綠色建筑暖通空調設計技術研究

0.引言

在越來越強調節(jié)能環(huán)保的當今時代，綠色建筑理念在建筑領域中得到不斷滲透。作為綠色建筑重要組成部分的暖通空間，其設計內容主要體現為供暖系統(tǒng)、通風系統(tǒng)以及空調系統(tǒng)。

設計人員在優(yōu)化設計暖通空調系統(tǒng)時，除了要關注自身的功能性，保證可實現良好的制冷、制熱效果，還要采用節(jié)能技術，助力建筑物節(jié)能減排。現代建筑設計人員要革新自身的設計理念，科學有效將綠色環(huán)保理念融入應用到綠色建筑的暖通空調優(yōu)化設計中，以此幫助國家社會緩解能源消耗負擔，同時提升建筑受眾的居住體驗感，推動我國建筑行業(yè)建設穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。

1.綠色建筑相關概述

綠色建筑簡單來說就是能夠實現節(jié)能減排目的的現代建筑物，通過設計建造出高質量的綠色建筑，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，促進我國生態(tài)經濟建設和諧健康的發(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)展實踐中除去考慮建筑功能實現，還越來越關注建筑的環(huán)保性能。因此，建筑設計人員應秉持綠色環(huán)保理念，在考慮建筑物功能實現的同時，還應做到對資源能源的科學高效利用，避免資源能源浪費。通過對綠色建筑暖通空調的設計優(yōu)化，可提升建筑材料有效利用率，達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的目的，鑒于此，設計人員應明確暖通空調設計的重要性，在設計實踐中發(fā)揮自身創(chuàng)造性，積極引入各種新型節(jié)能技術，做好設計優(yōu)化工作，滿足綠色建筑設計要求。

另外，綠色建筑暖通空調設計優(yōu)化中，應符合綠色建筑節(jié)能環(huán)保特征。設計人員需要提高自身的設計創(chuàng)新意識與能力，深入了解掌握到關于綠色建筑的環(huán)保設計特點與要求，根據實際情況優(yōu)化改善暖通空調設計方案，全面提升暖通空調設計應用水平。首先，設計人員需要考慮到綠色建筑的使用周期長特點，其能夠實現對各項社會資源的最大化利用，該綠色環(huán)保理念被廣泛應用于綠色建筑的規(guī)劃、設計、施工等不同環(huán)節(jié)中。比如，在建筑規(guī)劃設計環(huán)節(jié)，應當充分考慮建筑物對周邊環(huán)境的影響，以及考慮如何構建起建筑物與周邊環(huán)境之間的和諧關系；在建筑工程施工環(huán)節(jié)，應當對施工成本、環(huán)保技術應用、環(huán)保材料應用等因素進行綜合考慮。其次，綠色環(huán)保、節(jié)約能耗。綠色建筑尤為強調綠色環(huán)保、節(jié)約能耗。例如，綠色建筑在室內空間規(guī)劃、材料應用上尤為強調綠色環(huán)保以及良好居住體驗，致力于構建起建筑、人、自然之間的協(xié)調關系。鑒于此，綠色建筑在實際施工中應積極引入各種可再生資源，展現綠色建筑的環(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。在現代科技的創(chuàng)新完善發(fā)展背景下，傳統(tǒng)技術與設備已經無法滿足綠色建筑的空調系統(tǒng)設計運行要求，通過合理引進應用新興技術與設備，能夠進一步優(yōu)化改善綠色建筑暖通空調系統(tǒng)的運行效能，促使建筑室內溫度得到最佳化調節(jié)，從而實現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.綠色建筑暖通空調能耗影響因素

2.1室內外溫度差影響因素

居住于綠色建筑中的人們，可借助溫度計等設施，或觀察窗戶上的水霧，明確了解到室內外溫差的存在。在室外溫度出現明顯波動時，由于暖通空調需要保持室內溫度的統(tǒng)一性，繼而會致使室內外溫差加大，與此期間，空調所需調節(jié)的溫度區(qū)間也會不斷擴大，能源消耗也會進一步加大。特別是在夏季室外溫度偏高情況下，受太陽強輻射影響，使得室內溫度熱負荷大幅升高，為將室內溫度調節(jié)至人體適宜溫度，暖通空調運行需要消耗大量的能源。而仔冬季室外溫度偏低情況下，暖通空調為防止室內穩(wěn)定降低影響人們的居住體驗，這需要提升室內溫度，如此一來，系統(tǒng)運行會產生極大的能耗。

2.2建筑內發(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，相較于室內外溫差、太陽輻射影響因素，這些發(fā)熱源因素對暖通空調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，家電運行速度也會相應加快，綜合致使室內溫度超過室外溫度，與此期間，暖通空調需要通過耗能以將室內溫度調節(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人們對室內溫度要求影響因素

隨著現代社會的不斷發(fā)展，社會大眾不斷提出了越來越多個性化的需求，這一轉變同時對綠色建筑暖通空調設計帶來了一定影響。通常而言，居住者在不同季節(jié)，需要暖通空調營造出不同溫度區(qū)間的室內環(huán)境。但還有一些居住者會提出各式各樣的個性化需求，如要求暖通空調在短時間內完成升溫到降溫，或完成降溫到升溫，這一要求不僅會致使暖通空調產生極大的能耗，還會對暖通空調的維護保養(yǎng)造成不利影響，空調時刻處在高負荷運行狀態(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.綠色建筑暖通空調設計技術應用實踐

3.1冷輻射吊頂系統(tǒng)設計

在大型高層建筑建設過程中，施工單位會面臨著層高上升而出現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，那么就會產生熱島效應。針對于此，為了能夠最大程度消除掉這些多余熱量，設計人員需要主動加強冷輻射吊頂系統(tǒng)的優(yōu)化設計工作，根據實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，為建筑受眾群體構建出舒適健康的室內環(huán)境，滿足他們對高質量室內環(huán)境的體驗需求。

