綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)研究

0.引言

在越來越強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保的當(dāng)今時代，綠色建筑理念在建筑領(lǐng)域中得到不斷滲透。作為綠色建筑重要組成部分的暖通空間，其設(shè)計內(nèi)容主要體現(xiàn)為供暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)。

設(shè)計人員在優(yōu)化設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)時，除了要關(guān)注自身的功能性，保證可實(shí)現(xiàn)良好的制冷、制熱效果，還要采用節(jié)能技術(shù)，助力建筑物節(jié)能減排?，F(xiàn)代建筑設(shè)計人員要革新自身的設(shè)計理念，科學(xué)有效將綠色環(huán)保理念融入應(yīng)用到綠色建筑的暖通空調(diào)優(yōu)化設(shè)計中，以此幫助國家社會緩解能源消耗負(fù)擔(dān)，同時提升建筑受眾的居住體驗(yàn)感，推動我國建筑行業(yè)建設(shè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。

1.綠色建筑相關(guān)概述

綠色建筑簡單來說就是能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排目的的現(xiàn)代建筑物，通過設(shè)計建造出高質(zhì)量的綠色建筑，能夠幫助國家社會降低對傳統(tǒng)能源的使用消耗，同時最大程度減少各種污染物的排放，給人們帶來更好的居住生活工作體驗(yàn)，促進(jìn)我國生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和諧健康的發(fā)展。隨著社會大眾生態(tài)環(huán)保意識的不斷提升，建筑行業(yè)在發(fā)展實(shí)踐中除去考慮建筑功能實(shí)現(xiàn)，還越來越關(guān)注建筑的環(huán)保性能。因此，建筑設(shè)計人員應(yīng)秉持綠色環(huán)保理念，在考慮建筑物功能實(shí)現(xiàn)的同時，還應(yīng)做到對資源能源的科學(xué)高效利用，避免資源能源浪費(fèi)。通過對綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計優(yōu)化，可提升建筑材料有效利用率，達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的，鑒于此，設(shè)計人員應(yīng)明確暖通空調(diào)設(shè)計的重要性，在設(shè)計實(shí)踐中發(fā)揮自身創(chuàng)造性，積極引入各種新型節(jié)能技術(shù)，做好設(shè)計優(yōu)化工作，滿足綠色建筑設(shè)計要求。

另外，綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計優(yōu)化中，應(yīng)符合綠色建筑節(jié)能環(huán)保特征。設(shè)計人員需要提高自身的設(shè)計創(chuàng)新意識與能力，深入了解掌握到關(guān)于綠色建筑的環(huán)保設(shè)計特點(diǎn)與要求，根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化改善暖通空調(diào)設(shè)計方案，全面提升暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)用水平。首先，設(shè)計人員需要考慮到綠色建筑的使用周期長特點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對各項(xiàng)社會資源的最大化利用，該綠色環(huán)保理念被廣泛應(yīng)用于綠色建筑的規(guī)劃、設(shè)計、施工等不同環(huán)節(jié)中。比如，在建筑規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑物對周邊環(huán)境的影響，以及考慮如何構(gòu)建起建筑物與周邊環(huán)境之間的和諧關(guān)系；在建筑工程施工環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)對施工成本、環(huán)保技術(shù)應(yīng)用、環(huán)保材料應(yīng)用等因素進(jìn)行綜合考慮。其次，綠色環(huán)保、節(jié)約能耗。綠色建筑尤為強(qiáng)調(diào)綠色環(huán)保、節(jié)約能耗。例如，綠色建筑在室內(nèi)空間規(guī)劃、材料應(yīng)用上尤為強(qiáng)調(diào)綠色環(huán)保以及良好居住體驗(yàn)，致力于構(gòu)建起建筑、人、自然之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。鑒于此，綠色建筑在實(shí)際施工中應(yīng)積極引入各種可再生資源，展現(xiàn)綠色建筑的環(huán)保性能。最后，高資源利用率。綠色建筑除去保障了建筑的居住性能，還降低了施工成本，以及保障了建筑了使用周期和資源的高效利用。在現(xiàn)代科技的創(chuàng)新完善發(fā)展背景下，傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)無法滿足綠色建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行要求，通過合理引進(jìn)應(yīng)用新興技術(shù)與設(shè)備，能夠進(jìn)一步優(yōu)化改善綠色建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效能，促使建筑室內(nèi)溫度得到最佳化調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對有限資源高效利用的同時，為人們營造良好的居住空間環(huán)境。

