1、 暖通技术与绿色建筑的关系

1.1绿色建筑的评价标准

绿色建筑评价应遵循因地制宜的原则，结合建筑所在地域的气候、环境、资源、经济及文化等特点，对建筑全寿命期内节能、节地、节水、节材、保护环境等性能进行综合评价。^[1]

1.2 在暖通设计中应用绿色建筑技术的重要性

随着我国城市化建设飞速发展，各地高楼拔地而起，建筑的能源消耗问题受到了社会各界的广泛关注。社会能源是推动城市建设和经济发展的主要动力，由于我国近几年的飞速发展，能源的储备已经很难满足我国社会经济发展现状，倡导节能减排是国家稳定发展的必备条件。就现在的暖通行业市场，暖通系统大部分使用的都是不可再生资源。^[2]根据有关数据显示，暖通空调系统占据国家用电总量的三成以上，尤其在夏季会更多。提高绿色节能技术的专业水平和实际应用，能够有效的减少暖通系统的能源消耗，降低用户的所用电费，同时还能保护自然环境，减少能源消耗，具有经济性和社会性的两种效益。综上所述，在暖通领域发展绿色建筑技术是大势所趋。

2、 不同冷热源方案分析

2.1蒸气压缩循环冷水（热泵）机组

蒸气压缩循环冷水机组：是将压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、辅助设备以及自动控制元件等组装成一个整体，专门为空调系统提供不同温度的冷水。

蒸气压缩循环热泵机组：对于需要供冷供热的空调系统，可以采用热泵型冷热水机组作为空调冷热源。根据低位热源不同热泵机组分为空气源热泵和水源热泵。

2.2溴化锂吸收式冷水机组

吸收式制冷机组主要由四个热交换设备组成，发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，它们组成两个循环环路：制冷剂循环和吸收剂循环。溴化锂吸收式冷水机组中，溴化锂作为吸收剂。溴化锂吸收式制冷在低品位热能利用方面占有重要地位。

溴化锂吸收式制冷机是利用水在真空条件下低沸点汽化吸收热量而制冷，由溴化锂吸收水蒸气，工作蒸汽(或燃油)为热源浓缩溴化锂，周而复始循环，制取7～13℃冷水，作为空调或工艺过程的冷源。机组具有热效率较高，能量消耗较低，运行费用较少的特点。^[3]

工业企业在生产过程中往往产生大量的余热。对高、中温（200℃以上）余热资源，主要采用直接回收和动力回收（如余热锅炉）。对于大量品位较低的低温余热（≤200℃）回收，吸收式机组就可以充分发挥作用。溴化锂吸收式机组以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，靠消耗一定热能，把低温介质的热量传递给高温介质，完成制冷或制热的过程。溴化锂吸收式机组工作的实质是使用一定的热能为代价，实现能量的转移。所以，溴化锂吸收式机组除了用于制冷以外，也可以制热。吸收式热泵就是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用吸收式原理回收利用低品位热源（30-70℃最佳）的热量，向高温处输送热量，制取高温水。它具有节约能源、保护环境的双重作用。

『工程案例』

大连三洋制冷有限公司生产的 LCC-72 温水型吸收式制冷机组2台，为公司综合办公楼、中心化验室、中心控制室、职工食堂和重整装置配电室提供7℃的空调冷水。机组利用余热回收站供水（95/80℃）的热量作为驱动热源，加热发生器（再生器）中的溴化锂稀溶液，使其蒸发浓缩，蒸发出的制冷剂（水蒸汽）进入冷凝器。单效型溴化锂吸收式制冷机的热力系数较低，约0.65-0.7，若专配锅炉提供驱动热源当然是不经济的。其优势在于可以利用余热、废热、生产工艺过程中产生的排热等为能源，有着明显的节能效果。从运行角度上，吸收器的稀溶液泵功率为5.5KW，蒸发器的冷机泵功率为 3.7KW，制冷机组运行耗电很少；外送冷水泵单台功率为 185KW，是集中式制冷站的主要耗电设备。夏季工况各建筑物总空调设计冷负荷 3733KW，同比情况下，按照1级能源效率等级指标的冷机组COP为6.10，电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水机组额定功率为 612KW。不计循环水场的额外负担时，吸收式制冷机组的电耗远低于常规蒸汽压缩式制冷机组。^[4]

