綠色建筑中的暖通空調(diào)節(jié)能

丁赟，馬瑞啟

摘要：在全球提倡節(jié)能減排的前提下，綠色建筑已經(jīng)被越來越多的人們所關(guān)注，建筑節(jié)能已經(jīng)迫在眉睫。本文旨在對綠色建筑中暖通空調(diào)節(jié)能與能源利用以及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量中的暖通空調(diào)部分加以討論，從而提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效。
關(guān)鍵詞：綠色建筑；暖通空調(diào)；節(jié)能
引言：21世紀(jì)人類共同的主題是可持續(xù)發(fā)展，建筑業(yè)正由傳統(tǒng)高消耗、高污染型發(fā)展模式轉(zhuǎn)向高效生態(tài)發(fā)展模式，而綠色建筑正是實施這一轉(zhuǎn)變的必由之路，也是當(dāng)今世紀(jì)建筑發(fā)展的必然趨勢。我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，作為大量消耗能源和資源的建筑業(yè)，必須發(fā)展綠色建筑，改變當(dāng)前高投入、高消耗、高污染、低效率的模式，承擔(dān)起可持續(xù)發(fā)展的社會責(zé)任和義務(wù)。而在能耗方面空調(diào)節(jié)能是重中之重，因此，綠色建筑中的空調(diào)節(jié)能研究具有十分重要的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
正文：《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）的定義：“綠色建筑”指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。[1]綠色建筑評價指標(biāo)體系由節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和運營管理六類指標(biāo)組成。
一、針對我國國情，分析綠色建筑與空調(diào)節(jié)能的聯(lián)系
綠色建筑是強調(diào)人、自然與環(huán)境之間的和諧關(guān)系，從建筑的全壽命周期的角度出發(fā)，綜合地考慮綠色建筑的價值，即充分考慮建筑在使用過程中運行費用的降低，甚至對人體健康、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，作出全面、客觀評估。各國在綠色建筑發(fā)展方面都有其特點，不同國家之間存在明顯差異，綠色建筑要從本國的具體國情出發(fā)綜合考慮實施方案。與國外相比，我國目前在單項生態(tài)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面還處在深化的過程中：如在建筑節(jié)能方面，與氣候相近的國家相比，我國采暖地區(qū)的建筑能耗約是他們的3倍。針對我國國情制定相應(yīng)的建筑節(jié)能方案已經(jīng)刻不容緩。
相對而言我國面臨著資源短缺、發(fā)展速度快、粗放型發(fā)展的特點。據(jù)統(tǒng)計，建筑能耗在我國能源總消費中所占的比例已經(jīng)達到27.6%，而建筑能耗中又以建筑空調(diào)能耗較大，在我國一般賓館、寫字樓空調(diào)能耗約占建筑總能耗的30～40%，大中型商場空調(diào)能耗則高達50%，有的空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的60%或更多。高能耗建筑不僅耗費大量的資源，同時也降低了建筑的舒適性，如冷凝、漏風(fēng)、結(jié)露等問題普遍存在。提高建筑的健康性、舒適性、節(jié)約能源、改善建筑的環(huán)境質(zhì)量成為社會發(fā)展的內(nèi)在要求。
二、空調(diào)節(jié)能與能源利用
1、建筑物及其圍護結(jié)構(gòu)
外圍護結(jié)構(gòu)方案的選擇是建筑節(jié)能設(shè)計首先要考慮的問題，外圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能是決定建筑能否節(jié)能的基礎(chǔ)。建筑體形、朝向、樓距、窗墻面積以及遮陽均是節(jié)能設(shè)計的基本要素，而且還影響住宅的通風(fēng)及采光。
例如：相同體積的建筑物，體形系數(shù)S=F/V中，F(xiàn)（外表面積）越小，通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱越少，空調(diào)冷負(fù)荷也越�。煌瑯有螤畹慕ㄖ�物，南北朝向比東西朝向冷負(fù)荷��；確定合適的窗墻面積比例，盡量減少大窗戶、全玻璃幕墻；合理設(shè)計窗戶遮陽等。
對于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，通過圍護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷占有很大比例，而圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能決定圍護結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過圍護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷的大小。因此，提高建筑物保溫性能是減少空調(diào)系統(tǒng)能耗的重要措施之一。
2、計量收費
