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摘要：与全球可持续发展直接相关的空调业，及其暖通空调技术为重要可持续探索领域。而设计环节于产业技术有着提纲挈领的作用。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。于此，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全面论析。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：可持续性设计；暖通空调设计；节能
所谓可持续发展，是指一种发展既能满足当前需要，又能使后续的、子孙后代的发展能得以满足和延续，其重要标志是资源的永续利用和良好的生态环境，所有的社会、经济、技术的可持续性均围绕此进行。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又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。
1、技术背景简析
可持续性暖通空调设计技术宗旨，归结于绿色环保以及能源有效利用，同时也要考虑居住的舒适性、健康性、安全可靠性。首先对于绿色环保的技术模块主要为控制C02排放，需直接减少化石燃料的使用或进一步提高化石燃料的利用效率；其次为防止破坏臭氧层必须控制CFC的使用，逐步采用环保冷媒如R407C，R410A等来替代传统冷媒。据统计资料显示，我国暖通空调是建筑能耗及温室有害气体排放占比最高的行业，因此绿色环保设计显然对我国的暖通空调可持续性设计具有针对性的意义。而可持续设计的核心，仍为节能，即有效利用能源。以上的设计实现需部分借助电子技术与计算机技术的应用，同时利用电子、计算机技术实现建筑暧通空调的智能化也为重要课题之一。
2、暖通空调可持续性设计的原则理念
2.1节能与舒适相协调
在保持舒适的基础上，进一步达到节能的效果。例如，大空间空调只考虑人员高度范围内的空间，仅对下部空调，形成“空调区”， 利用室外空气或回风以分隔形成“上部非空调房间”，以此降低机组负荷。另一方面，室内空气品质（IAQ）被日渐重视，因此在增大通风量的同时选用排风热回收装置，利用排风中的余冷余热来预处理新风，达到在节能的同时增加室内的新风，提高室内空气品质。
2.2能源使用与环保相统一
选择合理的供能方式，减少C02的排放量；其次依循按质用能，先“功”后“热”的用能原则，合理应用低温热源（低位热源）；最后就是加强太阳能等绿色能源的结合应用。
3、暖通空调可持续设计的技术方法
3.1、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，建筑朝向、造型及围护结构形式直接影响着建筑物与室外环境的通风换热情况，如果从建筑形式、通风、遮阳等方面进行全方面优化设计，空调能耗可能节能30%以上。②降低输配系统能源消耗的节能技术。例如空调水系统应用变频器调速装置进行变流量运行，保持水泵工作在最高效率点，同时提高冷冻水系统温差，减小循环水流量，以此达到最大节能效果。其他扩展应用如变风量系统(VAV)、变制冷煤流量（VRF）系统等。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。如空调冰蓄冷技术，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷区，采用制冷机制冰，利用蓄冰介质水—显热或潜热特性，使其通过相变将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，把存储的冷量释放出来，以满足建筑物空调的需要。冰蓄冷将作为我国电力移峰填谷，提高电网用电负荷率，改善电力投资综合效益和减少CO2、硫化物排放量来保护环境的重要手段。④中央空调智能控制系统。根据中央空调系统相关设备运行状态反馈信号，实时检测介质温度、压力、流量等数据，由中心监控计算机计算中央空调各用户端实时所需能耗，综合调节中央空调冷冻水、冷却水流量、温度和制冷主机压缩机的运行负荷比例，使制冷或制热主机按最佳能效比运行曲线工作，使用户制冷或制热需求量之和与中央空调供给能量相平衡，科学地实现中央空调能量供应按末端负荷需要提供，最大限度的减少空调系统能源浪费。
3.2、供能方式
暖通空调设计工程师们可扩大其适应能量的范围，善于发现并运用一些新的或者综合运用作为空调的使用能源，特别是对再生能源的利用上，可加大运用力度。其主要设计体现在几个方面，一是用燃气作为空调能源。燃气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、燃气驱动的热电合产系统(CGS)等等。二是热泵技术，南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源，但其受环境空 气季节性温度变化规律的制约。而与地面上环境空气相比，地下5米 以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。已有的研究表明土壤热源热泵节能效果明显，可比空气源热泵系统节能约20%；同时地热也属于可再生能源，利用地热作为冷热源，进行能量转换，还可以减少CO2和其他大气污染物的排放，避免冷却塔噪音及霉菌污染，不产生任何废渣、废水、废气和烟尘。三是复合能源的应用，即：一个工程同时采用燃气、电力或者可再生能源各占一定比例的两种或多种能源做法，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，建筑物能源的多元化，在大大降低能耗的同时也保障了项目的能源互补和稳定运行。
