绿色建筑中的暖通空调设计

2014-04-16毛威

建筑设计管理 2014年7期

毛威

（广东中誉设计院有限公司，广东清远 511515）

1 绿色建筑

1.1 绿色建筑概念和内涵

绿色建筑的定义有很多，一般认为绿色建筑即生态建筑、可持续建筑，绿色建筑在整体设计时要注重节能环保，在建设的时候注重节省土地和资源，在使用的时候注重合理使用能源。从广义角度看，绿色建筑主要的建设思想是建筑的可持续性、低能耗的使用，其中包括了和谐发展的观念。除了绿色建筑以外，近几年，提出的可持续发展建筑、低碳建筑都和绿色建筑有着相同的思想，在绿色建筑的基础上，智能建筑与节能建筑也得到了很好的发展。绿色建筑概括起来有以下的几个特点；第一，建筑全生命周期都要确保节能环保。在建筑整个的建筑周期中，从旧建筑的拆除到原料的托运、施工阶段、最后的投入使用和维护都严格遵守环保的要求。第二，提高能源、材料、土地的使用效率，尽量减少不必要的浪费，维护生态和降低污染。在施工的过程中，首先要节省土地，用最少的土地达到最好的效果；其次在整个的建设过程中要注意水和材料的节省，力求做到“少费多用”。第三，在实现建筑应有功能的基础上，尽可能提高建筑使用者的使用感受，建立一个良好的生活环境。第四，与自然和谐共生。绿色建筑的最终目标是形成人和自然的和谐，不过度的使用能源，造成不必要的浪费。

1.2 绿色建筑与建筑节能

建筑节能要求在不影响建筑根本功能的前提下，通过各种手段降低建筑的能源损耗。目前绿色建筑主要从以下几个方面进行考虑：第一，采暖、空调能耗；第二，整个系统的能耗；第三，建筑里面公共场所照明能耗。从这里能够看出，绿色建筑和降低能耗有着非常直接的联系。建筑节能一般只是针对能耗相对较高的建筑，而绿色建筑更注重细节，力求在各个方面降低能耗。

2 绿色建筑中暖通空调设计

2.1 空调采暖系统选择

空调采暖热源系统的选择是一个复杂的过程，整个选择过程需要对多个指标进行选择，在确定与选择空调采暖系统和设备时，很多设计师都是根据建筑的实际负载做出选择；一些设计师相对思考得全面点，会考虑当地的能源价格，对初投资以及运行费用进行必要的比较；不仅如此，为了达到最好的效果，对初投资、运行费用、日后的维护、环境影响都应该进行必要的比较，现代绿色建筑中采暖热源系统引入有时候会使用多目标决策法，来提高选择的效果。现在的设计师越来越重视能源、环保和经济的理念。但是实践中依然存在着很多的问题，比如运行管理和能源监管系统没有进行统一管理，运行管理和环境保护只是进行了泛泛的研究，没有进行必要的量化；除此之外源头控制指标不是特别的全面，一些设计师仅仅注重了热源设备能效和输配系统能效两个参数。绿色建筑的暖通空调系统为了实现整体的优化设计应该和绿色建筑评价标准相挂钩，最终确定的系统不应该具有主观性，并且应该科学地发挥系统及产品的综合优势。基于这些原因，根据绿色建筑评价标准、节能标准，空调采暖热源系统可以从以下几个方面进行综合的分析，包括室内环境、经营费、运行管理、能源消耗等方面。多目标决策法是现代绿色建筑暖通空调选择的重要选择方法。空调采暖热源系统选型的基本原则有如下几个方面。

2.1.1 能源方面

虽然选择煤作为主要的能源可以降低运行的成本，但是煤能源会造成大量的能源污染。因此，要坚决杜绝使用煤作为能源。与煤相比，电、天然气等能源在使用的过程中污染较小。近几年地源热泵也得到了很好的发展，这种技术可以利用地下可再生能源（水）进行热量交换，这种方式不仅使用效果较好，而且几乎没有污染。

2.1.2 效率方面

现在绿色建筑一般会使用COP高的水机组。目前，离心式水机组三级压缩COP可以达到7.3。

2.1.3 绿色建筑的暖通空调，应该充分考虑噪声、运行稳定性、占地面积等因素

比如：溴化锂机组无毒、无臭，并且运行的时候噪声比较小；风热泵机组体积较大，可以设计在建筑的屋顶；在一些建筑中，负载的变化比较大，可以使用蓄热系统，提高能源的使用效率。

