绿色建筑室内空调系统
时间： 2014-09-24 来源：绿建之窗
随着我国经济的不断发展和世界性的能源紧缺，节能已经成为一个非常重要的问题。随着生活水平的提高，人们对室内空气质量的要求越来越高，绿色室内环境也就被提上议事日程。由于建筑节能的要求，建筑物加强了密闭。减少了空调新风量，同时，在室内装饰、建筑设备、室内器具等方面广泛使用有机合成材料，室内大量散发挥发性有机物，空调湿工况运行及温暖的室内空气温度使得室内微生物繁殖加剧，致病菌数量明显增加。同时，恒温恒湿的环境使人们的体能下降，给疾病的传播提供了一定条件。“病态建筑物综合征”的概念就是在这种情况下提出的，当感到不舒适的人群离开该建筑物后症状会有所减轻或消失。另外，维持传统的恒温恒湿模式需要消耗大量的能源。当“生态觉醒”的浪潮逐渐席卷全球，尊重自然，关注环境，创造健康的生活与消费方式正成为这个时代的强音。我们有必要改变以往陈旧的观念，去创造一种崭新的、健康的室内环境。
在传统空调方式中，尽管室内空气按现行卫生标准可能是符合条件的，但室内人员仍然有不舒适感，常常抱怨存在影响人体健康的一些问题。感受到的可接受的室内空气品质定义为“空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激性而感到不满”。
从健康角度看，加大新风量对改善室内空气质量是非常有效的。但传统的不考虑热回收的空调处理系统，在炎热季节和寒冷季节增加新风量所耗费的能量将大大增加，特别是在长江流域的南京、武汉、重庆等这样一些热湿同期的城市。
空调系统的分类
根据空气处理设备的集中程度分为：集中式空调系统、半集中式空调系统、局部式空调系统。根据空气冷却盘管中不同的冷却介质分为：直接蒸发式系统、间接冷却式系统。
近几年新型的水源热泵系统是利用深井将地下水抽出换热，并将换热后的水回灌，因为地下水常年保持18度左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季作为冷却水为空调系统提供冷量，而冬季还可利用水源热泵机组为空调系统提供热量。由于充分利用地下水的温差，大大降低了空调系统的耗能，对于节能意义非比寻常。
个性化控制技术的应用
目前常采用的变风量空调系统当冷负荷较小时，风量变小，空调房间的人员会感到气闷，有时不得不考虑采用风机盘管来加强室内空气循环。此时如用带末端可遥控调节的喷射式送风口，室内人员可根据个人的喜好，对风口风量进行调节。这从表面看，空调系统的造价一定会提高，但如果将目前常规冷水机组出水温度用足，即空调机组采用冷水设计供水温度为5℃，这样，可以使得送风温度由12．8℃降为7．2℃，空调送风量相应降低为原有的一半，这样可以将空调机组的规格调低、同时风管尺寸变小，降低空调系统的造价和运行费用。根据加拿大McGill大学空气品质调查队在1994年的数次对比调查，发现这种低温、小风量的高速气流反而使得试验组的不满意率下降。进一步测试发现，在气流到达工作地点时，至少能卷吸2．5倍的室内空气，所以使人们感觉比较舒爽。目前我国在高层建筑空调中，因高区采用板式换热器进行二次热交换，有许多冷水机组都在按5℃供水，并没有出现冷水机组结冰现象，说明现在温控装置质量提高，上述方法在国内应该是可行的。
使用冰蓄冷技术降低城市夏季高峰用电负荷，配合低温、小风量的高速送风。它特别适合办公楼空调内部负荷较大以及间歇运行的需要，能降低城市夏季高峰用电负荷，具有良好的经济和社会效益。利用冰蓄冷系统送到空调器的0℃～3℃的低温水，采用低温送风方式，扩大送风温差，减小送风量，同时降低输送冷水所消耗的水泵的能量。可以弥补蓄冰系统较高的初期投资，提高全系统的性能系数。
