绿色建筑中暖通空调设计方法初探

绿色建筑中暖通空调设计方法初探

吴喜庭

关键词：绿色建筑，暖通空调，设计

1.引言

我国自正式启动绿色建筑评价工作以来，经过多年的发展与努力，目前己有1000多个项目通过了绿色建筑标识评价，其总建筑面积超过了1亿平方米;同时，随着国家及地方两级绿色建筑政策的相继发布，绿色建筑俨然已经从行业发展需要上升为国家战略层面，全面展开实施绿色建筑的步伐日益临近。

作为新时期的暖通设计师有必要掌握绿色建筑领域中的相关要求。根据模拟走向应用研究中的论点，表面10%以上的节能潜力来自于建筑方案初期的规划设计，因此，应从建筑实施过程中的源头一一规划设计阶段出发，为业主选择节能、高效、稳定、持久的暖通空调系统，从而促进建筑节能，提高能源效率，改善环境质量。

2.绿色建筑中暖通空调设计准则

暖通空调设计中不可避免地需要提供能源，这无疑也给我们提出了一个设计之初的最根本要求一一最少的能源消耗、最大的能源利用效率、最稳定的系统运行、最熟悉的人居环境。

这就是源自“可持续发展战略”和生态环境维持的原则一一"3R”原则。

"3R”原则牵涉建筑实施过程中的多个环节，以及政府政策法规，是比较复杂的系统工程。在《绿色建筑评价标准》（GB六50378一2006）中，不但考虑到“3R”法则，还根据建筑的特点，提出对室内空气品质、运营管理等的要求。其实标准中的6个大的方面均和暖通空调技术乃至管理有直接和间接的关系，《绿色建筑评价标准》（GB六50378一2006）63个条款中22条与暖通空调专业有直接关系。

3绿色建筑的暖通空调设计方法

满足《绿色建筑评价标准》（GB六50378一2006）的空调设计，从条文上看很简单，其实绿色建筑的实施不是几个独立部分的局部最优的简单组合，它是综合考虑多种因素后的一个全局最优组合。而传统设计中依托主观经验进行定性分析难免造成一些设计方案目标的设定偏差。例如，在对某办公建筑进行分析时，通过减少外窗面积可节约空调能耗，但是因此会增加照明能耗，影响过渡季节自然通风。这就需要结合能耗及自然通风、采光软件进行综合分析，将不同的方案组合进行能耗计算，分析得出合理的建筑形式、朝向、体形系数、窗墙比等，最终通过掌握建筑用能情况，合理设置暖通空调形式，因此，不但要考虑空调夏季负荷或冬季负荷，还要综合考虑建筑全年能耗与环境协调，最大限度地节约能源消耗。对此，笔者根据日常绿色建筑实施过程中的项目积累，总结出一套绿色建筑中暖通空调设计方法。

3.1设定目标

结合建筑定位以及相关标准，综合考虑业主需求，设定暖通空调设计的目标。对建筑围护结构基础节能率、建筑综合能耗水平、可再生能源利用比率等关键指标进行确定，为后续工作开展提供指导性意见。同时明确提出选择高效节能的暖通空调设备、可同收利用的管材以及保温材料等，强调就地取材，减少材料运输对环境造成的影响，促进当地经济的发展，最终降低系统投资成木，减轻建筑业主负担。

3.2计算机辅助设计

从建筑方案阶段开始，利用CFD软件（如Phoenix等）根据地理环境和风向，设计建筑的朝向、间距及建筑群的布局;优化建筑平面的设计，使主要的功能房间在夏季、过渡季节均获得良好的自然通风条件，对室内基础室温起到一定的优化作用，减少全年空调的使用时间。通过模拟与实测研究，推荐开口宽度为开间宽度的1/3一2/3，开口面积为地板面积的15%一25%，以便获得最好的通风效果。

4.3系统方案确定

基于前期的目标设定及动态负荷情况，按照"3R"对暖通空调设计所涉及的冷热源及末端形式，从技术、原则经济角度进行全而分析，在既定的范围内进行各方案的对比论证及选择，以便最合理地利用资源，达到预期的经济效果及社会效益。