2.綠色建筑暖通空調(diào)能耗影響因素

2.1室內(nèi)外溫度差影響因素

居住于綠色建筑中的人們，可借助溫度計等設(shè)施，或觀察窗戶上的水霧，明確了解到室內(nèi)外溫差的存在。在室外溫度出現(xiàn)明顯波動時，由于暖通空調(diào)需要保持室內(nèi)溫度的統(tǒng)一性，繼而會致使室內(nèi)外溫差加大，與此期間，空調(diào)所需調(diào)節(jié)的溫度區(qū)間也會不斷擴(kuò)大，能源消耗也會進(jìn)一步加大。特別是在夏季室外溫度偏高情況下，受太陽強(qiáng)輻射影響，使得室內(nèi)溫度熱負(fù)荷大幅升高，為將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至人體適宜溫度，暖通空調(diào)運(yùn)行需要消耗大量的能源。而仔冬季室外溫度偏低情況下，暖通空調(diào)為防止室內(nèi)穩(wěn)定降低影響人們的居住體驗(yàn)，這需要提升室內(nèi)溫度，如此一來，系統(tǒng)運(yùn)行會產(chǎn)生極大的能耗。

2.2建筑內(nèi)發(fā)熱源影響因素

綠色建筑中發(fā)熱源因素，主要涉及人體發(fā)熱、家電發(fā)熱等方面，相較于室內(nèi)外溫差、太陽輻射影響因素，這些發(fā)熱源因素對暖通空調(diào)能耗的影響相對偏小。一般而言，在炎熱季節(jié)，外部溫度大幅升高，人體新陳代謝加快，繼而會釋放出一定的熱量；同時，家電運(yùn)行速度也會相應(yīng)加快，綜合致使室內(nèi)溫度超過室外溫度，與此期間，暖通空調(diào)需要通過耗能以將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至人體適宜溫度，由此便形成了綠色建筑的能源消耗。

2.3人們對室內(nèi)溫度要求影響因素

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，社會大眾不斷提出了越來越多個性化的需求，這一轉(zhuǎn)變同時對綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計帶來了一定影響。通常而言，居住者在不同季節(jié)，需要暖通空調(diào)營造出不同溫度區(qū)間的室內(nèi)環(huán)境。但還有一些居住者會提出各式各樣的個性化需求，如要求暖通空調(diào)在短時間內(nèi)完成升溫到降溫，或完成降溫到升溫，這一要求不僅會致使暖通空調(diào)產(chǎn)生極大的能耗，還會對暖通空調(diào)的維護(hù)保養(yǎng)造成不利影響，空調(diào)時刻處在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，長此以往，會縮短其使用周期，并影響其對能源的有效利用率。

3.綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

3.1冷輻射吊頂系統(tǒng)設(shè)計

在大型高層建筑建設(shè)過程中，施工單位會面臨著層高上升而出現(xiàn)外界輻射不斷加大的問題，此時建筑物表層自然會吸收較大的輻射熱量，如果無法將這些熱量及時排出或者吸收利用，那么就會產(chǎn)生熱島效應(yīng)。針對于此，為了能夠最大程度消除掉這些多余熱量，設(shè)計人員需要主動加強(qiáng)冷輻射吊頂系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計工作，根據(jù)實(shí)際情況與要求合理打造冷輻射吊頂系統(tǒng)，依托輻射方式的供冷，為建筑受眾群體構(gòu)建出舒適健康的室內(nèi)環(huán)境，滿足他們對高質(zhì)量室內(nèi)環(huán)境的體驗(yàn)需求。

