的施工技术和管理制度,最大限度地缩小建筑施工对室内环境和人的身体健康造成的不利影响,尽可能地降低资源和能源的浪费,利用绿色设计充分实现可持续性发展目标,在设计过程中充分利用各种自然因素,降低能源消耗并合理设计暖通空调,不滥用空调系统,实现人与社会的可持续

发展.

1简要论述绿色建筑以及我国绿色建筑发展现状

绿色建筑是在可持续、综合性发展原则基础上提出的,它结合当地的自然环境、地理环境,充分运用高新科学技术以及建筑学、生态学理论,合理安排建筑物与其他因素之间的相互关系,并进行实时操作,从而最大限度地节约水资源、土地资源、能量资源等各种资源,降低污染、保护环境,更好地为人们提供安全、舒适的建筑物使用空间,促进建筑与自然的和谐相处.

绿色建筑,顾名思义其核心是为了进一步降低对环境的污染、降低对各种资源的消耗,充分利用现代化科学技术提高建筑物品质.绿色建筑是未来社会发展所必须的建筑形式,也是讲究效率、健康舒适、节能环保的生活方式.现阶段,我国的建筑总面积已经超过了400多亿平方米,预计到2020年建筑物总面积会超过700多亿平方米,我国建筑业未来发展前景非常乐观.但是,建筑需要耗费大量的人力、物力、财力,在建筑物的建造以及使用过程中,会消耗约30%的总能源,消耗16.7%的使用材料,消耗47%的城市用水.绿色建筑能够实现房屋居住者在感官上与大自然的亲密接触,在最佳的人与自然和谐相处的环境下,使房屋居住者能够更安全、更健康、更顺心地生活和工作.绿色建筑在整体上体现的是一种人与自然的和谐、可持续的发展理念,为人们呈现出的是一幅安全、健康、舒适而温馨的画面.目前,国际上许多城市将绿色建筑提升到城市文明的高度,将绿色建筑定义为城市文明的象征.绿色建筑体现了人与自然的和谐相处,我们应当大力倡导绿色建筑理论,保护我们赖以生存的居住环境,完善我们的居住空间,建设我们安全、幸福、健康、舒适的家庭环境.

我国的人口数量在世界上是居于第一位的,作为人口大国,政府每年都要进行社区规划,通过新建许多的楼房来满足日益增多的人口的需求.然而,在具体的建筑施工管理的过程中会产生大量的能源消耗和废料处理问题,尤其是对居住环境产生严重污染.虽然绿色建筑得到了社会和各界人士的普遍重视,但是,由于我国行政区域比较广,各地的经济发展水平不同,导致人们在对绿色建筑理论存在不同认识,因此,虽然绿色建筑得到了社会各界的认同,但是在具体的推广中,仍存在深度与广度上的不足,绿色建筑未能形成规范化、系统化的发展,业界也大多口头上赞许,未能真正地在具体行动中付诸行动.因此,绿色建筑的功效未能得到全方位展示,有待加强和完善.目前关于绿色建筑,我国绝大多数施工单位都是被动的,仅仅是为了满足社会或业主对于文明施工和环境保护的需求,未能够真正参照《绿色建筑评价标准》（DB11/T825-2011）及《绿色建筑设计标准》（DB11/938-2012）要求,仅仅是采用一定的技术手段来减轻对环境的污染和降低施工噪音等.但是,绿色建筑的真正意义不止包括对垃圾、粉尘等人们熟知的环境问题,还应当包括在施工的过程中利用先进的技术和科学的管理,依据当地的气候环境,设计绿色建筑的工艺,在具体的工程中采用绿色环保的健康材料,确保绿色建筑的顺利进行.就目前而言,我国大部分的施工单位在施工过程中还是采用传统的工艺和流程,部分施工单位还是存在着偷工减料、以化学原材料代替绿色环保材料等现象.而由于施工管理部门或业主对于绿色环保材料等认识上的不足,往往会导致绿色建筑未能真正地落到实处.

2暖通空调设计的原则与要求分析

暖通空调有采暖、通风、空气调节三个重要功能,且功能之间相互联系,是为了在合理通风、运转、安装下,提供优良的室内空气品质与舒适温度.暖通空调提供良好的通风功能,降低空气渗透,有效维持不同房间或房间内外的压力关系、空气分布.随着暖通空调系统的发明,其在多个国家、多个领域广泛应用.在绿色建筑体系要求下,暖通空调设计需要贯彻环保型原则,从而更好地为绿色建筑提供高质量、环保特性,使绿色建筑更深入人心.

2.1暖通空调设计的原则

2.1.1绿化性原则.首先,对材料的选择要注意环保性,一旦材料选择不当,会对暖通空调性能造成严重影响,甚至阻碍整个暖通系统的正常运行,进而造成严重的环境污染与资源浪费.因此,要就地取材,重视材料的选择,多使用可再生资源,尽量选择环保、质优的保温材料,严禁使用HCFCS与CFCS.其次,便于回收与再利用.暖通空调设计与绿色建筑的回收再利用有密切关系,所以说,暖通空调需要为独立的系统结构,大部分零部件能够更换、拆卸.众所周知,暖通空调的系统比较庞大,在运行中会不可避免地出现各种问题,能够通过零部件拆卸,进行设备的保养与维修,促进其可回收利用.

2.1.2节能性原则.绿色建筑最基本的要求就是最大限度地减少能源消耗.因此,在暖通空调设计时,需要充分考虑到制冷系统、采暖系统、通风系统的消耗能源问题,注意建筑物内外部环境的协调一致性,尽可能使用高性能材料与可再生材料,提高原材料的使用效率,从而降低环境污染与能源浪费.