2.3空气源热泵

空气能(源)热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备，主要零部件包括热侧换设备、热源侧换热设备及压缩机等。^[5]空气能(源)热泵利用空气中的热量作为低温热源，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。^[6]

空气源热泵中央空调：空气源热泵中央空调通过从室外获取大量空气中的热量，再通过电能，将热量转移到室内，实现节能效应，效率高，没有任何污染物排放，不会影响大气环境，方便、节能、高效。

2.4地源热泵

地源热泵系统是由地源热泵机组、水井换热器系统、冷却泵系统、水处理系统、循环泵、管网、空调散热器或地暖管等部分组成。末端设备基本与普通中央空调相同。地源热泵系统利用了地下土壤巨大的浅层地温能，通过地源热泵机组，冬季把地下土壤中蕴藏的部分热量从地下土壤中转移到建筑物供热系统中，夏季再把地下蕴藏的部分冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环系统，从而实现节能减排的功能。对于夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷供热。具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水(地)源热泵供冷、供热技术。

2.4.1制冷工况时介质温度变化情况^[7]

2.4.2 制热工况时介质温度变化情况

2.5冰蓄冷

冰蓄冷空调即在夜间电网低谷时间,制冷主机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来,待白天电网高峰用电时间,再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要或生产工艺用冷的需求。这样制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低峰期,而在白天用电高峰期只有辅助设备在运行,从而实现用电负荷的”削峰填谷”。利用冰蓄冷技术,还可转移50%的高峰电力需求,对缓解高峰电力压力，提高能源使用效率和保护环境都将有巨大的社会经济意义。^[8]

『工程案例』

该工程位于河北省石家庄市，属一类高层建筑，为综合性商业，需要空调的建筑面积63000 平米，地下三层（负三层为设备房及车库，负二层为车库，负一层为商业），地上四层商业。空调主机负担的区域为负一层和地上一层~ 四层的商业，制冷机房位于负三层车库内。^[9]

冰蓄冷系统与常规电制冷系统相比，系统尖峰负荷相同，冷机功率减少约43%，机房系统配电、用电功率减少16%，机房设备概算增加46%，每年能节约120万元。

2.6电（燃油、燃气）锅炉

电（燃油、燃气）锅炉是以电力（燃油、燃气）为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体进行供热的锅炉设备。电锅炉比燃油燃气锅炉环保，污染较少，但运行费用较高，燃油燃气锅炉费用低，但是使用不可再生能源，在能源消耗方面较大。故采用电锅炉蓄热的方式比较节能而且运行费用也能降低。

下面为三种供热方式的热效率比较

三种不同形式能源的供热系统的热效率

供热方式 热效率

燃料锅炉集中供热系统 ＜ 1

电锅炉集中供热系统 = 1

热泵集中供热系统 ＞ 1

对于燃料锅炉系统而言，燃料产生的热量，大部分被锅炉的受热面吸收，而另一部分热量则损失了，锅炉的热效率为供给热用户的有效热量与燃料提供的热量之比，一般燃煤锅炉可达 80% ，燃气锅炉 90% ，燃油锅炉 85% ，热效率值都小于 1。对于电锅炉系统而言，把二级能源电直接用于供热系统，热效率为 1。^[10]

对于热泵系统，供给用户的热量等于从低位热源吸收的低位热能和消耗的驱动能，热效率为用户得到的热能与消耗的驱动能的比值，即热泵的热效率可表示为:η =Q EE( 4)