設計人員在實踐設計綠色建筑內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計建設要求與室內環(huán)境標準，還必須充分保證冷輻射吊頂系統(tǒng)的設計與相關標準技術相符合，避免出現后期返工的問題，影響到整個施工周期和造價成本。基于此，設計人員在開展暖通空調設計技術選擇應用中，應當有意識推進技術應用與室內環(huán)境建設的有機融合，以此確保打造的冷輻射吊頂系統(tǒng)在實際運行中更為節(jié)能高效，可對室內環(huán)境予以合理調控，防止系統(tǒng)在實際運行中發(fā)生能耗過大情況。另外，在推進冷輻射吊頂系統(tǒng)設計中，設計人員需認真做好整個綠色建筑內部結構的調控作業(yè)，協(xié)調好冷輻射吊頂系統(tǒng)設計與建筑物本身之間的關系，確保能夠充分發(fā)揮出該系統(tǒng)的實際性作用，同時避免其對建筑物后期建設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)在綠色建設建設中的運行效用水平，施工單位需要結合相關要求與自身情況，合理采購應用先進完善的技術設備，為綠色建筑暖通空調技術應用提供有力支撐。

3.2自然通風技術應用

在現代綠色建筑暖通空調設計實踐中，自然通風技術是一項不可或缺的關鍵技術。該項技術在暖通空調系統(tǒng)設計中的應用工作原理是，通過借助建筑物既有的自然氣流，實現對建筑室內環(huán)境空氣流通與溫度的控制調節(jié)，這樣不僅能夠幫助受眾改善室內居住空氣質量，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，在綠色建筑建設中，施工企業(yè)不斷提高了對自然通風還涉及的重視度，并推進了自然通風設計與暖通空調設計的有機融合。長期以來，我國建筑物建設一直傾向于秉承坐北朝南的建設原則，這一建設原則即很好地利用了自然風的流動，可實現理想的通風效果。

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

3.3被動式太陽輻射技術應用

對于被動式太陽輻射技術而言，這一技術在實際應用中主要是結合所在地氣候環(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設計中，雖然借助太陽能輻射可一定程度上節(jié)約室內照明設備的能耗，但與此同時會提升暖通空調的日射冷負荷，對此，可引入被動式太陽輻射設計，特別是將其引入進大型建筑物的暖通空調設計中，不僅可切實環(huán)節(jié)暖通空調運行負擔，還可滿足室內空間溫度調節(jié)需求。

例如，在對炎熱地區(qū)的建筑物進行建設中，鑒于本區(qū)域建筑物暖通空調旨在實現制冷功能，大多數建筑物均是采用單層或外層的鍍膜玻璃開展具體設計，此類玻璃材料在實際應用中，不僅支持穿透可見光，還可對太陽光直射予以遮擋，以及可防止室內面臨長波輻射等問題。而對于嚴寒地區(qū)的建筑物建設而言，該區(qū)域建筑物暖通空調旨在實現供暖功能，在對本區(qū)域建筑物暖通空調進行設計優(yōu)化中，設計人員可選取相關雙層中充斥大量惰性氣體的玻璃材料開展具體設計，如此一來除去可遮擋室內的長波輻射，還可依托溫室效應達到提升室內溫度的目的。根本上而言，設計人員在開展被動式太陽輻射設計過程中，可結合建筑物暖通空調設計要求對技術應用予以優(yōu)化，鑒于被動式太陽輻射設計大多被應用于大型商務建筑建設領域，為進一步將其引入至民用建筑物建設領域，即應當對其使用功能予以優(yōu)化。特別是在材料選用環(huán)節(jié)，設計人員務必要結合建筑物暖通空調運行要求，保證材料選用的合理性，保證選用材料可充分發(fā)揮其實質價值，助力暖通空調的有序運行，進而有效減輕系統(tǒng)運行負擔，防止由于材料選用不當，致使暖通空調在運行中產生更大的能耗。另外，設計人員還合理利用室內的任亮，依托對各種能源的回收利用，切實實現暖通空調設計優(yōu)化，達到節(jié)約能耗的目的。

3.4蓄冷技術應用

基于傳統(tǒng)能源結構，火電廠生產的電能不僅昂貴，而且數量相對有限，特別在一些用電高峰期，為保障居民用電安全，供電部門通常會進行限電，進而實現減少居民用電負荷、節(jié)約用電的效果。而伴隨各種可再生能源的開發(fā)以及蓄冷技術的應運而生，而這一局面得到極大緩解。蓄冷技術作為近年來興起的一項節(jié)能技術，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行釋放并轉化為電能，滿足用電需求。這一節(jié)能技術適用于綠色建筑暖通空調設計領域，且通常應用于超市、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、蓄冷技術的綜合應用，于炎熱季節(jié)下可將室內溫度調節(jié)至約26℃。相關統(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，實現理想的節(jié)能效果。除去大型商業(yè)建筑，蓄冷技術還可應用于住宅建筑。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、墻體實現輻射制冷，這一設計可于夜間大幅降低室內溫度，進而達到節(jié)約能耗的目的。

4.結束語

         面對日益嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題，社會各界不斷提高了對生態(tài)保護的關注度與重視度，我國也大力倡導可持續(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，并將綠色保護理念融入進綠色建筑暖通空調設計中。在設計實踐中，設計人員應切實秉持綠色環(huán)保理念，在滿足人們居住體驗的同時，推進對一系列技術手段的融合應用，提升資源有效利用率，節(jié)約能耗，積極推進暖通空調的設計優(yōu)化，促進建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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