绿色建筑中的暖通空调节能_建筑设计论文发表

丁赟，马瑞启

摘要：在全球提倡节能减排的前提下，绿色建筑已经被越来越多的人们所关注，建筑节能已经迫在眉睫。本文旨在对绿色建筑中暖通空调节能与能源利用以及室内环境质量中的暖通空调部分加以讨论，从而提高暖通空调系统的能效。
关键词：绿色建筑；暖通空调；节能
引言：21世纪人类共同的主题是可持续发展，建筑业正由传统高消耗、高污染型发展模式转向高效生态发展模式，而绿色建筑正是实施这一转变的必由之路，也是当今世纪建筑发展的必然趋势。我国正处于经济快速发展阶段，作为大量消耗能源和资源的建筑业，必须发展绿色建筑，改变当前高投入、高消耗、高污染、低效率的模式，承担起可持续发展的社会责任和义务。而在能耗方面空调节能是重中之重，因此，绿色建筑中的空调节能研究具有十分重要的经济效益、社会效益和环境效益。
正文：《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）的定义：“绿色建筑”指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。[1]绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理六类指标组成。
一、针对我国国情，分析绿色建筑与空调节能的联系
绿色建筑是强调人、自然与环境之间的和谐关系，从建筑的全寿命周期的角度出发，综合地考虑绿色建筑的价值，即充分考虑建筑在使用过程中运行费用的降低，甚至对人体健康、社会可持续发展的影响，作出全面、客观评估。各国在绿色建筑发展方面都有其特点，不同国家之间存在明显差异，绿色建筑要从本国的具体国情出发综合考虑实施方案。与国外相比，我国目前在单项生态关键技术研发方面还处在深化的过程中：如在建筑节能方面，与气候相近的国家相比，我国采暖地区的建筑能耗约是他们的3倍。针对我国国情制定相应的建筑节能方案已经刻不容缓。
相对而言我国面临着资源短缺、发展速度快、粗放型发展的特点。据统计，建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到27.6%，而建筑能耗中又以建筑空调能耗较大，在我国一般宾馆、写字楼空调能耗约占建筑总能耗的30～40%，大中型商场空调能耗则高达50%，有的空调系统能耗占建筑总能耗的60%或更多。高能耗建筑不仅耗费大量的资源，同时也降低了建筑的舒适性，如冷凝、漏风、结露等问题普遍存在。提高建筑的健康性、舒适性、节约能源、改善建筑的环境质量成为社会发展的内在要求。
二、空调节能与能源利用
1、建筑物及其围护结构
外围护结构方案的选择是建筑节能设计首先要考虑的问题，外围护结构的热工性能是决定建筑能否节能的基础。建筑体形、朝向、楼距、窗墙面积以及遮阳均是节能设计的基本要素，而且还影响住宅的通风及采光。
例如：相同体积的建筑物，体形系数S=F/V中，F（外表面积）越小，通过围护结构的传热越少，空调冷负荷也越小；同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向冷负荷小；确定合适的窗墙面积比例，尽量减少大窗户、全玻璃幕墙；合理设计窗户遮阳等。
对于暖通空调系统而言，通过围护结构的空调负荷占有很大比例，而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过围护结构的空调负荷的大小。因此，提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。
2、计量收费
空调系统采用分户计量和费用分摊方式计费，可使用户养成主动节约能源的习惯（以水环热泵系统为例）。水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起，构成一套以回收建筑物内部余热为主要特点的热泵供暖、供冷的空调系统。[2]水环热泵空调系统省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房，主要的能量转换在空调区域内的水环热泵机组中实现，用户可以自主调节室温，用户使用的热（冷）量的多少作为收费的一个主要依据，此系统便于分户计量和计费。用户还能自主调节室温，水环热泵空调系统计费相对准确可靠，并具有其他空调系统所不具备的独特优点，是计费式商务写字楼一种理想的空调系统形式。分户计量计费技术是解决暖通空调系统能源与环境问题的有效措施之一。
3、地源热泵技术
地源热泵技术利用浅层常温地热能实现对建筑物的供热和制冷，属于可再生能源技术，降低常规能源的消耗、减少环境污染是绿色建筑强调的重点。一套地源热泵系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观，同时地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%-60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得地源热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性，具有节能的优点。
三、室内环境质量分析
1、自然通风
自然通风[3]是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。自然通风的建筑，可以降低空调耗电量，进而降低生产这些电能的不可再生资源的消耗量和CO2向大气的排放量；对人体而言，自然通风可减少“空调病”和各种通过空气传播的疾病的发病率。利用自然通风，降低建筑能耗，使建筑的人工环境与自然环境达到动态的平衡，将是建筑在满足了基本的使用功能和美学要求后，应追求的更高目标，也是绿色建筑所强调的重点。
2、结露
绿色建筑应满足围护结构内表面不结露的要求。导致结露的原因除空气过分潮湿外，表面温度过低是直接的原因。在设计和建造过程中，应核算可能结露部位的内表面温度是否高于露点温度，采取措施防止在室内温、湿度设计条件下产生结露现象。设置排风设施的地下建筑要根据气候的变化及时开启排风设备。
四、建筑空调节能方面的其他改善建议
1、在冷热源及空调系统中设置自控阀门和仪表，通过计算机对楼宇内外环境温度、湿度实时测量，确定最优化的设备启、停时间。同时根据楼宇冷负荷变化,通过变频装置调节冷冻水、冷却水的流量及风机类设备的风量，也可使主机负荷下降，从而控制机组运行台数，既可以提高空调系统运行的经济性、提供舒适的环境，又达到节能的目的。
2、对于既有建筑应重点加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗，针对每个建筑我们应制定符合该建筑的用能管理制度，提高运行管理人员的节能意识，培养有强烈责任心的运行管理人员。
结论：通过对绿色建筑中暖通空调节能与能源利用以及室内环境质量中的暖通空调部分的讨论，积极采用一些节能技术，提高暖通空调系统的能效，同时注意：
（1）注意设备本身的运行和限制条件，防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。
（2）各种节能方法是相互联系的，对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能，避免相互之间产生的影响可能抵消，达不到很好的节能效果。
总之，绿色建筑是21世纪建筑行业发展的方向，空调节能技术有着广阔的发展空间。
参考文献
[1]绿色建筑评价标准GB/T50378-2006
[2]马最良等编著.水环热泵空调系统设计.化学工业出版社，2005
[3]李克资.关于建筑自然通风设计的探讨.有色金属设计，2009,36（2），35-38