式中，Q 为从低位热源吸收的热量，k W#183;h;

E 为动力设备所消耗的电能，k W#183;h。

热泵的热效率值 η ＞ 1。

但是把热效率作为评价供热方式的唯一依据是不合适的。为了能够综合考虑能源的数量和品味，引入等效电法能够对这些供热方式做出较合适的评价。^[11]以所需热量为 2000k Wh 的建筑为例，采用等效电法，燃煤、燃气、燃油、电热锅炉和热泵系统的能源利用率分别为 34. 9% 、29. 9% 、28. 2% 、21. 8% 、31. 4% 。

『工程案例』

某建设项目可选的空调系统冷热源方案有 3 个，分别为（1）地源热泵；（2）电锅炉 冷冻机；（3）风冷热泵。^[12]

以下为三种方案的技术比较

地源热泵：管道均在地下没有室外系统，地下机房占地较少，系统复杂。制冷、制热效果不受室外气温影响。全封闭系统，噪音低。

电锅炉 冷冻机：地下室机房占地面积大，要设置专门锅炉房，系统复杂。制冷效果好，但冷却塔效果受周围空气影响，制热效果不受室外气温影响。冷却塔噪声高。

风冷热泵：室外机占用屋顶外墙需要较大面积，系统简单。夏季室外气温越高制冷效果越差，冬季室外气温越低制热效果越差。噪声较高。

在建设投资方面，电锅炉加冷冻机方案的初投资较少，但运行费用较多，实际设计中应根据不同的工程选择合适的方案。

3、 冷热源方案的选择依据、比较

空调冷热源方案选择的考虑因素:1)技术方面:冷热源运行装置的安全性,专业先进性,消耗资源性,操作简易性,噪音影响性,低能环保性等等。2)经济方面:需要考虑到业主方在对建筑初期投入的资金与长期运行后的各项综合费用。^{[13] [14][15]}

表3.1各种冷热源方案比较

4、 参考文献

[1]绿色建筑评价标准 (GB/T 50378-2014) .中国建筑工业出版社[M].2014:1.

[2]刘海东.暖通设计中绿色建筑技术的应用分析[J].建筑与工程,2015,24:25.

[3]杨家兴，张延东.溴化锂吸收式双效制冷机组[J]. 包钢科技,2015,5:60-61.

[4]蒋世杰，齐帅，潘晓东，韦杰.浅谈溴化锂吸收式机组的应用[J]. 化工管理,2015,12:27.

[5]杜玉清，空气源热泵热水系统研究[J].制冷与空调，2015,10：25-26.

[6]刘裕富，曹明修.空气源热泵机组在寒冷地区采暖中的应用[J].建筑节能与绿色建筑,2015，12：92-95.

[7]左沛华，地源热泵系统在建筑空调节能系统中的应用[J].建筑节能与绿色建筑[J],2015，13：78-79.

[8]钱莉莉，方向亮.浅谈冰蓄冷及冰蓄冷与低温送风空调系统[J].科技资讯,2010，8：52.

[9]张建甫，刘翠琴. 冰蓄冷与电制冷空调方案比较[J]. 科技展望,2015，13：113-114.

[10]刘元芳，常见供热方式的热力学分析，低温建筑技术[J]，2014，7：36-38.

[11] 江亿，杨秀.在能源分析中采用等效电方法［J］.中国能源，2010，32: 5-11．

[12]张仕国，刘赛楠.某建设项目空调冷热源方案比选[J].公用工程设计,2015,10：73-77.

[13]张红楠.高级商业建筑空调冷热源优化选择与最佳布置[J].科技创业家,2014,4：162.

[14]冯杨杰，倪美琴，童燕，吴登海.扬州某综合办公楼空调系统冷热源方案的分析研究[J].建筑节能,2015,9：17-20.

[15]马洪.空调系统冷热源方案优选[J].中国新技术新产品,2015,10：94.