設(shè)計人員在實(shí)踐設(shè)計綠色建筑內(nèi)部的冷輻射吊頂系統(tǒng)時，不單要事先掌握了解到該建筑的設(shè)計建設(shè)要求與室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，還必須充分保證冷輻射吊頂系統(tǒng)的設(shè)計與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)相符合，避免出現(xiàn)后期返工的問題，影響到整個施工周期和造價成本。基于此，設(shè)計人員在開展暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)選擇應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)有意識推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與室內(nèi)環(huán)境建設(shè)的有機(jī)融合，以此確保打造的冷輻射吊頂系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中更為節(jié)能高效，可對室內(nèi)環(huán)境予以合理調(diào)控，防止系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生能耗過大情況。另外，在推進(jìn)冷輻射吊頂系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員需認(rèn)真做好整個綠色建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)控作業(yè)，協(xié)調(diào)好冷輻射吊頂系統(tǒng)設(shè)計與建筑物本身之間的關(guān)系，確保能夠充分發(fā)揮出該系統(tǒng)的實(shí)際性作用，同時避免其對建筑物后期建設(shè)施工帶來任何不必要的麻煩。為了能夠提升冷輻射吊頂系統(tǒng)在綠色建設(shè)建設(shè)中的運(yùn)行效用水平，施工單位需要結(jié)合相關(guān)要求與自身情況，合理采購應(yīng)用先進(jìn)完善的技術(shù)設(shè)備，為綠色建筑暖通空調(diào)技術(shù)應(yīng)用提供有力支撐。

3.2自然通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用

在現(xiàn)代綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計實(shí)踐中，自然通風(fēng)技術(shù)是一項(xiàng)不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用工作原理是，通過借助建筑物既有的自然氣流，實(shí)現(xiàn)對建筑室內(nèi)環(huán)境空氣流通與溫度的控制調(diào)節(jié)，這樣不僅能夠幫助受眾改善室內(nèi)居住空氣質(zhì)量，還可以大大降低對能源的消耗，節(jié)省更多的成本支出。如今，在綠色建筑建設(shè)中，施工企業(yè)不斷提高了對自然通風(fēng)還涉及的重視度，并推進(jìn)了自然通風(fēng)設(shè)計與暖通空調(diào)設(shè)計的有機(jī)融合。長期以來，我國建筑物建設(shè)一直傾向于秉承坐北朝南的建設(shè)原則，這一建設(shè)原則即很好地利用了自然風(fēng)的流動，可實(shí)現(xiàn)理想的通風(fēng)效果。