2.1.3再循环利用原则.保护环境、节约资源的重要途径就是循环再利用,这不等同于原材料的重复性使用,而是将暖通空调系统中报废的材料、设备统一进行回收,再输送到相应工厂,变废为宝,进行再循环利用,有效实现原材料、产品、废品、原材料良性运转的过程.2.2暖通空调设计的要求

第一,设计人员必须熟悉《绿色建筑评价标准》（DB11/T825-2011）及《绿色建筑设计标准》（DB11/938-2012）要求.在设计过程中,注意贯彻国家的环保政策与技术政策,积极推进可持续发展战略.因地制宜,综合考虑绿色建筑的使用寿命以及保护环境、节约能源、建筑物使用之间的辩证关系,与国家法律法规要求相吻合,进一步实现环境效率、社会效益、经济效益的统一.第二,暖通空调设计需要结合当地环境条件、经济发展水平、建筑物标准、气候条件等因素进行.第三,在暖通空调设计中,需要掌握高新科学技术,重视能耗软件以及CFD模拟软件的应用,设计暖通、办公、照明的合理比例,设计建筑物形式、体形系数、朝向、窗墙等因素,设计良好的室内外通风环境等等.第四,暖通专业人员必须认识到在绿色建筑设计中本专业的重要性与必要性,充分考虑节约能源与环境质量等方面要求,并与其他专业相互配合,认真做好方案的筛选、技术选择,不断优化设计方案,进一步满足星级评价标准的需求.

3绿色建筑系统暖通空调设计技术

3.1被动太阳辐射

设计被动太阳辐射的最重要目的是为了最大限度地有效利用能源资源,并提高人们的舒适性能.强调了建筑设计的重点：把风机、电气泵等高效能的设备与被动设计环节相联系（增加热量、增加光照、适量窗户、高效维护、设计选址等）,最大限度降低建筑耗能.被动太阳辐射,有效平衡了建筑的通风系统、供热系统、供冷系统以及照明系统.被动太阳设计,指的是将阳光和空气在适合的时间进行存储与冷热空气的分配.这对暖通空调的设计有利也有弊：一方面,通过太阳辐射设计,能够响应增加室内的太阳辐射,充分利用昼光、降低电能消耗,进而降低空调夏季制冷负荷以及冬季采暖负荷.另一方面,太阳辐射被动设计会导致空调系统日射冷负荷的提高.从整体上说,被动太阳辐射适用于大部分大型建筑以及小型建筑,非常适合重大项目工程的改造以及新建工程.现阶段,美国的酒店、仓库、学校、办公楼、机场、图书馆等等,都广泛应用太阳辐射设计.所以说,在绿色建筑的暖通空调设计中,必须要首先考虑被动太阳辐射,综合协调建筑专业与暖通专业的力量统统实现.具体操作有以下四方面：第一,有效改善窗际环境与负荷控制,除了使用一般的智能窗、节能窗、通风窗之外,积极开发围护结构,进一步调整外部负荷能力.第二,充分利用建筑物中庭,将自然风以及昼光积极引入建筑物中.第三,设计建筑物外遮阳板是最为简易的方式,还可以把太阳能电池与外遮阳板充分结合,在减少空调负荷的同时,为照明系统提供能源.第四,引入可见光的同时,遮挡对周围地区的直射,提高照明质量.上述措施有效解决了空调负荷与昼光照明之间的矛盾.

3.2有效利用自然通风

在绿色建筑系统中,利用自然通风是改善空气质量、降低能耗的重要措施.充分利用计算机技术以及相关软件分析,进行自然通风设计.比如说,日本很多建筑物都采用自然通风系统,有效避免了过渡季节的空调使用.夏季晚上停运空调后,有效吸入夜间冷空气,降低空调的启动负荷.英国设计人员通过五个烟囱的设计,在无风环境下,充分利用烟囱顶部引风机以及烟囱效应,将新鲜空气带入室内.

3.3优化冰蓄冷系统

通过优化冰蓄冷系统,能够进一步降低电能用量,降低能耗,提供高经济效益.在夜间,把冷量在水中蓄积,在白天用电高峰期释放冷量,降低电费开支.同时,冰的蓄冷量要超过水蓄冷量,且热损失比较小.在1℃～4℃冷水环境下,可降低风机动力,采用低温送风,有效起到制冷调节的效果.整个系统COP值不断提高,特别是夜间温度较低时,COP更高.制冷机处于满负荷状态,设备利用率、工作效率大幅度提高.

3.4应用地源热泵

地源热泵在解决制冷、供热等方面,有着显著的节能优势与经济优势.相比于空气热源泵,其使用优点更加显著.地源热泵系统不会对地下水质、地面沉降造成影响,只会影响土壤温度,是现阶段比较完善的散热、取热方式,对环境影响比较小.埋在地下的换热器是导致土壤温度变化的根本原因.在寒冷的冬天,会通过热交换器提取热量,实现地上供热；在炎热的夏季,地上热量会通过地泵传送到地下.为了最大限度保证埋管的排除热量与吸收热量平衡,保证高效运作,可以在非常寒冷的地区增加太阳能辅助供热设备.

4结语

综上所述,本文针对绿色建筑以及我国绿色建筑发展现状开始入手分析,重新明确了暖通空调设计的原则与要求,并从四个方面：被动太阳辐射、有效利用自然通风、优化冰蓄冷系统、应用地源热泵,详细论述了绿色建筑系统暖通空调设计技术.