綠色建筑中暖通空調設計
隨著人們對環境保護及能源需求越來越高,人們對環保技術及其產品在新世紀營造自己居住環境過程中對建筑的設計與建造提出了更高要求,綠色建筑即指建筑設計建造及使用過程中充分考慮環境保護及能源要求,在滿足建筑的各種功能同時有效的節約能源保護環境,即利用綠色建筑的設計來體現可持續發展需求,在設計過程中強調能源利用的集約化,結合當地氣候環境來減少各種資源和材料的消耗,并充分考慮如何有利于建筑通風而不濫用空調通風系統。
1 綠色建筑暖通空調設計堅持原則— 4R原則
1.1 節省
節省原則即節省能源和節約材料。其包括在整個空調系統內涉及的制冷機、水泵、風機以及控制系統等方面的初投資過程中對原材料以及能源涉及材料的運行費用的節省,其應涉及整個空調通風系統的所有環節,而不是其中某個環節,對于新型的綠色建筑來說其暖通空調系統還應充分與建筑物圍護結構、室內照明等與暖通空調系統之間的相互關系。
1.2 回用
暖通空調系統的回用涉及到系統整體和部分的回用,綠色建筑設計的暖通空調系統中各部分具有相對的獨立性,其大部分可以拆卸,在其經過一段時間運行甚至報廢后,其中的諸如管材、運行設備中的部分非運轉件等部分設備及材料經過維修、保養以及清洗等過程仍可回收再利用。
1.3 廣回收
廣回收應包括暖通空調系統中的零部件和材料的回收,與回用的區別是其指對零部件及材料進行分門別類的回收,并非籠統的回收,比如對系統管道、設備報廢后其在拆散或維修過程中對拆卸下來的零件進行系統回收。
1.4 循環
該原則是指在對暖通空調系統中設計的材料設備等進行回收、回用等后將廢料送到專門的工廠進行再生,從而實現原料——產品——廢料——原料為閉環的良性循環,而對于諸如玻璃鋼、巖棉等不能回收或回收利用成本過高的產品在設計過程中則應最大限度的限制其使用量。
2 暖通空調綠色設計措施
2.1 節約能源及資源的利用
綠色建筑應從各方面來滿足最低能源消耗的標準,近年來對綠色建筑能耗最低消耗基準的基礎上提出了再節能10%～60%的要求,而該要求中所涉及的能源則主要包括暖通、空調、熱水及照明系統,所采取的措施也多種多樣,設計過程中應因地制宜的進行選取,如優化能源利用、選用可再生資源、高效利用能源、節約能源以及能源儲備技術等系列措施。
2.2 保持良好的自然環境
對自然資源的利用程度在很大程度上體現暖通空調設計的優劣,對于綠色建筑而言,能否使建筑物周圍保持良好的外部環境直接影響到建筑物內暖通空調系統的效能能否充分發揮出來,要實現這一目標,設計過程中應充分保持建筑外圍潔凈的空氣、水源以及土壤,實現建筑物不受到不良自然環境的危害及侵襲,由于樹木及水可以為建筑防風、遮陰、蓄水,因此水和植物被廣泛的引入建筑內部空間。
2.3 改進建筑熱工性能
建筑物熱工性能涉及到建筑形體系數氣密性、建筑保溫、建筑遮陽等方面,建筑內部絕大多數的熱量是通過建筑圍護結構散發掉的,因此熱量傳遞速度與建筑外表面散熱面積,由于建筑采暖能耗隨體形系數的增大而增高;同時采暖建筑內通過空氣滲透消耗熱量達到30%～40%左右,熱量消耗形式主要是由于外窗的氣密性較差和導線、管道等的出入口和煙囪風道以及部分結構連接縫隙等部位,因此為降低該部分能耗可以通過提高門窗制作及安裝精度、選用新型材料、加強密封措施等來減少空氣滲透。同時建筑保溫新型材料可以在一定程度上增強其保溫效果,對于節約能源具有重要意義。為避免夏季不同方位造成的直接或間接的強太陽能輻射對室內溫度造成較大影響可采用可調節的通風雙層玻璃窗內置百頁的形式來減緩該現象,由于百葉窗可以根據太陽輻射角度及強度來調節遮陽高度,從而可大幅度的降低暖通空調系統的使用功率。
2.4 充分利用綠色材料
在現代化綠色建筑暖通空調設計過程中 禁 止 使 用 HCFCs及 Halons產 品 ,減 少CFCs制冷劑來進行制冷,并禁止使用對人體有害的石棉類保溫材料,應盡量選用可回收利用及重復使用的管材及保溫材料,包括保溫材料、管道、密封材料等,同時應盡量選用本土材料,避免舍近求遠的選擇境外材料,因為就地取材可大幅度的減少材料運輸對環境造成的影響,既可降低成本、減輕業主負擔,也可以在一定程度上促進當地經濟的發展。
2.5 地源熱泵
地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源的既可以供熱又可以制冷的高效節能的空調系統,其地熱資源包括地下水、土壤或地表水等,其通過輸入少量的電能等高品位能源而實現低溫位熱能向高溫位轉移。冬季可以將地能中的熱量揮發出來在提高溫度后以供室內采暖,夏季則將室內熱量抽取出來使其釋放到低能中去。其具體原理為冬季地源熱泵通過埋在地下或沉浸在池塘等水體內的封閉管道從底層內收集自然界熱量,收集之后由環路內的循環水將熱量帶到室內,之后由安裝在室內的地源熱泵系統通過電驅動壓縮機和熱交換器來將能量集中,并以較高的溫度釋放到室內,該種情況下地能作為熱源,而在夏季,則是地源熱泵系統將從室內抽出的多余熱量排放到環路內之后被大地所吸收,室內被冷卻,此情況地能稱為冷源。地源熱泵同空氣源熱泵比較具有室內全年溫度波動較小的優點,由于冬季溫度比空氣溫度高,而夏季則比空氣溫度低,因此地源熱泵的工作系數要高于空氣源熱泵,因此其也可以在一定程度上節能;同時地源熱泵無需除霜,因而減少了結霜與除霜帶來的熱量損失;地源熱泵還具有良好的蓄以作用。
3 結語
建筑是人類生存的基本物質條件之一,人們居住環境既是生態環境的重要組成部分也是人類文明進步的重要體現,在新時代綠色建筑設計中應以提高生活舒適性、增進健康性、節約能源性及降低污染性為設計出發點,通過各種措施來設計建筑內暖通空調設計實現可持續發展為主題的綠色建筑設計基礎目標。
