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摘要：伴随着城市化进程的不断加快，人们对“节能减排”、“可持续发展”的要求越来越高，绿色建筑正在得到大力推广。对于绿色建筑而言，暖通空调系统能耗是其建筑能耗的重要组成部分。在满足人们生活舒适度的前提下，不断改进和优化绿色建筑中暖通空调节能控制方式，既能有效降低能源消耗，又能实现可再生资源的开发利用，具有十分重要的现实意义。本文简要阐述了绿色建筑中暖通空调节能控制的内涵及意义，并就节能控制的主要原则及方法进行了分析和论述。
关键词：绿色建筑：暖通空调：节能控制；控制原则
引言
随着经济社会的不断发展进步，建筑行业逐渐走向节能环保的可持续发展之路。近年来，绿色建筑受到广泛关注并得以跨越式发展。伴随绿色环保理念的不断深入，其必将更快发展普及，并逐步成为建筑产业的核心。绿色建筑在设计、施工和使用过程中，必须以降低能源消耗为主要目标。而暖通空调系统能有效控制室内环境温湿度及气流组织状况，直接影响着绿色建筑的能耗情况。考虑到暖通空调系统是一个容易受到室内外环境、人员流动，建筑围护结构、甚至于室内人员情绪等因素影响，且持续调节室内环境的系统，研究暖通空调节能控制方法，降低绿色建筑中暖通空调的能耗占比，对降低绿色建筑整体能耗，缓解日益紧张的能量供求关系，具有重要的意义。
1绿色建筑与暖通空调
1.1绿色建筑
所谓绿色建筑是指能够在其全生命周期内，既满足工作、生活空间需求，又满足健康需求，并达到节能减排、安全环保目的，在最大程度上实现人与自然和谐共生的建筑物，是符合可持续发展理念的新式建筑。
1.2暖通空调
在室内空调状况下，暖通空调具有采暖、通风和空气调节功能，有效调节室内温度、湿度和空气流速，为建筑中工作、生活的人们提供健康、舒适、节能的室内环境[1]。
1.3绿色建筑中暖通空调节能控制的意义
绿色建筑的一大特点就是综合利用空气处理、自然采光、优化自然通风设计等手段，从整体上降低建筑物能耗。而在绿色建筑整体性综合控制当中，暖通空调系统占有及其重要的作用。有关数据显示，在绿色建筑的总体能量消耗中，暖通空调系统占50%以上，且呈现逐年上升趋势。对绿色建筑中的暖通空调进行节能控制，是降低绿色建筑能耗的必然选择和可靠保障。
2绿色建筑中暖通空调节能控制原则
2.1经济节约原则
绿色建筑中最为重要的原则就是经济节约原则，暖通空调系统耗能是建筑能耗的重要组成部分，因此，绿色建筑中暖通空调的控制方法的的首要原则是经济节约原则，即节省能源和节约材料，保证暖通空调具有较高的经济环保效益，在降低能量消耗[2]。
2.2循环利用原则
在绿色建筑中暖通空调的实际应用效果会受到多重因素影响，在节能效果上会存在差异，循环利用原则即最大限度提高暖通空调的利用效率，使绿色建筑的能耗情况逐渐完善[3]。例如余热循环利用，即将热量通过多个回路分开，在运行中产生余热并留下对其再利用，促进供暖装置提高热量的使用率。
2.3生态环保原则
不同的地域环境条件下，人们对建筑的暖通空调使用需求是不同的。研究暖通空调的节能控制方法既要考虑人们的需求，又要考虑环境效益，即就地选材、慎重选材，把可再生资源作为优先选择，降低温室气体的排放量，减少大气污染。为此，绿色建筑中暖通空调能耗标准应不高于国家和地方建筑节能标准规定值的80%[4]。
3绿色建筑暖通空调的节能控制方法
3.1绿色建筑中暖通空调的能耗分析
绿色建筑中的暖通空调系统工作程序涉及对环境温度、湿度、送排风的多重循环交换，其换热站原理如图1所示。
图1 热换站原理图
室外温度与室内温度存在温差时，室外温度传感器将信息传递给气候补偿器，气候补偿器根据提前设定的调节关系曲线，向三通阀输出调节信号，改变供回水混合比例，达到预设温度[5]。气候补偿控制器依据室外环境温度变化，通过调节一次供回水侧的冷/热媒流量、控制出水/送风温度，自动调整一次侧供水流量，间接控制二次侧供水温度。绿色建筑中，特殊构造的暖通空调系统因其特殊结构设计而区别于传统暖通空调系统的能量消耗，起到节能作用，但实际应用中，降低能耗效果在以下情况下受到影响：①硬件设计中未能注重整体平衡机型设备的选择，在配置设计上选用了不合适的能耗比，造成系统对资源能耗的浪费，产生不恰当的能源损耗，降低节能效果[6]。②空调系统的工作原理本就涉及到对环境中温度、湿度等因素的调控，当这些环境因素超出平均水平时，会造成能源的过度浪费，不符合节能理念。
3.2负荷的合理计算
对负荷的评估在暖通空调系统设计中占据重要地位，只有在得出负荷范围的情况下才能对设备进行合理的选择，既防止因负荷过高、能量损耗过大而导致成本增加，也防止因负荷过低而影响实际使用效果[7]。负荷的计算要尽可能把对影响建筑内温度的整体环境因素全部考虑进去，统计各种因素对负荷影响的权重，并得出负荷范围。这些环境因素包括：建筑结构造成的热损失情况，所处地区纬度影响的太阳直射强度，气候因素造成的平均温度、湿度等。
3.3节能控制技术
暖通空调的节能控制要充分考虑室外环境的影响和实际生活需求，并根据环境和需求的变化进行及时调整。具体节能控制技术包括：