3.3、新型空调设备、系统和节能控制
3.3.1空气处理设备
分区单元AHU与热回收单元的组合装置；内设送、排风机，全热交换器的新风AHU；下送风空调专用AHU；以及具有其他特殊处理功能的空调设备，运用以上不同的空气处理设备，构成多分区空调方式以实现节能和控制灵活的优点。
3.3.2空调方式类型创新
主要有，1）VAV系统，选用电子式的变静压阀板型VAV装置，采用数字控制(DDC)系统，末端閥板由室温及风量传感器所控制，从而实现风机转速低，节能性好；2) 低温送风空调系统；从集中空气处理机组送出较低的一次风,经高诱导比的末端送风装置进入空调房间。低温送风空调方式的送风温度为3～11℃。由于低温送风降低了送风温度,减少了一次风量,也就减少了一次风的空气处理设备,其初投资可降低,又由于蓄冷技术的发展,能提供111～313℃的低温冷冻水,为低温送风方式创造了条件。低温送风若与冰蓄冷相结合,其节能效果就更明显。；3)水环热泵系统，可以供暖、空调，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水环热泵有明显的优点，不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了初投资。4) 冷辐射吊顶+独立新风空调系统，采用独立新风系统，让新风系统承担建筑物全部的新风负荷、室内全部的潜热负荷，以及室内一部分显热负荷，这样不但解决公共建筑中的新风问题、室内相对湿度问题，而且由于空调系统无需回风，因此大大增加了建筑环境的安全性、健康性和舒适性；另一方面，吊顶冷辐射板利用顶板表面的低温度与围护结构或室内空气进行热交换，通过直接的辐射和间接的对流作用来消除室内冷负荷。此外，如果考虑在新风和排风之间安装全热交换器，节能效果将更显著。
3.3.3节能控制
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。由于冷冻泵、冷却泵采用了变频器软启停，消除了原来启动时大电流对电网的冲击，用电环境得到了改善；消除了启停水泵产生的水锤现象对管道、阀门、压力表等的损害;消除了原来直接启停水泵造成的机械冲击，电机及水泵的轴承、轴封等机械磨擦大大减少，机械部件的使用寿命得到延长 ；由于水泵大多数时间运行在额定转速以下，电机的噪声、温升及震动都大大减少，电气故障也比原来降低，电机使用寿命也相应延长。由于采用了温差闭环变频调速，提高了冷冻机组的工作效率，提高了自动化水平。减少了人为因数的影响，大大优化了中央空调系统的运行环境、运行质量。
4、结语
暖通空调可持续设计已成为未来发展必然趋势，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]. 潘云钢, 高层民用建筑空调设计. 北京：中国建筑工业出版社
[2]. 范存养, 空调技术进展，同济大学
[3]．韩光辉 隋学敏 冷辐射吊顶+独立新风空调系统的特点及节能分析西安
关键词：可持续性设计；暖通空调设计；节能
所谓可持续发展，是指一种发展既能满足当前需要，又能使后续的、子孙后代的发展能得以满足和延续，其重要标志是资源的永续利用和良好的生态环境，所有的社会、经济、技术的可持续性均围绕此进行。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又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。
1、技术背景简析
可持续性暖通空调设计技术宗旨，归结于绿色环保以及能源有效利用，同时也要考虑居住的舒适性、健康性、安全可靠性。首先对于绿色环保的技术模块主要为控制C02排放，需直接减少化石燃料的使用或进一步提高化石燃料的利用效率；其次为防止破坏臭氧层必须控制CFC的使用，逐步采用环保冷媒如R407C，R410A等来替代传统冷媒。据统计资料显示，我国暖通空调是建筑能耗及温室有害气体排放占比最高的行业，因此绿色环保设计显然对我国的暖通空调可持续性设计具有针对性的意义。而可持续设计的核心，仍为节能，即有效利用能源。以上的设计实现需部分借助电子技术与计算机技术的应用，同时利用电子、计算机技术实现建筑暧通空调的智能化也为重要课题之一。
2、暖通空调可持续性设计的原则理念
2.1节能与舒适相协调
在保持舒适的基础上，进一步达到节能的效果。例如，大空间空调只考虑人员高度范围内的空间，仅对下部空调，形成“空调区”， 利用室外空气或回风以分隔形成“上部非空调房间”，以此降低机组负荷。另一方面，室内空气品质（IAQ）被日渐重视，因此在增大通风量的同时选用排风热回收装置，利用排风中的余冷余热来预处理新风，达到在节能的同时增加室内的新风，提高室内空气品质。
2.2能源使用与环保相统一
选择合理的供能方式，减少C02的排放量；其次依循按质用能，先“功”后“热”的用能原则，合理应用低温热源（低位热源）；最后就是加强太阳能等绿色能源的结合应用。
3、暖通空调可持续设计的技术方法
