绿色建筑热湿环境调节

绿色建筑热湿环境调节

夏寻

摘要：全球正处于空前的建筑热潮，而这对全球的能源的使用有重大影响。商业和住宅建筑大约占全球能源总消耗的三分之一，而工业和运输业也各占了三分之一。但是由于目前大部分的建筑物没有烟囱装置，所以大部分的人不会考虑到能源使用量上升的问题以及因此导致的空气污染问题。

关键词：热湿环境节能建筑设计调节

1.前言

纵观人类建筑发展历史，人类利用大自然赋予的力量，从洞穴居住发展成为今天的现代化建筑，创造了今天辉煌的建筑文明，但是在发展过程中也伴随着不可避免的耗能问题，特别是20世纪中叶兴起的通过空调及人工照明构造的全封闭式高层建筑，使建筑耗能成为继工业耗能“交通耗能之外的又一耗能大户”。众所周知，建筑可以为人类提供舒适的生存环境和生活工作所需的各项功能，已成为社会生产和生活发展的一部分，解决建筑能耗问题，关键在于满足各项生产生活需要的同时想办法降低建筑的相关能耗.因此，人类提出了绿色建筑的理念，即在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

2.建筑热湿环境

热湿环境是建筑环境中的最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性上。研究表面：热环境的四要素（温度、湿度、辐射和气流）对人体的热平衡均有影响，而且各要素产生的影响在很大程度上可以互相互换和互相补偿。例如，机体经由辐射所获得的热灵可以和因气温所获得的热量相当。在热环境中湿度增高所造成的影响可被风俗增高所抵消。当空气温度低于21摄氏度时，人不出汗，随着气温的增高，出汗量逐渐增多，湿度的影响显得越来越重要。在气温低于皮

肤温度时（一般皮肤的正常的平均温度是32.5摄氏度）。在这种情况下，空气的流动能增加机体通过对流和蒸发散热。当气温高于35摄氏度时，情况比较复杂，空气的流动能加速蒸发散热，但同时却可使机体通过对流的方式受热增多，气温越高受热愈为明显。热辐射除了太阳的直接照射使机体直接受热外，人体与周围环境间还存在长波辐射换热。热辐射不受空气温度的影响且与风速无关。根据实验：当气温10摄氏度，周壁表面温度50摄氏度时，人在其中会感到过热；当室内温度50摄氏度而壁面表面温度为0摄氏度会使人在室内感到过冷。高温高湿对机体的热平衡有不利影响，因为在高温时，机体主要依靠蒸发散热来维持热平衡，此时相对湿度的增高，将妨碍汗液的蒸发。就人的感觉而言，当温度高、湿度大尤其是风速小的时候人感到“闷热”；当温度高、湿度小时人感到“干热”风速对改善人们的热环境也有重要作用，气流可以促进人体散热，增进人体的舒适度；当气温高于人体皮肤温度时，空气的流动只会使人体从外界环境吸收更多的热量，甚至对人体产生不良影响。

人体生理代谢维持在正常水平的基础是将人体体温控制在稳定的范围内。根据周围的环境情况，通过适当的产热及散热过程，使机体保持一定的热平衡，人的体温调节根据其机制可以分为生理性体温调节和行为性体温调节，前者通过肌肉收缩"血管收缩"汗液分泌使温度保持在相对稳定的状态，后者则通过补充水分"增减衣服"调节室内温度等方式将体温控制在正常范围内。关于热感觉的研究也称为物理心理学研究。

人体的热感觉不仅与人体周围环境冷热有关，而且还与所处环境时间及人体本身热状态有关，人体的热感觉无法直接测量，只能通过问卷调查的方式了解人体对环境的热感觉#与热感觉相对应的还有人体热舒适，前者指人体对于周围环境的主观感受，而后者则基于生理和心理的感觉进行评价#影响热舒适的物理因素包括皮肤温度"核心温度"空气温度"垂直温度"吹风感"辐射不均匀性以及个体的年龄"性别"人种等等。

