关于暖通空调可持续性设计的技术探讨

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摘 要：随着社会经济的增长，人类文明的进步，人们的生活水平越来越高，于是对生活品质也有了更高的要求。人们越来越关注起室内环境品质的优劣就是体现之一，因此，暖通空调系统受到特别的重视。本文针对暧通空调可持续性设计，基于环保与节能，及人性化与新技术的结合应用等，围绕着可持续性暖通空调设计的技术背景、理念原则及技术方法展开论析探讨，探寻适合当前市场和技术环境的设计理念和技术类型。

关键词：暖通空调；可持续性设计 ；技术方法

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

人类社会发展到今天，由于全球气候变化的趋势日益严重, 我们人类的共同家园―地球已经濒临失衡。回顾之前的建筑发展历程, 尤其是工业革命之后的短短一二百年间, 实际上是人类在以不可再生的能源作为武器试图征服大自然的过程，其结果是人与自然两败俱伤的惨痛代价。对于人类来说, 自然界所给予的报复和惩罚是毁灭性的。可持续发展理论的提出, 使人们开始反思,于是, 学者们提出“生态建筑”、“环境共生型建筑”、“绿色建筑”以及与可持续发展概念一致的“可持续建筑” 等概念。“可持续”概念的提出, 说明人类的建设活动进人理性阶段, 从“人定胜天”、“征服自然”回归到“天人合一”、与自然和谐相处。只有实行可持续性发展道路，才有未来和明天。在人们认识到世界上“只有一个地球”、“地球是人类共同的家园”的同时, 从政府的决策者到建筑技术工作者开始觉悟到人类已进入了“地球环境时代”。面对这种挑战, 可持续性概念无疑将会成为未来的建筑主流, 并对暖通空调设计产生划时代的影响。

因为可持续发展既能满足当代的需要，又能使后续的、子孙后代的发展能得以满足和延续。其基于地球环境和能源这一两大全球性的生存发展的基本保障问题。所有的社会、经济、技术的可持续性均围绕此进行。而作为与全球环境、能源直接息息相关的空调业，及其暖通空调技术领域的可持续特性显然首当其冲。而设计环节对于产业技术具有提纲挈领的作用，因此暧通空调可持续性设计，应基于环保与节能，及人性化与新技术的结合应用等。

一、可持续设计技术的意义

可持续性暖通空调设计技术宗旨，归结于居住的舒适性、健康性、安全可靠和绿色环保及能源有效利用的目的。人性化的健康、舒适、安全化的设计，基于进步的热舒适评价方法和对室内空气品质(IAQ) 的重视，具体如丹麦Fanger 教授的PMV 指标评价标准，及热舒适传感器的开发与应用等，其次本身带来通风换气功能暖通空调，显然要限制、防止机器本身可能带来的挥发性有机化合物对空间环境的伤害。对于绿色环保的技术模块主要为控制C02 排放，需直接减少或停止化石燃料的能耗使用；同时防止破坏臭氧层而控制CFC的使用。而可持续设计的核心，仍为节能，即有效利用能源。

二、暖通空调可持续设计的技术方法

1、节能方法

节能技术通常与优化环境的思路同步发展。目前比较成熟的节能技术途径主要有四个类组，其通常互相组合、兼容应用。具体为：①建筑节能。建筑节能为空调系统节能的基础，其在建筑设计、施工中考虑材料、平面、朝向和窗户结构及遮阳结构等，与暖通空调相关的建筑本身元素，其需在建筑建设阶段予以介入。②基本空调技术扩展应用。这些技术包括排风中回收热量；热泵应用; 水蓄热(冷) 技术; 变水量系统(VWV) 和变风量系统(VAV)。在以上基础技术上发展节能技术。③移峰蓄热。即通过技术利用能源各时间段的价格差或材料的蓄热功能实现能源的节能收储与廉价应用。如利用高温(大于0。C)的相变材料(PCM) 进行蓄冷，利用常规的制冷蒸发温度，其适用于旧系统改造；还有建筑结构蓄热(冷)。将热泵机组的室外侧盘管埋在土壤内或混凝土桩基内，相当于利用地热热源的热泵，发挥了季节性的蓄热效果; 在维护结构中嵌置某种PCM 材料，冬季白天PCM 吸收太阳热量成液相，晚上凝固而向室内放热。④空调装置输送系统的节能技术。此为暖通空调节能技术主要探索部分之一。具体方向如，提高送风系统的温差。即当采用冰蓄冷技术时，因供水温度低，送风温度也随之下降，使送风温差增加，出现低温送风方式。再以专门的诱导型风口直接送风或利用末端装置内风机混合，以满足入室送风温度。

