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隨著經濟的發(fā)展與社會的進步，人們的生活水平日益提升，對當前建筑住宅的居住需求也在不斷提升。為滿足人們的基本居住需求，符合當前可持續(xù)發(fā)展的建筑理念，越來越多的建筑施工技術人員開始著力研究零能耗建筑，并對其中的暖通系統(tǒng)進行節(jié)能設計，以此提升人們的居住舒適感及生活幸福感。同時，在一定程度上降低房屋的碳排放，改善生態(tài)環(huán)境質量，推動實現(xiàn)綠色建筑及健康生活的可持續(xù)發(fā)展。

1零能耗建筑概述

零能耗建筑也被稱為零能源建筑，是一種消耗非常規(guī)能源的建筑，其運行能源主要依靠太陽能及其他可再生能源。應用該建筑的主要目的是最大限度降低二氧化碳的實際排放量，很多西方發(fā)達國家早已對其進行研究，如瑞士、德國和加拿大等[1]。零能耗建筑在實際運行過程中，一般不會消耗石油、煤炭以及電力等常規(guī)的不可再生能源，其圍護結構一般為被動式節(jié)能設計，這也是該建筑的最大特點之一。同時，零能源建筑會將風能、太陽能以及生物質能等可再生能源作為運行能源，改善建筑周圍的生態(tài)環(huán)境質量，滿足人們日益增長的生態(tài)住宅需求，以實現(xiàn)人與自然的和諧共處。零能耗的設計理念十分符合我國推行的節(jié)能減排戰(zhàn)略，由該理念設計出的建筑也十分符合當前我國社會發(fā)展需求的建筑形式。零能耗建筑設計及其實踐應用，是推動我國可持續(xù)生態(tài)文明建筑發(fā)展的強大理論支持。隨著零能耗建筑設計理論的完善與普及，我國很多地區(qū)都已經開始推行零能耗建筑，在切實提高建筑項目自身建設性能的基礎上，借助熱源節(jié)能技術及變頻技術有效降低建筑項目的總體能源消耗，為人們提供一個綠色健康的居住環(huán)境，有效提高人們的生活幸福感及居住滿意度，進一步促進我國社會的和諧發(fā)展。自2000年以來，我國建筑領域便開始著力研究以可持續(xù)發(fā)展為核心技術的住宅科技，秉持可持續(xù)發(fā)展原則，對國外的建筑科學進行引進、消化、吸收和創(chuàng)新。一些建筑學家曾指出，我國的建筑形式多為高能耗建筑，往往會帶來一定的環(huán)境污染問題。我國人口眾多，資源緊張，高能耗建筑已不符合當前可持續(xù)發(fā)展的基本原則。不管是從環(huán)境資源角度，還是居民的長久利益角度，都需要切實研究與發(fā)展零能耗建筑，為我國的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

2零能耗建筑的設計現(xiàn)狀

2.1循環(huán)水泵設計問題在當前的零能耗建筑中，暖通空調系統(tǒng)的循環(huán)水泵普遍存在著設計問題。通常情況下，零能耗建筑中所使用的循環(huán)水泵實際容量相對較大，已超出建筑的實際使用需求。出現(xiàn)這種設計錯誤的主要原因在于，零能耗建筑設計中的熱負荷參數(shù)不夠精準；同時，將暖通空調系統(tǒng)中的靜水壓力參數(shù)計算到循環(huán)系統(tǒng)的阻力數(shù)值中，造成計算失真，使循環(huán)水泵的容量計算失誤，導致零能耗建筑中的資源分配出現(xiàn)失衡，整體的節(jié)能運行效率受到嚴重影響[2]。

2.2防火與防煙閥設計問題在零能耗建筑中，經常存在一些防火與防煙閥設計不夠精準的問題，且兩種閥門還存在混合使用的情況，從而導致暖通系統(tǒng)出現(xiàn)一定的通風問題。此外，一些暖通系統(tǒng)的設計人員業(yè)務水平相對有限，對防火以及防煙閥的設置不夠嚴謹，在設計過程中缺少相應的保護措施，從而導致無法有效發(fā)揮出通風系統(tǒng)的實際作用。