在綠色建筑暖通空調(diào)自然通風(fēng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)充分考慮區(qū)域內(nèi)建筑物的形態(tài)、開窗設(shè)計、風(fēng)道設(shè)計、排煙設(shè)計等要素，并對這些要素進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而切實(shí)確保自然通風(fēng)設(shè)計的科學(xué)合理性，借助自然風(fēng)完成對室內(nèi)空氣、溫度的調(diào)節(jié)。具體而言，在建筑形態(tài)方面，自然通風(fēng)受建筑朝向、外形很大程度影響，所以應(yīng)科學(xué)調(diào)控建筑的高度、朝向及開口面積。在開窗設(shè)計方面，設(shè)計人員需結(jié)合建筑用途及環(huán)境因素，推進(jìn)對開窗位置、大小、數(shù)量的合理設(shè)計，這樣能夠保障獲取到最佳的建筑內(nèi)部環(huán)境通風(fēng)效果。在綠色建筑的自然通風(fēng)實(shí)踐設(shè)計過程中，設(shè)計人員要充分認(rèn)識到風(fēng)道是影響到自然通風(fēng)效果的關(guān)鍵因素之一。設(shè)計人員要想有效提高建筑自然通風(fēng)的設(shè)計質(zhì)量，就必須結(jié)合建筑規(guī)劃設(shè)計方案與要求，合理設(shè)計各個風(fēng)道形狀、進(jìn)出口位置以及長寬高等。設(shè)計人員除了要關(guān)注到風(fēng)道設(shè)計工作，還必須加強(qiáng)建筑的排煙設(shè)計，排煙的優(yōu)化設(shè)計主要表現(xiàn)在其大小、位置等設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計人員要將大小合適的排煙口合理設(shè)置最佳的建筑位置，以此幫助建筑受眾提升室內(nèi)居住環(huán)境的空氣質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)理想的設(shè)計效果，對于自然通風(fēng)設(shè)計可引入計算流體力學(xué)模擬軟件，對設(shè)計效果予以模擬、優(yōu)化。同時，還應(yīng)當(dāng)通過實(shí)際建筑開展檢測、調(diào)試，核查設(shè)計有效性。通常而言，依托晚間自然通風(fēng)設(shè)計，可將室內(nèi)溫度降低約3℃。而對于一些高層建筑物而言，由于其外窗進(jìn)行了封閉處理，難以正常開啟，還有一些建筑物的外窗設(shè)計則采用了雙層玻璃幕墻的設(shè)計形式，均一定程度上加大了暖通空調(diào)自然通風(fēng)設(shè)計難度。對此，在自然通風(fēng)設(shè)計實(shí)踐中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)將外部空氣牽引至玻璃間層中，繼而完成室內(nèi)外空氣的更換。相較于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，暖通空調(diào)自然通風(fēng)設(shè)計除去可提升空間利用率，還可達(dá)到節(jié)約能耗的目的，以及在實(shí)際設(shè)計中不會引發(fā)環(huán)境污染等問題。另外值得一提的是，在自然通風(fēng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格選用玻璃幕墻材料，究其原因在于在雙層玻璃幕墻設(shè)計中，為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣流通，要求對雙層玻璃間的空隙進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計，同時，還應(yīng)當(dāng)切實(shí)保證玻璃材料的應(yīng)用質(zhì)量，進(jìn)而為后期自然通風(fēng)設(shè)計提供有力支持。

3.3被動式太陽輻射技術(shù)應(yīng)用

對于被動式太陽輻射技術(shù)而言，這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要是結(jié)合所在地氣候環(huán)境、條件，盡可能做好建筑物選址工作，確保裝置于建筑物頂部的太陽能接收板材料可充分接收到陽光。在綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計中，雖然借助太陽能輻射可一定程度上節(jié)約室內(nèi)照明設(shè)備的能耗，但與此同時會提升暖通空調(diào)的日射冷負(fù)荷，對此，可引入被動式太陽輻射設(shè)計，特別是將其引入進(jìn)大型建筑物的暖通空調(diào)設(shè)計中，不僅可切實(shí)環(huán)節(jié)暖通空調(diào)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，還可滿足室內(nèi)空間溫度調(diào)節(jié)需求。