2、供能方式

暖通空调设计可扩大其适应能量的范围，运用一些新的或者综合运用其作为空调的使用能源，特别可加大对再生能源的利用。主要设计体现：一是用燃气作为空调能源，不仅热值高而且是理想的清洁能源。如：燃气直燃型的吸收式冷热水机组、燃气驱动的空气热源热泵、以及既提高单元机组的使用效率又平衡了城市能源的燃气加热单元式热泵的室外机。二是燃气驱动的热电合产系统(CGS)，该系统既发电又供热，产生的电力既可供建筑物自身用于照明、电梯等，又可驱动电动热泵或离心式制冷机等。三是大型水源热泵区域DH(C)方式，即从区域锅炉房供热，到建筑物后，利用蒸汽提供澳化铿制冷对建筑物供冷。四是再生资源的利用，如经处理后的污水和废水，地表热、土壤热、地下铁道和电缆线路的排热等。五是复合能源的应用，即：一个工程同时采用燃气、电力各占一定比例的两种能源做法，分担风险且灵活选择，从技术发展趋势来看在相当长的时间内可作为空调能源。

3、开发新型设备和系统

（1）空气处理设备

一是新风AHU，在风机盘管、水环热泵等系统中采用新风空调箱对新风处理，设计成叠置式，要求机组结构紧凑，不少厂家致力下送风空调专用AHU 开发；二是分区单元AHU 与热回收单元的组合装置较新的设计，设计为立式紧凑型AHU，全热交换器设置成独立柜式机组，紧靠AHU 安装，用风管连接；三是其它处理设备，如：带活性炭过滤器段的AHU 及具有变频调节风机转速的AHU

等。

（2）单元式空调机(器)

除研发上传统的考虑减小体积、高效节能，满足室内舒适要求以及多功能化的发展方向，如“一拖一”、“一拖几”房间空调器等，通过电子膨胀阀调节室内机的制冷剂流量和利用变频器调节压缩机转速改变制冷剂流量，实现室内环境高舒适性和系统节能控制。此外有，穿墙式空调机组(TWU)。大多为热泵型，可将室外侧排风面与墙面做成同一平面，引入新风和排出室内空气且在机组内有排风热回收功能；蓄热式单元空调器。在风冷热泵空调环路中增设一个储能器和若干个控制热泵工作的阀门，可使热泵COP 在一40C 的温度条件下仍能达到2.69，实现热泵化霜时不停机等优点。

三、结语

总之, 暖通空调设计是一项复杂的系统工程, 需要在建筑师和设备工程师密切配合下, 才可创造出各种类型的无愧于地球环境时代的绿色建筑。暖通空调可持续设计已成为未来发展主流趋势，其面临市场与技术的双重机遇与挑战，设计师要打破原有设计模式和技术方法，推陈出新。着重考虑能源的利用率，力求对地球环境负荷降到最低。本文对暖通空调可持续设计的技术背景、理念原则和技术方法，展开全面的探讨，以期探寻适合我国市场和技术环境的设计理念、技术，提高可持续方向设计水平与绿色竞争力。

参考文献：

[1] 高层民用建筑空调设计，中国建筑工业出版社。

[2] 马最良、吕悦：《地源热泵系统设计与应用》，机械工业出版社。

[3] 王子介：《低温辐射供暖与辐射供冷》，机械工业出版社。

[4]西安建筑科技大学绿色建筑研究中心编.(绿色建筑》.北京: 中国计划出版社,

[5]范存养.龙惟定.面向地球环境时代的空调技术. 陕西建筑

[5]〔美〕陈义雄. 浅说绿化建筑与绿化发展.暖通空调.