暖通新技术在绿色生态住宅设计中的运用

Abstract: the rise of the green ecological residence for hvac technology progress and development provides an unprecedented opportunity, at the same time, hvac technology unceasing development, further promoting the sustainable development of architecture. This article take green ecological residence as hvac the inevitable trend of the development of technology, in view of the design and application of relevant issues are discussed.

Key word: hvac; Green ecological residential; application

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

所谓绿色生态住宅就是充分利用可再生的材料和能源，亲和自然，尽量不破坏环境和文化传统，保护居住者的健康，充分体现可持续发展和人类回归自然的理念。绿色生态住宅的兴起为暖通空调技术的进步和发展提供了前所未有的机遇，同时，暖通空调技术的不断发展，进一步推动了建筑的可持续发展。

1.绿色生态住宅暖通设计需要坚持的原则

1.1节能

节能不仅指节约能源，还要节约材料。从整个空调系统内部所涉及到的水泵、制冷机、控制系统、风机等各个结构的投资过程，控制其原材料和能源涉及材料的投资费用和运行费用。而对于现代新型绿色生态住宅来说，暖通空调系统的设计、应用，还要与绿色生态住宅物内的围护结构、室内照明等系统互相结合、互相协调、互相关系。

1.2回用

绿色生态住宅中整个系统的回用都与暖通空调系统有关。其暖通空调系统中的各部分都有相对的独立性，大多数零部件可以进行拆卸。经过一定时间的运行后如果某个局部结构报废了，其中的运行设备、管材等非运转件或者材料经过一定的保养和维修，仍可以进行回收再用。

1.3循环利用

经过以上暖通空调系统中设备材料的回用和回收，废料经过专门的处理后要可以再生，实现从原料到产品到废料最后再变为原料的闭环良性循环。对于岩棉、玻璃钢等相对成本较高但却不能回收利用的原料，在设计时就要尽量少用，最大限度的限制其使用量。

2.暖通新技术在绿色生态住宅中的应用

暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，HVAC 实际上是Heating Ventilatingand Air Conditioning的英文缩写，取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。

暖通空调在绿色生态住宅中的应用的基本思路是使日光、热、空气仅在有益时进入住宅，其目的是控制阳光和空气于恰当的时间进入住宅，以及储存和分配热空气和冷空气以备需要。

2.1太阳能辐射的应用

太阳辐射对于暖通空调而言是一柄双刃剑：一方面增加进入室内的太阳辐射可以充分利用昼光照明，减少电气照明的能耗，也减少照明引起的夏季空调冷负荷，减少冬季采暖负荷。另一方面，增加进入室内的太阳辐射又会引起空调日射冷负荷的增加。控制太阳辐射所采取的具体措施有：

(1)选用节能玻璃窗。例如，在采暖为主的地区，可选用双层中充惰性气体、内层低辐射Low—E镀膜的玻璃窗，能有效地透过可见光、遮挡室内长波辐射，发挥温室效应;而在供冷为主的地区，可选用外层Low—E镀膜玻璃或单层镀膜玻璃，能有效地透过可见光、遮挡直射日射和室外长波辐射。国外最新利用液晶技术的智能窗(又称开关窗.SwitchGlassing)，利用晶体在不同电压下改变排列形状的特性，可以根据室外日射强度改变窗的透明程度。

(2)采用将可见光引进建筑物内区，同时遮挡对周边区直射日射的遮檐。

(3)采用通风窗技术，将空调回风引入双层窗夹层空间，带走由日射引起的中间层百叶温度升高的对流热量。中间层百叶在光电控制下自动改变角度，遮挡直射阳光，透过散射可见光。

(4)利用建筑物中庭，将昼光引入建筑物内区。

(5)利用光导纤维将光能引入内区，而将热能摒弃在室外。

(6)最简单易行但又是最有效的方法是设建筑外遮阳板，也可将外遮阳板与太阳能电池(又称光伏电池)结合，不但降低空调负荷，而且还能为室内照明提供补充能源。

上述措施能很好地解决昼光照明与空调负荷之间的矛盾。

2.2变频水泵在空调水循环中的应用

目前我们所接触的空调系统中，大多数仍采用平衡阀、一体阀等阀门进行流量调节，这也造成了能量的损失，并且在用户端普遍采用电动二通阀或电动二通调节阀，所以冷冻水系统用户侧是变流量的，但空调水系统大多数仍采用一次泵定流量水系统(见下图1)。

一次泵定流量水系统
该系统在部分负荷时靠调节阀门的开度来改变用户侧流量，以分集水器压差来控制主机侧旁通从而保持主机定流量。这种做法是不合理的。此类问题的解决办法可从两方面入手：