2.2 绿色建筑中暖通空调噪声控制

暖通空调风机盘管系统会产生一定的噪声，噪声源包括风机盘管机组、排风管等。在风机翼轮和压缩机使用过程中，由于震动导致噪声。风机盘管是重要的调节室内温度的循环系统，一般情况下都是直接配置在建筑室内。所以，暖通空调对室内噪声影响的大小，直接和风机盘管本身的配置方式有关。所以，为了更好地降低风机盘管本身的噪声，应该选择合适的风机盘管，并且在配置完成之后进行试运行，如果噪声较大，要找出其中的原因，并且进行相应的调整。在绿色建筑暖通空调的使用过程中，为了降低风机盘管的噪声，可以使用以下几种控制办法：第一，因为电动机和叶轮是风机盘管噪声的主要来源。可以通过提高线圈加工精度的方式来降低电动机噪声。暖通空调的制造过程中要提高加工精度，相应地减小叶轮的重量，必要的时候可以降低转速。其次，可以使用噪声较低的配置，目前使用较多的一种办法是把风机盘管安置在管道间里面，与此同时把送风口设计在房间过厅的上部，使用这样的配置方式把风机盘管和房间进行了有效的隔离。对于一些必须要配置在房间里面的风机盘管，应该把其配置在入口上部的房顶。通过多年的分析，室内噪声级和配置方式以及风机盘管有着非常直接的联系。基于此，在进行风机盘管设计的时候不能单纯地考虑经济因素，也应该把噪声纳入到考虑的范围里面，要考虑噪声的标准要求。最后，有的时候即使选择了恰当的风机盘管以及配置，但是设备依然会产生很大的噪声，这时候可以考虑消声器的使用。风机与室内出风口之间如果有一段管道闲置，可以设计管道阻性消声器。对于配置在室内墙角的立柱式风机盘管，在使用消声器的时候会有很大的困难，这时候可以适当的增加风机盘管的高度。

空调机房是一个非常重要的噪声源，如果机房的位置选择不当，就会导致绿色建筑里面的噪声较大。因此，应该把机房放在较远的一个位置。在绿色建筑当中一般都会放置在地下室，这样噪声因为自然衰减对建筑的影响会相对较小。一般情况下使用围护结构的空调房造成的噪声会比较小，一般情况下，只要对各设备进行消声和隔振设计就可以满足绿色建筑对噪声方面的需求。有的地方机房和电梯没有隔音措施，机房噪声通过电梯传到建筑的其他地方，基于此，为了提高噪声隔离的效果，在新风入口处也应该进行相关的消声处理。机房里面可以使用吸音的设备进行处理。吸声减噪在绿色建筑中已经被广泛的使用。不管在室内的什么位置，噪声一般都是由直达声和混响噪声所组成的。根据相关的专业知识可以知道混响声和直达声可以进行相互的叠加，叠加直接导致了噪声对室内的影响更加大，理论值一般可达20 dB。机房里面有很多体积较大的设备，这些设备很容易产生噪声，现在一般空间靠吸声体来达到降低噪声的目的。

2.3 蓄能系统运行策略

由于蓄能空调采暖系统方案的选择不能直接采用热负荷，需要考虑其运行策略。为了降低能耗，要制定相应的运行策略，在绿色建筑暖通空调中一般会制定100%、75%、50%、25%条件下的热运行策略。通过模拟的手段获得不同负载下的运行情况。在暖通空调设计的时候，首先要充分了解当地的电价策略。蓄能系统应该主机优先、让部分负载储能的运行控制策略，这种策略避免了全蓄能策略所导致蓄热槽的体积过大的情况，从而更大效率的提高COP。其中：逐时热负荷=电锅炉供热+蓄热罐供热；放热速率=逐时蓄热罐供热量/总蓄热罐供热量；蓄热主机负载率=逐时电锅炉供热量/（机组额定负荷×主机台数），如果负荷超过两台主机的总空调负荷，就需要把两台机器同时打开，满功率输出，若当时的负荷不需要两台机器同时打开满负荷工作，一台不能满足当时负荷的实际需求，则可以让一台机器处于部分负载工作的状态，另外一台处于满负载工作的情况。如果当时负载小于一台主机的额定功率，只需要选择主机供热就可以满足室内的要求。主机制热应该选择电价较低的时候使用，按照主机制热工况下负荷的不同，将总共需要制热的容量分摊到各个时间段。

2.4 绿色建筑中暖通空调系统节能

随着科技的发展，空调节能设计有了很大的进步，变频空调的出现改变了过去空调高能耗的情况，目前家用空调出现了很多变频系列产品，变频空调相比于其他空调价格略高，但是节能效果较好。正是因为变频空调在节能方面有着很大的优势，绿色建筑作为以环保节能为主要目标的建筑，在设计暖通空调的时候也应该优先使用变频空调，虽然使用变频空调会增加投资的费用，但是其节约的能源可以收回成本。空调系统最为重要的两个系统一个是水系统，一个是风系统，这两个部分也造成了非常大的能源损耗。绿色建筑中暖通空调的风系统会产生非常高的能耗，通过变频器的引入，可以让风系统根据不同的外界情况，让电机处于不同的工况，这样就可以很好的起到节能的作用。