对于绿色建筑中暖通空调系统的冷热源形式，首先应考虑天然冷热源并结合蓄能技术;无条件利用天然冷热源时，可采用人工冷热源。机组或设备的选择，应根据建筑规模，使用特征，结合当地结构及其价格政策、环保规定等，按下列原则经综合论证后确定。

（1）有城市集中供热或工厂余热利用的地区，宜采用空调系统的冷热源。

（2）具有热电厂的地区，宜推广利用电余热的供热、供冷技术。

（3）具有充足天燃气供应的地区，宜推广应用分布式热电冷联供和燃气空调技术，实现电力和天然气的削峰填谷，提高能源的综合利用率。

（4）附近有长期稳定、充足的江、河、湖、海、浅层地下水等天然水资源，或有工业废水、热电厂冷却水、污水处理厂等排出的再生水资源，且水温适宜时，宜采用地表水水源热泵系统;不具备集中供热条件，经技术经济论证及全年负荷分析认为合理且有充足的地而供埋管时，可采用地埋管地源热泵系统。

3.4设计阶段

冷热源设计时，要综合考虑技术性、经济性、安全性等多方而因素。例如，土壤源热泵设计时，需要考虑的因素包括:钻孔位置、埋管数量、埋管间距、管径选型、埋管分组设计、级分集水器、其中关键部分，窗井设计等。可以看出冷热源的设计往往是它的设计决定养整个系统的思路。机房位置可选择在靠近冷热负荷比较集中的地区，机房设计时这样可以缩短管路，节约管材，减少压力损失，简化管路系统的设计、施工与维修。主机、水泵、电气元件等设备选型时选择高效节能产品，同时将蓄能技术、变频技术合理布置使用，达到能源的梯级利用，从而提高能源利用效率，实现系统节能的目标。

空调系统的末端设计对与整个系统的止常运行也息息相关。例如，对于面积较大、内外区没有空气流通的楼层，要避免冷热不均现象，须根据建筑围护结构的特点合理地划分内外区。同时，对于较高的建筑，是否有吊顶和同风口，风口位置高低，都会对负荷量产生一定影响。好的末端设计应该在方案计划初期应充分考虑项目的功能和用途，对各分区进行整体把握。此外，对于全年运行的空调系统，在节能上必须考虑到全年的运行工沉而不仅仅是设计工沉。在建筑需要供冷的时间里，如果能直接利用室外较低温度的新风来供冷，则可以减少人工冷源的能量消耗。在冬季过渡季，应采用调节新风来满足送风温度的要求，同时减少甚至消除对空气的加热量。末端系统设计时还应增设二氧化碳检测系统，提高通风效率，防止气流短路。应用置换通风、自然通风等手段提高通风换气效率。

在暖通空调设计中还须特别注意设备噪声的控制，以及主机、水泵、末端减振等技术措施，从而确保在满足人居温湿舒适度要求的情况下，给用户提供一个相对健康的建筑声环境。同时，合理设置暖通空调控制系统不但能达到节能目的，还会使每个住户能高水平地控制热工、通风和照明系统，从而保证自己身体健康、精力充沛、环境舒适。

4.结束语

随养绿色建筑发展的深入，越来越多的暖通空调系统须按照绿色理念进行设计，本文按照"3R”原则，对所总结出的基于绿色理念的建筑暖通空调系统设计方法做出简要分析与说明，希望能为今后相关设计工作的开展提供一定的参考与帮助;从而在进一步改善生活的声、光、风等建筑微环境，以及生活品质和舒适性的基础上，大力倡导节能能源、促进技术合理应用，使得能源梯级利用及能源效率进一步提升，最终实现暖通空调系统乃至建筑以及城市建设中的“3R”一一RFDUCF（节能）、RFUBF（同用）、RFCYCLF（循环）。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部科技发展促进中心.绿色建筑评价技术指南「1}I].北京:中国建筑工业出版社，2010.

[2]卜增文，刘俊跃.基于I，FFD标准的绿色建筑空调系统设计「J].暖通空调，2001，31（2）:2226.

[3]李书明，冀兆良.绿色建筑对暖通空调专业的要求「J].建筑节能，2011，39（5）:2021.