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本文根据天津市建筑设计院伍小亭总工在第2届绿色建筑设计与运营技术论坛上的演讲内容整理。
主要内容分为：绿色建筑暖通空调系统设计存在的问题；如何通过保证室内环境以及在此基础上的节能来做好暖通空调系统设计；举例分析暖通空调系统。 绿色建筑暖通空调系统设计存在的问题：
中国绿色建筑发展趋势有四方面： 首先是两条线，即新建建筑和既有建筑并重，突出既有建筑绿色化改造； 其次是两个面，即单体和城区的并重，突出绿色建筑规模化发展； 第三是两个点，即内涵和外延更加丰富，突出绿色建筑本身的包容性； 最后是两个延伸，可分为前端和后端，前端的延伸即在规划阶段从单体建筑的设计上融入可持续设计的内容；后端的延伸即绿色建筑不仅仅要关注设计本身，还要关注未来的运营。 对绿色建筑暖通空调系统设计的评价应着重于保证合理热舒适环境和空气品质前提下，暖通空调系统能耗低于非绿色建筑。设计师对这个理念一直没有上心，所以在做设计的时候，根本没有具体的能耗目标。 美国的学者研究发现美国的绿色建筑用了很多的先进技术，但是有一些建筑的能耗表现相当不理想；在中国，虽然没有直接的案例证明，但是中国第一批可再生能源应用示范项目在评估的时候，冷热源系统的能效能做到3就已经是不错的系统了，很多的建筑甚至低于1.8，这种建筑能称为节能的建筑吗？也就是说，不论是在国外还是国内，相当数量的绿色建筑能耗高于非绿色建筑，至少没有达到预期的低能耗目标。 但是这些绿色建筑，大都采用了许多先进的“节能技术”。下图是一个真实的例子，红字是涉及到能源、空调系统的“先进技术”，黑字是涉及到雨水利用、建筑的被动技术等“先进技术”。别看用了很多的节能技术，但是却没有得到节能的效果。
绿色建筑不节能的问题出在哪里？ 暖通空调系统“难逃干系”，因为其能耗通常占到建筑能耗的60%以上。这看似很冤，因为暖通设计师的设计满足暖通规范和节能设计标准的规定，还采用了很多节能的技术以及可再生能源。那为什么做不到节能？ 一个很重要的原因就是设计师传统的设计理念与方法不适应“追求能耗表现”的绿色建筑。 这种传统的设计理念与方法的不适应体现在以下7个方面：
因此设计师需要转变设计理念才能做好绿色建筑暖通空调系统设计。
下表是这两个方案的计算参数的对比。 第一个方案全年的一次能源能耗是28.1 kg标准煤，而方案二只有17.03 kg标准煤，是方案一的60.6%。不仅如此，方案二的技术复杂程度并不高，仅仅是将节能目标引入设计过程，就得到了相对更节能的暖通空调系统方案。 其次，设计师要明确，满足标准规范的节能限定性要求不等于充分节能。 设计师通常认为满足节能设计规范、标准的限定性要求就是节能设计。所以除非业主要求项目节能水平高于节能规范、标准，设计师通常不会主动发掘系统的节能潜力。而且，这样的设计不一定能实现节能规范、标准制定者预判的节能水平，即便能达到，它仍然存在较大的节能潜力。 下面是一个温湿度独立调节空调系统的显热处理子系统的例子，分别构造两个方案并计算其系统能效。 第一个方案满足了公共项目节能标准的各个单项指标的要求，显热处理部分能效是3.57。 方案二对方案一做了进一步的优化，比如采用了高效率的冷水机组。方案一的冷水机组采用的是7 ℃/12 ℃的常规冷水机组，为了防止结露，通过混水泵把末端混成16 ℃进水、19 ℃出水。改成了高温的机组之后，不仅系统大大简化，而且能效也从3.57变成了4.68，提高了31%，一个供冷季系统能够节约1.2 kg/m2的标准煤。 所以，合规的设计不等于充分节能。
第三，节能概念加上节能技术加上节能产品不一定等于理想的节能系统。 举例来讲，这个案例用了许多节能概念，温湿度独立调节、地源热泵、楼板供冷供热、转轮热回收，下图是系统的流程图，使用了这么多的先进技术，应该节能吧？ 通过计算，它的系统能效只有3.28。