3 绿色建筑热湿环境调节技术

3.1绿色建筑整体设计

建筑室内热湿环境形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响，外扰主要包

括室外气候参数如室外空气温湿度"太阳辐射"风速"风向变化，以及邻室的空气温湿度，均可通过围护结构的传热"传湿"空气渗透使热量和湿量进入到室内，对室内热湿环境产生影响，内扰主要包括室内设备"照明"人员等室内热湿源。如能在建筑设计阶段充分考虑建筑所在地域气候特征，通过建筑围护结构本身设计，减少夏季热量获取和冬季热量损失，则可以减轻机械采暖空调设备在建筑后期运行的压力，从而通过合理的建筑结构设计营造舒适"健康"节能的绿色建筑。

3.2 自然资源在绿色建筑上的体现

自然资源在绿色建筑上的体现包括冬季保温采暖"夏季隔热降温"自然通风"自然采光等方面#利用自然资源的绿色建筑在建造过程中将产生不可避免的较高投资，但如果能够在日后建筑使用期间合理使用，则在建筑全寿命周期中，相比较普通用能建筑，能够在很大程度上达到节约能源的效果。

3.3 不可再生能源的使用

上述两方面设计都是通过建筑物自身设计来实现最大限度地利用自然资源对建筑物室内热湿环境进行控制在此基础上，如还不能满足建筑环境要求，则需要借助不可再生能源为建筑提供相应的环境需求量，即采用主动式采暖空调系统。集中式供热或空调系统需要消耗电能"燃料等大量不可再生能源，但只要能够将建筑设计"被动式采暖通风以及主动式供热空调系统相结合，就能够大幅度降低不可再生能源的使用，达到既能节约能源，又能营造舒适室内热湿环境的目的，用最小的成本实现绿色建筑社会和经济效应的最大化。

4 绿色建筑节能措施

4.1 围护结构节能措施

围护结构的耗热量要占建筑采暖热耗的 1/3 以上，通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷“热消耗”。

4.2 太阳能系统在绿色建筑中的使用

太阳能系统在绿色建筑中分为被动式和主动式太阳能系统两种，被动式太阳能通过建筑围护结构设计以自然方式收集和传递太阳辐射热，主动式太阳能系统则需要通过在建筑上加装的太阳能采集及转换设备来利用太阳能资源#建筑对太

阳能的利用主要包括两大方面: 1) 利用太阳能集热系统，例如提供生活热水、取暖( 或制冷) 等，其中又以热水供应系统的应用最为广泛; 2) 太阳能光电系统，即将太阳辐射中的能量直接转化为电能，为建筑的设备系统提供清洁的能源。

4.3 采暖空调系统节能措施

4.3.1 室内排风余热回收

空调系统中一般采用回风循环使用的方法来达到节能效果，即将一部分回风与室外新风混合，经过空调机组处理后送入室内，但当室内空气质量与室外有较大差异不能直接回收利用时，应对排风进行余热回收#室内回风在排至室外以前，先和室外进入的新风经显热回收器进行显热交换，经能量回收后再排到室外，而室外进入的新风则经过显热回收器后夏季温度降低，冬季温度升高，而达到能量回收目的，使用显热回收器在北方寒冷地区应注意防冻问题，一般来讲，显热回收器最大能回收 50%左右的能量，而全热回收器则最大能回收80%左右的能量。

4.3.2 使用地源热泵作为空调系统冷热源

空调系统冷热源通常分为自然冷热源和人工冷热源#自然冷热源包括太阳能、地热能等提供的能源，人工冷热源则是以油、煤、燃气作为燃料产生的蒸汽和热水作为供热、制冷、用电制冷等#近年来地源热泵在国家节能减排的政策促进下得到了较快的发展#地源热泵是一种利用地下浅层地热资源的既可以供热又可以制冷的高效节能环保型空调系统，按天然资源形式可以分为土壤源热泵、地下水热泵和地表水热泵。

4.3.3 实行采暖分户热计量

集中供暖是我国北方城市主要的采暖形式#采用热量分户计量，按热量收取采暖费用，能够提高公众的节能意识，使公众积极参与节能活动，响应可持续发展的号召。对于采暖系统间歇性运行的大型建筑，通过分户计量的合理运行管理，能够不需要采暖的时间段大幅度减少能源浪费。对于一个大型供热系统来说，水泵耗电量很大，供热系统分户控制后，由于用户的节能调节而造成的供热负荷的变化，系统除了可以采用质调节的方法调节外，还可以采用变流量调节手段适应负荷的变化，并通过使用变频泵等具体措施减少运行费用。