3.1、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，建筑朝向、造型及围护结构形式直接影响着建筑物与室外环境的通风换热情况，如果从建筑形式、通风、遮阳等方面进行全方面优化设计，空调能耗可能节能30%以上。②降低输配系统能源消耗的节能技术。例如空调水系统应用变频器调速装置进行变流量运行，保持水泵工作在最高效率点，同时提高冷冻水系统温差，减小循环水流量，以此达到最大节能效果。其他扩展应用如变风量系统(VAV)、变制冷煤流量（VRF）系统等。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。如空调冰蓄冷技术，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷区，采用制冷机制冰，利用蓄冰介质水—显热或潜热特性，使其通过相变将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，把存储的冷量释放出来，以满足建筑物空调的需要。冰蓄冷将作为我国电力移峰填谷，提高电网用电负荷率，改善电力投资综合效益和减少CO2、硫化物排放量来保护环境的重要手段。④中央空调智能控制系统。根据中央空调系统相关设备运行状态反馈信号，实时检测介质温度、压力、流量等数据，由中心监控计算机计算中央空调各用户端实时所需能耗，综合调节中央空调冷冻水、冷却水流量、温度和制冷主机压缩机的运行负荷比例，使制冷或制热主机按最佳能效比运行曲线工作，使用户制冷或制热需求量之和与中央空调供给能量相平衡，科学地实现中央空调能量供应按末端负荷需要提供，最大限度的减少空调系统能源浪费。
3.2、供能方式
暖通空调设计工程师们可扩大其适应能量的范围，善于发现并运用一些新的或者综合运用作为空调的使用能源，特别是对再生能源的利用上，可加大运用力度。其主要设计体现在几个方面，一是用燃气作为空调能源。燃气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、燃气驱动的热电合产系统(CGS)等等。二是热泵技术，南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源，但其受环境空 气季节性温度变化规律的制约。而与地面上环境空气相比，地下5米 以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。已有的研究表明土壤热源热泵节能效果明显，可比空气源热泵系统节能约20%；同时地热也属于可再生能源，利用地热作为冷热源，进行能量转换，还可以减少CO2和其他大气污染物的排放，避免冷却塔噪音及霉菌污染，不产生任何废渣、废水、废气和烟尘。三是复合能源的应用，即：一个工程同时采用燃气、电力或者可再生能源各占一定比例的两种或多种能源做法，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，建筑物能源的多元化，在大大降低能耗的同时也保障了项目的能源互补和稳定运行。
3.3、新型空调设备、系统和节能控制
3.3.1空气处理设备
分区单元AHU与热回收单元的组合装置；内设送、排风机，全热交换器的新风AHU；下送风空调专用AHU；以及具有其他特殊处理功能的空调设备，运用以上不同的空气处理设备，构成多分区空调方式以实现节能和控制灵活的优点。
3.3.2空调方式类型创新
主要有，1）VAV系统，选用电子式的变静压阀板型VAV装置，采用数字控制(DDC)系统，末端閥板由室温及风量传感器所控制，从而实现风机转速低，节能性好；2) 低温送风空调系统；从集中空气处理机组送出较低的一次风,经高诱导比的末端送风装置进入空调房间。低温送风空调方式的送风温度为3～11℃。由于低温送风降低了送风温度,减少了一次风量,也就减少了一次风的空气处理设备,其初投资可降低,又由于蓄冷技术的发展,能提供111～313℃的低温冷冻水,为低温送风方式创造了条件。低温送风若与冰蓄冷相结合,其节能效果就更明显。；3)水环热泵系统，可以供暖、空调，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水环热泵有明显的优点，不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了初投资。4) 冷辐射吊顶+独立新风空调系统，采用独立新风系统，让新风系统承担建筑物全部的新风负荷、室内全部的潜热负荷，以及室内一部分显热负荷，这样不但解决公共建筑中的新风问题、室内相对湿度问题，而且由于空调系统无需回风，因此大大增加了建筑环境的安全性、健康性和舒适性；另一方面，吊顶冷辐射板利用顶板表面的低温度与围护结构或室内空气进行热交换，通过直接的辐射和间接的对流作用来消除室内冷负荷。此外，如果考虑在新风和排风之间安装全热交换器，节能效果将更显著。
3.3.3节能控制
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。由于冷冻泵、冷却泵采用了变频器软启停，消除了原来启动时大电流对电网的冲击，用电环境得到了改善；消除了启停水泵产生的水锤现象对管道、阀门、压力表等的损害;消除了原来直接启停水泵造成的机械冲击，电机及水泵的轴承、轴封等机械磨擦大大减少，机械部件的使用寿命得到延长 ；由于水泵大多数时间运行在额定转速以下，电机的噪声、温升及震动都大大减少，电气故障也比原来降低，电机使用寿命也相应延长。由于采用了温差闭环变频调速，提高了冷冻机组的工作效率，提高了自动化水平。减少了人为因数的影响，大大优化了中央空调系统的运行环境、运行质量。
4、结语
暖通空调可持续设计已成为未来发展必然趋势，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]. 潘云钢, 高层民用建筑空调设计. 北京：中国建筑工业出版社
[2]. 范存养, 空调技术进展，同济大学
[3]．韩光辉 隋学敏 冷辐射吊顶+独立新风空调系统的特点及节能分析西安