例如，在對炎熱地區(qū)的建筑物進(jìn)行建設(shè)中，鑒于本區(qū)域建筑物暖通空調(diào)旨在實(shí)現(xiàn)制冷功能，大多數(shù)建筑物均是采用單層或外層的鍍膜玻璃開展具體設(shè)計，此類玻璃材料在實(shí)際應(yīng)用中，不僅支持穿透可見光，還可對太陽光直射予以遮擋，以及可防止室內(nèi)面臨長波輻射等問題。而對于嚴(yán)寒地區(qū)的建筑物建設(shè)而言，該區(qū)域建筑物暖通空調(diào)旨在實(shí)現(xiàn)供暖功能，在對本區(qū)域建筑物暖通空調(diào)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化中，設(shè)計人員可選取相關(guān)雙層中充斥大量惰性氣體的玻璃材料開展具體設(shè)計，如此一來除去可遮擋室內(nèi)的長波輻射，還可依托溫室效應(yīng)達(dá)到提升室內(nèi)溫度的目的。根本上而言，設(shè)計人員在開展被動式太陽輻射設(shè)計過程中，可結(jié)合建筑物暖通空調(diào)設(shè)計要求對技術(shù)應(yīng)用予以優(yōu)化，鑒于被動式太陽輻射設(shè)計大多被應(yīng)用于大型商務(wù)建筑建設(shè)領(lǐng)域，為進(jìn)一步將其引入至民用建筑物建設(shè)領(lǐng)域，即應(yīng)當(dāng)對其使用功能予以優(yōu)化。特別是在材料選用環(huán)節(jié)，設(shè)計人員務(wù)必要結(jié)合建筑物暖通空調(diào)運(yùn)行要求，保證材料選用的合理性，保證選用材料可充分發(fā)揮其實(shí)質(zhì)價值，助力暖通空調(diào)的有序運(yùn)行，進(jìn)而有效減輕系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，防止由于材料選用不當(dāng)，致使暖通空調(diào)在運(yùn)行中產(chǎn)生更大的能耗。另外，設(shè)計人員還合理利用室內(nèi)的任亮，依托對各種能源的回收利用，切實(shí)實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)設(shè)計優(yōu)化，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

3.4蓄冷技術(shù)應(yīng)用

基于傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)，火電廠生產(chǎn)的電能不僅昂貴，而且數(shù)量相對有限，特別在一些用電高峰期，為保障居民用電安全，供電部門通常會進(jìn)行限電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少居民用電負(fù)荷、節(jié)約用電的效果。而伴隨各種可再生能源的開發(fā)以及蓄冷技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，而這一局面得到極大緩解。蓄冷技術(shù)作為近年來興起的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，主要是在低峰電量時段制冷，通過蓄冷裝置將冷量儲存于水體或冰體重，在高峰電量時段將水或冰中的冷量進(jìn)行釋放并轉(zhuǎn)化為電能，滿足用電需求。這一節(jié)能技術(shù)適用于綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計領(lǐng)域，且通常應(yīng)用于超市、辦公樓等大型商業(yè)建筑。例如，北京華潤大廈通過對地下水源熱泵、蓄冷技術(shù)的綜合應(yīng)用，于炎熱季節(jié)下可將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至約26℃。相關(guān)統(tǒng)計顯示，相比傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)，華潤大廈蓄冷系統(tǒng)每日耗電量可節(jié)約67%作用，實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果。除去大型商業(yè)建筑，蓄冷技術(shù)還可應(yīng)用于住宅建筑。例如，美國一些地區(qū)的高檔住宅建筑即引入了夜間制冷儲存熱媒介的方式，借助地板、墻體實(shí)現(xiàn)輻射制冷，這一設(shè)計可于夜間大幅降低室內(nèi)溫度，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

4.結(jié)束語

         面對日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題，社會各界不斷提高了對生態(tài)保護(hù)的關(guān)注度與重視度，我國也大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動生態(tài)環(huán)境的逐步改善。在此背景下，我國積極發(fā)展綠色建筑，并將綠色保護(hù)理念融入進(jìn)綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計中。在設(shè)計實(shí)踐中，設(shè)計人員應(yīng)切實(shí)秉持綠色環(huán)保理念，在滿足人們居住體驗(yàn)的同時，推進(jìn)對一系列技術(shù)手段的融合應(yīng)用，提升資源有效利用率，節(jié)約能耗，積極推進(jìn)暖通空調(diào)的設(shè)計優(yōu)化，促進(jìn)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

文章來源：  《上海輕工業(yè)》   http://www.k2057.cn/w/kj/30978.html