如果将集各种节能概念与技术的空调系统改为传统的风机盘管加新风系统，最后算得能效为3.547。涨得不多，是因为没有刻意地追求其他方面（比如更高效的机组）。使用这个系统，投资不仅低了40%，系统能效还能提高8%。 所以，简单堆砌节能概念与技术很可能投资不菲、能效不高。
第四，空调系统要进行全要素的节能设计，才能实现空调系统的节能。 这种“全要素”应该体现在： 1.服务标准的合理制定。恰当的标准能带来合理的空调能量（而不是能源）需求。恰当的标准包括温度、相对湿度、新风量等； 2.合理选择能源形式与利用方式。相同的空调能量需求下，合理选择利用方式以实现更低的化石能源消耗； 3.空调形式的确定。实现低?空调系统，提高系统能效；实现部分时间、部分空间空调，减少能量供给； 4.系统参数优化。通过系统参数优化来提高系统能效。 实际上，暖通空调系统的节能，应该体现在三点上：如何降低服务对象的能量要求；在同等的能量要求下，如何提高用能系统的效率，降低化石能源的消耗；在提高用能系统效率的前提下，如何优化能源利用方式。例如，适宜的冷热源形式与利用方式能够节能，专家对同一个项目做了四个方案，分别计算化石能源消耗、二氧化碳排放量。可以明显看出，不论是化石能源消耗还是二氧化碳排放量，最高的都是区域锅炉房供热，最低的是能效为1.6的燃气吸收式热泵。 也就是说，选择恰当的能源利用形式，有明显降低一次能源消耗的作用。
天津生态城的二号能源站，是一个孤岛型的燃气三联供的技术方案，通过燃气三联供实现燃气能源的梯级利用，与直接燃烧相比，供热、供冷一次能源消耗与二氧化碳排放分别降低了52.6%，40%。 创造利用低品位能源的条件实现低温供热高温供冷，要避免参数选择的盲目性。
第五，以能耗为目标的性能化设计。 合规的设计不一定节能，只满足功能不追求具体能耗目标的也不一定节能，因此为了实现绿色建筑的节能，要引入性能化设计的概念。有一种简单的方法，可以通过系统额定工况的能效和单位冷热量的化石能源消耗量的计算来比选，确定理想方案，再进行参数优化进一步发掘理想方案下的节能效益。复杂的方法还需要做8 760 h的能耗模拟，逻辑是一样的。
第六，运行情景分析指导下的设计，始于运行情景，终于运行情景。通过设计实现“筛选”的运行情景。 通过设计为所设想的运行策略提供技术支撑，最终把它落实到设计上，让设计反过来支撑运行策略的实现，运行策略的主要内容包括设备的配置、主机与输配系统的调节方式、了解主要用能设备不同负荷率下的运行小时数以及所对应的工况、客观的计算系统能耗而不再简单的用IPLV或COP的估算。 第七，值得重视的暖通空调节能技术。 1.降低暖通空调系统能量需求的技术，比如建筑被动节能技术、恰当的设计标准、能实现节能运行策略的系统设计。 2.采用高效率的用能设备，降低同等能量需求下的能源需求。采用高效率设备，它的回收期能控制在4 a以内。所以不要因为低廉的初投资而忽略了能源消耗运行的高额费用。 3.热泵、可再生能源与能源梯级利用。 4.温湿度独立控制系统，这是一种理念而不是某种特定的空气湿度处理的技术形式。 5.低温供热、高温供冷，这是一定可以提高能效的。由于建筑节能的发展，建筑的负荷强度在降低，安排末端的换热面积就变得容易了，也就容易实现更低品位的能源来满足环境要求。 6.部分空间、部分时间，为了避免不必要的冷热供应。 7.蓄能技术，可以关注流态冰技术，既有水蓄能的优势，又有盘管蓄冰的优势。不要一味地认为蓄能技术对于用户是节约费用但不节能的。事实上它对平衡电网、提高发电系统的小时数有好处；蓄能技术的最大好处就是实现了实时负荷与设备的解耦，可以一直让设备处于满负荷或者接近高效率的负荷率下工作；而且它还可以提高经济性、可靠性。 8.变频技术，变频技术一定是节能的，下面两张图，一张是冷机变频与不变频部分负荷下效率的变化；一个是手算的案例。这两张图可以回答一个问题：变频之后效率低了，怎么会节能？因为效率再低也不会抵消由于输送质量的降低而带来的轴功率的下降，也就是说，变频一定是节能的。 9.热回收与免费制冷，不能忽视实现回收的能源代价。 |
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