绿色建筑要实现健康、卫生、舒适、节能的目标，需要从城市规划、城市的能源规划、城市微气候改善、建筑物的结构特征、建筑智能化等方面进行综合设计。
1、城市规划与能源规划
城市化的发展使得大量人口在城市集中。人类的生活、生产活动以及建筑密集造成市中心的发热量相对大得多，形成局部热岛效应。因此，合理规划城市布局，合理规划建筑位置与设计建筑形式以及全面考虑绿化、遮阳等对城市环境的影响非常重要。
建筑群的布置应注意建筑物的空间和平面的布局，以减少和控制建筑物之间的强烈辐射对环境的作用。
城市水资源的规划对微气候也有明显的作用。水面的合理布置往往可以改善城市局部区域的热岛效应。
城市的绿化对防止夏季太阳强烈照射，改善空气品质和美化环境都能起到不可估量的积极作用。做好城市的能源规划，对缓解电力紧张、适应城市化快速发展及环境保护都有着十分重要的意义。通过研究城市能源结构、能源转换、能源利用等环节，结合城市规划对整个能源系统进行总体设计，研究解决建筑物供热、供冷、供燃气等需要配置的最合理的能源转化与能源输送系统。对各种可用能源，如电能、煤、燃气、沼气、太阳能、风能、潮汐能、地热等，进行定性和定量的调查和研究，最后制定出城市冷、热、水、电、气等能源的统一、联合供应规划，以实现城市能源系统的最优的社会和经济效益。
2、建筑设计
节能建筑的设计理念是充分利用建筑所在环境的自然资源和条件，在尽量少用矿物能源条件下，创造出人们生活和生产需要的室内外环境。为此，要充分研究利用当地气候特征、建筑物的结构特征，实现与室内环境设计的一体化。
当地气候特征指当地一年四季室外气象条件，如空气的温湿度、风速和风向、日照率、降雨量、积雪量等。在冬季日照率大的地方，可以考虑太阳能的利用，如被动式太阳房、太阳能集热器。夏季日照率大的地方则要考虑建筑物的有效遮阳措施。昼夜温差大的地方，宜充分利用建筑物的蓄冷蓄热特性，可以在部分专门设计的围护结构内放置具有特殊性能的相变材料，以增加其热惯性。
建筑物的特征指建筑物的造型、朝向、围护结构保温情况，外墙外窗的遮阳情况，以及建筑空间的通风换气情况。合理的建筑设计应该在夏季有效地组织通风和防止太阳照射，减少室内过热和潮湿；在冬季有效地利用太阳能和对外墙外窗进行保温，提高室内温度；在过渡季有效地利用室外空气进行通风，改善室内空气品质。有关调查指出，位于同一地方的相同类型的建筑物，由于建筑结构不同会导致能耗指标相差超过一倍。
室内环境的设计要求之一是保证室内空气的品质。暖通专业主要考虑空气品质和温湿度的要求。空调建筑特别是舒适性空调的建筑，往往由于建筑设计和施工时对建筑热工性能考虑较少，主要依靠空调系统的设计实施来保证空调建筑的空气温湿度。这样常常造成空调设备的容量过大，系统耗能过大。不仅如此，而且由于人体与建筑围护结构间的热辐射作用，炎夏有烘烤感，严寒的冬天有寒冷感，室内人员仍感到不够舒适。此外，冬季如果由于墙体内表面结露，则为微生物滋生提供了条件。出现霉斑，影响室内卫生。
3、建筑智能化
建筑的智能化为空调界带来了什么呢?美国智能建筑协会(AIBI)定义：“智能建筑是对建筑物的构造、系统、服务和管理四个基本要求及其之间内在关联的优化组合，以提供一个投资合理的，具有高效率、舒适、安全、便捷环境的建筑物。”智能建筑使得其用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效地管理本身资源。智能建筑应提供反应快、效率高和有支持力的环境，使用户能达到其业务目标。智能建筑第一位的任务就是为人们提供高效率的工作环境。这就要求有效地进行物业管理，同时，运行成本应尽可能低廉。因此，智能设计原则应遵循“以人为本”的原则，在尽力采用新技术的前提下，达到经济实用的目的，从而创造出便捷、舒适、健康、节能的环境，以提高用户的工作效率。