2.3暖通系統(tǒng)設計問題在以往的暖通系統(tǒng)設計過程中，其溫度調節(jié)設備一般都會應用在燃氣型及燃油型設備中，從而造成暖通系統(tǒng)的建設成本相對較高。若設計方案存在問題，不僅會導致零能耗建筑存在一定的安全隱患，也會進一步提高運行成本。例如，如果地源熱泵系統(tǒng)不能滿足含水層的回灌要求，將會導致無法有效控制其制冷調節(jié)劑，進而對建筑室內的熱冷負荷造成影響。此外，在設計零能耗建筑的暖通系統(tǒng)過程中，其施工設計流程相對較為嚴格，所需資金數(shù)量較大，同時還存在施工難度大以及施工質量有待提高等問題。

3零能耗建筑的暖通節(jié)能設計要點

零能耗建筑的設計理念能在科學合理的范圍內全方位利用自然資源，有效降低建筑環(huán)境的污染與破壞，從而可以更好地為當?shù)爻鞘刑峁┤媪Ⅲw的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。在零能耗建筑設計過程中，設計人員應最大限度減少不可再生能源的使用，以全方位降低城市中的二氧化碳排放量。絕大多數(shù)的零能耗建筑都是坐北朝南，這樣設計有助于建筑更好地吸收太陽能，從而有效降低暖通系統(tǒng)的使用功率，減少電力能源的消耗。從零能耗建筑的設計全局來看，其設計目的還涵蓋了降低城市電力供應，減少城市中發(fā)電站的建設數(shù)量，真正推動了當前城市環(huán)境的綠色健康與可持續(xù)發(fā)展。

3.1工程概況為了更好地闡述零能耗建筑的設計理念，本文以我國南方某城市的零能耗建筑工程項目為案例，對其進行分析與研討。案例工程位于某市的光伏產業(yè)園，總建設資金投入約為2億元，建筑項目地上為7層；玻璃幕墻高度約為37m，面積約為1.8萬m2。在實際建設中，建筑單位首次引進零能耗的建設施工概念，主要使用光伏幕墻為建筑項目提供太陽能電力；同時，借助地熱和空氣熱泵等暖通節(jié)能技術，真正實現(xiàn)零能耗的建筑目標。該建筑工程設計容量為1MW，全年發(fā)電量預計70萬kW·h，可以為當前建筑提供約80%的耗電量，若以使用25年為例，產生的電量大約為1737.5萬kW·h。經計算，每年可代替煤炭資源約為為240t，減少碳排放量約432t[3]。

3.2熱源節(jié)能設計在當前的零能耗建筑中，暖通空調系統(tǒng)的熱源設計需要與建筑中其他設施相匹配，不能出現(xiàn)互相影響的情況。針對暖通空調的熱源設計，其最為關鍵之處就是對熱源泵的甄選。設計人員在選擇熱源泵的過程中，應全方位考量零能耗建筑的實際情況，同時了解與掌握熱源泵市場的基本情況，特別是要了解一些較為常見的熱源泵的規(guī)格及性能。設計人員可以優(yōu)先選擇地源熱泵作為熱源泵，其節(jié)能性相對較好，但是對零能耗建筑的熱源系統(tǒng)要求也相對較高。值得注意的是，由于地質條件及環(huán)保工作的要求，地源熱泵的實際應用也存在一定的局限性。在可持續(xù)發(fā)展的原則下，空氣源泵等多元化的熱泵形式應運而生，該種熱泵最大的特點就是可以有效吸收自然界的能量，并且在熱量供應的過程中不會產生污染物質。其生態(tài)效益和環(huán)保效益都相對較高，但是也存在一定的缺陷，如熱量轉換效率相對較低。因此，設計人員需要全面調研零能耗建筑的實際熱量使用情況，甄選出最為合適的熱源形式，以切實提升暖通系統(tǒng)的節(jié)能性，保證設計方案的客觀與精準[4]。隨著熱源節(jié)能設計的不斷完善與發(fā)展，零能耗建筑中循環(huán)水泵的設計也將得到有效完善，不僅可以最大限度提高熱負荷參數(shù)的計算精準度，還可以有效、合理分配零能耗建筑中的資源。熱泵作為一種經濟性與技術性都占據優(yōu)勢的暖通節(jié)能技術，與以往的電鍋爐相比，不僅用能手段相對清潔，而且熱泵空調系統(tǒng)的電能消耗也僅為傳統(tǒng)電鍋爐的1/3，能夠極大地幫助建筑節(jié)約運行成本。熱泵節(jié)能還可以充分滿足居民的熱水供應需求，并利用制冷的余熱對水源進行加熱，無需再消耗其他能量。熱泵所利用的低溫熱源一般為環(huán)境中的多元化廢熱，屬于典型的可再生能源；當使用熱泵對零能耗建筑進行供熱時，可以最大限度降低對不可再生能源的消耗，減少碳排放。風能也是熱源節(jié)能設計中不可或缺的重要組成部分，當零能耗建筑外部的空氣溫度低于室內時，設計人員可以充分利用室外的自然冷空氣滿足當前室內的冷負荷需求。由于借助自然風能有效滿足了當前零能耗建筑的冷負荷需求，且在運行過程中減少了電力能源的使用，因此在一定程度上節(jié)約了能源，降低了環(huán)境污染，并有效改善了居民的室內空氣質量。此外，太陽能也是零能耗建筑熱源節(jié)能設計中的關鍵一環(huán)。太陽能的主要利用形式分為主動式和被動式，其中被動式是指零能耗建筑可以通過墻體及窗戶等集熱組件來收集太陽能。例如，案例工程中的玻璃幕墻，雖然集熱形式較易受到外部溫度的影響，但是其運行成本相對較低。主動式涵蓋了太陽能采暖及太陽能制冷，其中太陽能采暖是指使用電力能源作為輔助，以此驅動由太陽能加熱的水源，在管道中進行循環(huán)流動，從而對室內房間進行供熱。而太陽能制冷是將收集到的太陽能轉化成為電能，并將轉化后的電能傳輸至零能耗建筑的制冷系統(tǒng)，通過電能驅動制冷系統(tǒng)。太陽能作為熱源節(jié)能設計的重要內容，能夠有效完善當前的暖通系統(tǒng)設計，特別是溫度調節(jié)設備，不僅可以降低暖通系統(tǒng)的建設成本，還可以科學控制制冷調節(jié)劑。