1)提高管路系统的水力平衡性，减少水力调节阀门的使用，即设计中尽量靠管道的优化排布达到或接近管网的水力平衡，减小管网的总阻力，从而减小循环泵的扬程节省电能。

2)采用变频循环泵。使水泵根据系统负荷的变化而改变自身电机转数，从而达到节省电能的目的。目前水泵变频通常采用变频器变频的方法来实现，众所周知，在一定条件下离心水泵的流量(Q)、压头(H)、轴功率(N)与泵的转速(n)存在近似关系，即Q∞n1，H∞n2，N∞n3。下图2中H1--Q，H2--Q线分别是同一离心水泵在转速为n1，n2时的特性曲线，Hg--Q为管路的特性曲线，显然泵转速由n1变为n2时，相应的流量也从Q2变为Q1，实现了流量的调节。

变频泵特性及管道特性曲线图

2.3蓄冷技术的应用

前些年随着夏季用电量的激增，国内大多数省区在用电高峰期拉闸限电已成家常便饭。为了降低用电峰谷差，一种高效节能的蓄冷中央空调自上世纪90年代末期开始进入了国人的视野。这让当时很多人看到了不再受限于拉闸限电的曙光。蓄冷技术是人类在面对能源危机时优化资源配置、保护生态环境的一项技术革新，能产生良好的社会效应和经济效益。其工作原理并不复杂：利用夜间电力低谷时段制冷，将冷量以冰或水的形式诸存在蓄冷设备中;在电力高峰时段，将储存的冷量释放出来供给空调使用，达到电网的移峰填谷、节省运行电费、节能环保的目的。然而，时至今日，蓄冷技术在全国尚未得到普遍推广，笔者深感遗憾。冰蓄冷和区域供冷除了节能环保外，更有利于社会资源的优化利用。首先，我国现在主要以火力发电为主，发电机的可调配性不强，所以很难随意控制或改变它的发电量。使用冰蓄冷技术，就可以让电厂的发电机组夜间在高效率区运行，这样就降低了它的单位煤耗。从这一点来说，冰蓄冷夜间用电提高了电厂发电机的效率。其次，冰蓄冷和区域供冷技术避开用电高峰后，其对电力资源占有率也随之降低。这就相当于把社会资源放大了，在同等的电力资源条件下我们可以供给更多的项目。反推回来，这还可以缓解国家对电力建设投入紧张的局面。

3.暖通空调技术在绿色生态住宅中的应用前景

在70年代，能源危机曾震动全世界，在此之前大多数商业楼宇中的HVAC系统为了满足空调房间的温湿度要求，常常会把空气制冷后又进行再热，而很少考虑能耗，再加上当时照明系统的耗能量是现在系统的2至3倍、围护结构的保温性能极差，以上种种因素造成了能耗的迅速上升。另一方面，从HVAC系统形式上看，定风量，双风管和外区诱导系统的使用占了主导地位。这也在很大程度上增加了能耗。能源危机之后，人们对HVAC系统设计和运行观念发生了戏剧性的转变。新风量减到最低水平，照明度也随着降低，室内空气温度保持在能满足舒适感的下限。于是能耗下降了，但新的问题又产生了，那就是空气品质的恶化。随着建筑业的发展，人们的认识水平不断提高，暖通设计师们逐渐明白，要把节能和保护环境有机地统一起来。因此，以最少的能耗，创造健康、舒适的室内环境，并保护大气环境，这也正是绿色生态住宅对暖通专业的要求。按照这些要求，暖通空调的专业人员不仅要考虑HVAC系统的设计和运行，而且还需要建筑其它方面的配合。

4.结束语

随着社会发展，科技进步，物质生活丰富，精神需求不断提高，人们已不再满足于简单的居住办公，而希望能有一个舒适的居住环境，高效的办公环境，暖通空调技术的发展和进步正逐步满足人们亲近自然，拥有舒适、健康住宅的需求。世界的发展和繁荣与人们开创性的思维和劳动不可分离。随着科学的发展，人类对生存环境不断认识和发现，能及时把新技术，新材料应用于现代住宅中，使我们的建筑成为真正意义上的“生态建筑”和“绿色生态住宅”。绿色生态住宅的兴起为暖通空调技术的进步和发展提供了前所未有的机遇，同时，暖通空调技术的不断发展，推动了现代建筑的可持续发展，为现代建筑的发展注入了生机和活力，并采用科学的环境控制技术，满足现代社会人们对室内环境品质日益增长的需求。

参考文献

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