4、照明系统绿色化
单一的人工照明，不仅本身消耗大量电能，同时也转换成大量热能，所以应考虑人工照明与天然采光相结合的方式。同时，灯具应选用发光效率高的节能灯，并配置智能控制，最大限度节省能量。
绿色建筑的设计与施工，必须根据地区特点，全面、综合地考虑多种因素，把各个系统设计与建筑设备、建筑材料的选用结合起来，充分利用和引进各种技术，才能获得最佳的环境性能和经济性能。
在传统空调方式中，尽管室内空气按现行卫生标准可能是符合条件的，但室内人员仍然有不舒适感，常常抱怨存在影响人体健康的一些问题。感受到的可接受的室内空气品质定义为“空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激性而感到不满”。
从健康角度看，加大新风量对改善室内空气质量是非常有效的。但传统的不考虑热回收的空调处理系统，在炎热季节和寒冷季节增加新风量所耗费的能量将大大增加，特别是在长江流域的南京、武汉、重庆等这样一些热湿同期的城市。
空调系统的分类
根据空气处理设备的集中程度分为：集中式空调系统、半集中式空调系统、局部式空调系统。根据空气冷却盘管中不同的冷却介质分为：直接蒸发式系统、间接冷却式系统。
近几年新型的水源热泵系统是利用深井将地下水抽出换热，并将换热后的水回灌，因为地下水常年保持18度左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季作为冷却水为空调系统提供冷量，而冬季还可利用水源热泵机组为空调系统提供热量。由于充分利用地下水的温差，大大降低了空调系统的耗能，对于节能意义非比寻常。
个性化控制技术的应用
目前常采用的变风量空调系统当冷负荷较小时，风量变小，空调房间的人员会感到气闷，有时不得不考虑采用风机盘管来加强室内空气循环。此时如用带末端可遥控调节的喷射式送风口，室内人员可根据个人的喜好，对风口风量进行调节。这从表面看，空调系统的造价一定会提高，但如果将目前常规冷水机组出水温度用足，即空调机组采用冷水设计供水温度为5℃，这样，可以使得送风温度由12．8℃降为7．2℃，空调送风量相应降低为原有的一半，这样可以将空调机组的规格调低、同时风管尺寸变小，降低空调系统的造价和运行费用。根据加拿大McGill大学空气品质调查队在1994年的数次对比调查，发现这种低温、小风量的高速气流反而使得试验组的不满意率下降。进一步测试发现，在气流到达工作地点时，至少能卷吸2．5倍的室内空气，所以使人们感觉比较舒爽。目前我国在高层建筑空调中，因高区采用板式换热器进行二次热交换，有许多冷水机组都在按5℃供水，并没有出现冷水机组结冰现象，说明现在温控装置质量提高，上述方法在国内应该是可行的。
使用冰蓄冷技术降低城市夏季高峰用电负荷，配合低温、小风量的高速送风。它特别适合办公楼空调内部负荷较大以及间歇运行的需要，能降低城市夏季高峰用电负荷，具有良好的经济和社会效益。利用冰蓄冷系统送到空调器的0℃～3℃的低温水，采用低温送风方式，扩大送风温差，减小送风量，同时降低输送冷水所消耗的水泵的能量。可以弥补蓄冰系统较高的初期投资，提高全系统的性能系数。
绿色建筑要实现健康、卫生、舒适、节能的目标，需要从城市规划、城市的能源规划、城市微气候改善、建筑物的结构特征、建筑智能化等方面进行综合设计。
1、城市规划与能源规划
城市化的发展使得大量人口在城市集中。人类的生活、生产活动以及建筑密集造成市中心的发热量相对大得多，形成局部热岛效应。因此，合理规划城市布局，合理规划建筑位置与设计建筑形式以及全面考虑绿化、遮阳等对城市环境的影响非常重要。
建筑群的布置应注意建筑物的空间和平面的布局，以减少和控制建筑物之间的强烈辐射对环境的作用。