空調(diào)系統(tǒng)采用分戶計量和費用分?jǐn)偡绞接嬞M，可使用戶養(yǎng)成主動節(jié)約能源的習(xí)慣（以水環(huán)熱泵系統(tǒng)為例）。水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)是指小型的水/空氣熱泵機組的一種應(yīng)用方式，即用水環(huán)路將小型的水/空氣熱泵機組并聯(lián)在一起，構(gòu)成一套以回收建筑物內(nèi)部余熱為主要特點的熱泵供暖、供冷的空調(diào)系統(tǒng)。[2]水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)省掉或減少常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源設(shè)備和機房，主要的能量轉(zhuǎn)換在空調(diào)區(qū)域內(nèi)的水環(huán)熱泵機組中實現(xiàn)，用戶可以自主調(diào)節(jié)室溫，用戶使用的熱（冷）量的多少作為收費的一個主要依據(jù)，此系統(tǒng)便于分戶計量和計費。用戶還能自主調(diào)節(jié)室溫，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)計費相對準(zhǔn)確可靠，并具有其他空調(diào)系統(tǒng)所不具備的獨特優(yōu)點，是計費式商務(wù)寫字樓一種理想的空調(diào)系統(tǒng)形式。分戶計量計費技術(shù)是解決暖通空調(diào)系統(tǒng)能源與環(huán)境問題的有效措施之一。
3、地源熱泵技術(shù)
地源熱泵技術(shù)利用淺層常溫地?zé)崮軐崿F(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，屬于可再生能源技術(shù)，降低常規(guī)能源的消耗、減少環(huán)境污染是綠色建筑強調(diào)的重點。一套地源熱泵系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀，同時地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%-60%。另外，地源溫度較恒定的特性，使得地源熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護費用也較鍋爐-制冷機系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性，具有節(jié)能的優(yōu)點。
三、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量分析
1、自然通風(fēng)
自然通風(fēng)[3]是當(dāng)今建筑普遍采取的一項改革建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)，采用自然通風(fēng)的根本目的就是取代（或部分取代）空調(diào)制冷系統(tǒng)。自然通風(fēng)的建筑，可以降低空調(diào)耗電量，進而降低生產(chǎn)這些電能的不可再生資源的消耗量和CO2向大氣的排放量；對人體而言，自然通風(fēng)可減少“空調(diào)病”和各種通過空氣傳播的疾病的發(fā)病率。利用自然通風(fēng)，降低建筑能耗，使建筑的人工環(huán)境與自然環(huán)境達到動態(tài)的平衡，將是建筑在滿足了基本的使用功能和美學(xué)要求后，應(yīng)追求的更高目標(biāo)，也是綠色建筑所強調(diào)的重點。
2、結(jié)露
綠色建筑應(yīng)滿足圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不結(jié)露的要求。導(dǎo)致結(jié)露的原因除空氣過分潮濕外，表面溫度過低是直接的原因。在設(shè)計和建造過程中，應(yīng)核算可能結(jié)露部位的內(nèi)表面溫度是否高于露點溫度，采取措施防止在室內(nèi)溫、濕度設(shè)計條件下產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。設(shè)置排風(fēng)設(shè)施的地下建筑要根據(jù)氣候的變化及時開啟排風(fēng)設(shè)備。
四、建筑空調(diào)節(jié)能方面的其他改善建議
1、在冷熱源及空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置自控閥門和儀表，通過計算機對樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實時測量，確定最優(yōu)化的設(shè)備啟、停時間。同時根據(jù)樓宇冷負(fù)荷變化,通過變頻裝置調(diào)節(jié)冷凍水、冷卻水的流量及風(fēng)機類設(shè)備的風(fēng)量，也可使主機負(fù)荷下降，從而控制機組運行臺數(shù)，既可以提高空調(diào)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、提供舒適的環(huán)境，又達到節(jié)能的目的。
2、對于既有建筑應(yīng)重點加強對設(shè)備運行的控制能力，使能源更加合理、精確地消耗，針對每個建筑我們應(yīng)制定符合該建筑的用能管理制度，提高運行管理人員的節(jié)能意識，培養(yǎng)有強烈責(zé)任心的運行管理人員。
結(jié)論：通過對綠色建筑中暖通空調(diào)節(jié)能與能源利用以及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量中的暖通空調(diào)部分的討論，積極采用一些節(jié)能技術(shù)，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效，同時注意：
（1）注意設(shè)備本身的運行和限制條件，防止因采用的節(jié)能方法對設(shè)備壽命產(chǎn)生影響。
（2）各種節(jié)能方法是相互聯(lián)系的，對一個實際的系統(tǒng)必須綜合考慮整體的節(jié)能，避免相互之間產(chǎn)生的影響可能抵消，達不到很好的節(jié)能效果。
總之，綠色建筑是21世紀(jì)建筑行業(yè)發(fā)展的方向，空調(diào)節(jié)能技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間。
參考文獻
[1]綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)GB/T50378-2006
[2]馬最良等編著.水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社，2005
[3]李克資.關(guān)于建筑自然通風(fēng)設(shè)計的探討.有色金屬設(shè)計，2009,36（2），35-38
 

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