3.3變頻技術設計在當前的暖通系統(tǒng)中，變頻技術已成為其主要的發(fā)展趨勢之一，該技術的優(yōu)勢很多，使其在諸多領域中都有著廣泛的應用。將變頻節(jié)能技術充分應用于暖通節(jié)能設計中，不僅可以有效降低暖通系統(tǒng)的能耗量，而且還能根據用戶的實際需求甄選最為合適的系統(tǒng)運行模式，操作靈活，并能在一定程度上節(jié)約系統(tǒng)的運行成本。同時，變頻節(jié)能技術可以彌補暖通系統(tǒng)中的不足，優(yōu)化與升級系統(tǒng)結構。目前，在暖通系統(tǒng)的實際設計過程中，不可避免會出現(xiàn)一定的設計冗余，使暖通設備無法滿負荷工作，并且暖通設備在運行過程中會受到室外溫度的影響，導致發(fā)生相應的變化。另外，暖通設備的運行還會受到用戶使用情況的影響，變頻節(jié)能技術可以最大限度降低不必要的浪費。暖通設備可以借助變頻節(jié)能技術，調節(jié)自身的實際工作頻率，在滿足居民基本使用需求的同時，降低暖通設備的能源消耗[5]。變風量技術及變水量技術可以在一定程度上調節(jié)暖通設備的送風量及送水量，從而起到節(jié)能的作用。其中，變風量技術是通過暖通設備的末端裝置感應室內的負荷變化，以此調節(jié)補償暖通設備的送風量，使得室內溫度可以保持在一個體感舒適的范圍內。與以往的暖通設備送風量調節(jié)設備相比，其可以節(jié)約一半的能源消耗量。在變風量技術的控制下，零能耗建筑中的防火及防煙閥設計將得到有效優(yōu)化，切實提高其通風性。變水量技術則是利用暖通風機的盤管控制暖通設備的水流，從而實現(xiàn)對溫度的把控。與以往的定流調節(jié)系統(tǒng)相比，變水量技術可以根據暖通設備的實際使用情況，自由調節(jié)送水量，最大限度節(jié)約了能耗[6]。

4結語

切實做好零能耗建筑的暖通節(jié)能設計，不僅可以最大限度降低零能耗建筑的二氧化碳排放量，還可以有效改善生態(tài)環(huán)境，提高居民的生活舒適度及居住幸福感，促進社會和諧。因此，有關設計人員需要切實掌握好暖通節(jié)能的設計要點，并在實際施工中全面落實，使其可以充分發(fā)揮應有的作用，有效提高建筑的節(jié)能性，從而促進我國建筑領域的健康可持續(xù)發(fā)展。

作者:楊帆 單位:甘肅省建材科研設計院有限公司職工