①蓄冷（热）技术。将蓄冷（热）技术应用于暖通空调节能控制，有利于提髙绿色建筑暖通空调节能控制的效果。因为暖通空调中的用电负荷呈线性波动，将暖通空调中的负荷高峰转移至负荷低谷，进行填谷操作，可以提高电能量的利用效率，缓解城市用电压力。由于目前采用的是分时计算电费的方式，对于暖通空调使用者来讲，填谷操作可以降低电费开销，降低整体的运营成本。暖通空调中使用的蓄冷（热）构成主要包括：蓄冷（热）设备、制冷（热）设备、管道连接设备、控制中心、暖通空调循环控制设备。
②节能控制技术。对室内温度信息进行釆集，依据采集的室内温湿度、CO2含量等信息设置系统的供水温度以及机组送风量、新风量。在暖通空调节能控制中使用DDC控制器技术，可以实现的主要暖通空调控制功能有：比较冷冻水的回水与供水温度，通过温度公式计算出系统的负荷值。根据冷水机组的最佳节能状态，调节冷水机组数量，在保证建筑环境舒适的情况下，使节能效果最优。空调系统含有多台冷水机组及冷水泵时，DDC控制器可以对暖通空调冷水机组的运行时长进行统计，根据时长启动某一个机组及其对应水泵，以保证暖通空调系统具有充足的水量，并且可降低暖通空调的故障以及部分负荷运行状况，提高了暖通空调的使用效果。
通过室内温度，根据温度计算公式获得机组的启动次数与启动时长，并根据计算结果合理控制暖通空调中的运行控制器，提升暖通空调的节能效果。根据绿色建筑的温度需求与通风情况，适时的调节暖通空调的新风与出风阀门，并在暖通空调停止运行时，保持所有通风阀门均处于关闭状态。暖通空调的风机与冷水阀进行配合控制，在室内外风温度接近时，开启新风阀门大量引入新风，风机停止时同时关闭暖通空调冷水阀。在暖通空调的新风管上设置温度传感器，新风温度与设定室内温度进行比较，并将比较结果以电信号的形式输出便于观察，调节空调回水管上水阀以控制暖通空调的水流量，使回风温度始终保持在设定室内温度范围内。
③循环热源提取的热泵技术。热泵技术相比传统一次性能源技术，优越性十分突出：一是可利用能源丰富多样。可以有效利用工业废热、浅层地热、太阳能等多种能源实现废物再利用生成热能，实现环保目标；二是可节约能源成本。传统能源如煤、石油、天然气，无论对环境还是其本身代价颇为高昂，为不可再生能源，而本文针对的低温热能为可再生能源，可行性较强；三是可一体两用。热泵技术是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。一般情况下，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，却不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，把难以应用的低品位热能有效地利用起来达到。地源热泵是让土壤浅层热能通过输入少量的高品位能源（如电能、燃烧热能），实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统，具备可再生、节省空间、使用寿命长、污染小等优势。
④变流量技术。绿色建筑中随着室内外环境的不断变化，暖通空调运行的冷热承载物质需求量也是不断变化的。在暖通空调系统中应用变流量技术，可以针对室外不同季节的温度变化以及不同时间段的温度需求，动态调节暖通空调的负荷，使空调系统的整体能耗最大程度的降低。暖通空调中的冷冻水循环、热水供暖以及排风系统等运用变流量技术进行控制，可以较大幅度降低暖通空调的能耗。
⑤使用节能材料。绿色建筑节能要求在保证建筑物的室内空气品质的同时，在建筑围护结构（包括屋顶、外墙、门窗等）中使用绿色建材作为保温、隔热材料[8]，减少基本建筑材料的用量，减轻围护结构的自重。同时，要采用可调节室内温度、湿度的新型墙体材料，达到节能调温、调湿目的。
结束语
绿色建筑发展过程中的核心理念就是节能降耗，具体体现在节水、节电、少污染等方面，并能提高室内环境品质。作为建筑物的重要构成，暖通空调系统的能耗耗费比在绿色建筑中占据着重要位置。对暖通空调系统的控制方法进行研发和实施是绿色建筑系统节能的基础。充分、合理的控制暖通空调，不仅可以保证暖通空调系统的正常运行，还能实现资源节约，保护生态环境。
参考文献：
[1]张奕君.绿色节能暖通空调技术在绿色建筑中的应用[J].工程技术研究，2019，4（02）：62-63.
[2]李晓芳.绿色建筑的暖通空调设计节能与优化措施[J].居舍，2018（31）：107.
[3]杨奇昌.绿色节能暖通空调技术在绿色建筑中的应用[J].绿色环保建材，2018（09）：250+252.
[4]李洋，于德明，王业学.建筑设计中暖通空调节能技术的运用[J].城市建设理论研究（电子版），2018（11）：150.
[5]雷娜.浅析绿色建筑中暖通空调节能技术应用[J].建材与装饰，2018（07）：203-204.
[6]滕龙.绿色建筑的暖通空调设计节能及优化研究[J].居业，2017（08）：65+67.
[7]白锡岳.浅析绿色建筑中暖通空调节能技术的应用[J].资源节约与环保，2017（05）：111-112.
[8]吴志明.绿色建筑的暖通空调设计节能与优化措施[J].江西建材，2015（23）：49+52.
论文作者:余能辉
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/17
标签：暖通空调论文; 建筑论文; 节能论文; 温度论文; 空调系统论文; 暖通论文; 负荷论文; 《建筑细部》2019年第14期论文;