城市水资源的规划对微气候也有明显的作用。水面的合理布置往往可以改善城市局部区域的热岛效应。
城市的绿化对防止夏季太阳强烈照射，改善空气品质和美化环境都能起到不可估量的积极作用。做好城市的能源规划，对缓解电力紧张、适应城市化快速发展及环境保护都有着十分重要的意义。通过研究城市能源结构、能源转换、能源利用等环节，结合城市规划对整个能源系统进行总体设计，研究解决建筑物供热、供冷、供燃气等需要配置的最合理的能源转化与能源输送系统。对各种可用能源，如电能、煤、燃气、沼气、太阳能、风能、潮汐能、地热等，进行定性和定量的调查和研究，最后制定出城市冷、热、水、电、气等能源的统一、联合供应规划，以实现城市能源系统的最优的社会和经济效益。
2、建筑设计
节能建筑的设计理念是充分利用建筑所在环境的自然资源和条件，在尽量少用矿物能源条件下，创造出人们生活和生产需要的室内外环境。为此，要充分研究利用当地气候特征、建筑物的结构特征，实现与室内环境设计的一体化。
当地气候特征指当地一年四季室外气象条件，如空气的温湿度、风速和风向、日照率、降雨量、积雪量等。在冬季日照率大的地方，可以考虑太阳能的利用，如被动式太阳房、太阳能集热器。夏季日照率大的地方则要考虑建筑物的有效遮阳措施。昼夜温差大的地方，宜充分利用建筑物的蓄冷蓄热特性，可以在部分专门设计的围护结构内放置具有特殊性能的相变材料，以增加其热惯性。
建筑物的特征指建筑物的造型、朝向、围护结构保温情况，外墙外窗的遮阳情况，以及建筑空间的通风换气情况。合理的建筑设计应该在夏季有效地组织通风和防止太阳照射，减少室内过热和潮湿；在冬季有效地利用太阳能和对外墙外窗进行保温，提高室内温度；在过渡季有效地利用室外空气进行通风，改善室内空气品质。有关调查指出，位于同一地方的相同类型的建筑物，由于建筑结构不同会导致能耗指标相差超过一倍。
室内环境的设计要求之一是保证室内空气的品质。暖通专业主要考虑空气品质和温湿度的要求。空调建筑特别是舒适性空调的建筑，往往由于建筑设计和施工时对建筑热工性能考虑较少，主要依靠空调系统的设计实施来保证空调建筑的空气温湿度。这样常常造成空调设备的容量过大，系统耗能过大。不仅如此，而且由于人体与建筑围护结构间的热辐射作用，炎夏有烘烤感，严寒的冬天有寒冷感，室内人员仍感到不够舒适。此外，冬季如果由于墙体内表面结露，则为微生物滋生提供了条件。出现霉斑，影响室内卫生。
3、建筑智能化
建筑的智能化为空调界带来了什么呢?美国智能建筑协会(AIBI)定义：“智能建筑是对建筑物的构造、系统、服务和管理四个基本要求及其之间内在关联的优化组合，以提供一个投资合理的，具有高效率、舒适、安全、便捷环境的建筑物。”智能建筑使得其用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效地管理本身资源。智能建筑应提供反应快、效率高和有支持力的环境，使用户能达到其业务目标。智能建筑第一位的任务就是为人们提供高效率的工作环境。这就要求有效地进行物业管理，同时，运行成本应尽可能低廉。因此，智能设计原则应遵循“以人为本”的原则，在尽力采用新技术的前提下，达到经济实用的目的，从而创造出便捷、舒适、健康、节能的环境，以提高用户的工作效率。
4、照明系统绿色化
单一的人工照明，不仅本身消耗大量电能，同时也转换成大量热能，所以应考虑人工照明与天然采光相结合的方式。同时，灯具应选用发光效率高的节能灯，并配置智能控制，最大限度节省能量。
绿色建筑的设计与施工，必须根据地区特点，全面、综合地考虑多种因素，把各个系统设计与建筑设备、建筑材料的选用结合起来，充分利用和引进各种技术，才能获得最佳的环境性能和经济性能。
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