浅谈绿色建筑与暖通空调设计

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wang605631496
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  摘要:随着世界经济、科技的飞速发展,地球上各种资源、能源在得到充分利用的同时数量也在不断减少,气候也在不断变暖,因此,环境和能源等生态方面的问题也日趋得到重视。文章在此对绿色建筑和暖通空调设计的相关概念进行了概述,并分析了两者之间的联系,研究了绿色建筑中暖通空调的设计原则和要求等方面的问题。
  关键词:绿色建筑;暖通空调;设计
  中图分类号:S611文献标识码: A
  引言
  当前,随着人们对健康的重视,绿色施工理念正在逐渐地深入人们的工作和生活中。绿色施工指的是在施工的过程中,通过采取切实有效的施工技术和管理制度,最大限度地缩小建筑施工对室内环境和人的身体健康造成的不利影响,尽可能地降低资源和能源的浪费,利用绿色设计充分实现可持续性发展目标,在设计过程中充分利用各种自然因素,降低能源消耗并合理设计暖通空调,不滥用空调系统,实现人与社会的可持续发展。
  一、绿色建筑设计的概念
  綠色建筑设计是当前建筑设计的主要观念和重要方向,其主要内核就是在建筑设计中尽量利用可再生资源和材料,在不违背自然现象和规律的基础上,充分考虑到环境因素,在不破坏环境、不浪费材料的前提下,尽量做到建筑设计的节约资源和对环境的保护。绿色建筑设计要遵循生态保护、能源高效利用、环境维护、经济适用等原则,使建筑设计尽可量地贴近自然,回归到环境之中,形成建筑与自然、建筑与环境的和谐共处。暖通空调系统是建筑的功能系统,进行建筑暖通空调设计同样需要实现绿色设计的方向,这样才能在践行绿色建筑设计的同时,将建筑暖通空调设计推向科学、合理和可持续的高度。
  二、绿色建筑中暖通空调的作用
  1、绿色建筑中的暖通空调能够节省能源
  节省能源是绿色建筑的设计中最重要的概念,而暖通空调设计正好能够充分起到节约能源的作用。暖通空调中的置换式新送风系统可以对风量进行调节,还有辐射冷吊顶、趋势空调系统以及储冷低温送风系统等各种新型系统,既能够提高建筑室内的空气质量,又可以节能环保。此外,暖通空调比起普通空调的蓄热蓄冷能力有所提高,能够在蓄热蓄冷时节约能源。在空调进行冰蓄冷、盐蓄冷以及水蓄冷的时候,低估电网时间段的低价能源被贮藏于空调中,在需要冷量的时候就会被释放出来以满足空调的负荷需求。暖通空调采用冰蓄冷方式进行蓄冷有许多优点,包括每年可以节省不少于30万元的运行费用,可以降低不少于30%的冷水机容量,并且能够将空调功率减少约25%,这些都能够体现暖通空调节约能源的作用。除此之外,暖通空调的冰储冷技术能够转移不少于50%的高峰电力,有利于对高峰时期电力使用的压力进行缓解,能够使电力能源的使用效率得到提高。
  2、暖通空调采用太阳能可以保护环境
  全球任何地方,平原、盆地、高山或是海洋,都能够受到太阳的照耀,而目前的暖通空调设计系统正在对太阳光这种最干净最环保的自然资源进行充分利用。太阳能制冷在一般意义上是指使用太阳集热器向吸收式制冷机的发生器提供热媒水。热媒水的温度同制冷机的性能系数有很大关联,温度越高,性能系数也越高,从而也能够提高暖通空调的制冷效率。比如,热媒水的温度在60℃左右的时候,则制冷机COP约为0-40;热媒水的温度在90℃左右的时候,则制冷机COP约为0-70;热媒水的温度在达到120℃左右的时候,则制冷机的COP可高达110以上。
  利用太阳光能源来促使系统进行运转有利于改善人民的生活质量,有利于减少空气的污染,除此之外,暖通空调还能够对建筑物内部的氧气及时进行补充,以防止由于居民众多所造成的氧气大量消耗。
  3、暖通空调运用防排烟技术
  防排烟系统是绿色建筑中的暖通空调设计最为重要的一个部分。在传统的空调设计中,通常并不包括消防安全所需的排烟系统,然而防排烟系统对于现在新兴的绿色建筑而言是非常重要的。绿色建筑对于暖通空调系统中防排烟系统的设计要求非常严格,在暖通空调工程行进至排烟系统设计环节的时候,会设置安全可靠的自动切换阀门或是安全电动密闭门等装备,这样严密的设计既有利于保护绿色建筑的环境,也有利于建筑内居民能够健康安全地生活。
  三、绿色建筑系统暖通空调设计技术
  1、在建筑内部应用绿色建筑设计思想
  在建筑物中,内部环境一般包含以下几方面内容:其一,自然采光;其二,自然通风;其三,空气处理等。所以,暖通过空调系统就成为了十分重要的内容。在不同的建筑物中,内部结构也存在一定差别,那么,室内暖通空调系统的高效应用对减少耗能有着严重影响,体现出合理、高效的应用。依据相关调查显示,在公共建筑中,室内的暖通空调系统能源消耗约占总能源消耗的一半以上,所以,想要优化绿色建筑的设计思想,就需要对其予以重视。当今,暖通空调的设计理念一般应用的是集散型的控制方法,从而能够减少能源损耗约10%-30%左右。
  2、被动太阳辐射
  设计被动太阳辐射的最重要目的是为了最大限度地有效利用能源资源,并提高人们的舒适性能。强调了建筑设计的重点:把风机、电气泵等高效能的设备与被动设计环节相联系(增加热量、增加光照、适量窗户、高效维护、设计选址等),最大限度降低建筑耗能。被动太阳辐射,有效平衡了建筑的通风系统、供热系统、供冷系统以及照明系统。被动太阳设计,指的是将阳光和空气在适合的时间进行存储与冷热空气的分配。这对暖通空调的设计有利也有弊:一方面,通过太阳辐射设计,能够响应增加室内的太阳辐射,充分利用昼光、降低电能消耗,进而降低空调夏季制冷负荷以及冬季采暖负荷。另一方面,太阳辐射被动设计会导致空调系统日射冷负荷的提高。从整体上说,被动太阳辐射适用于大部分大型建筑以及小型建筑,非常适合重大项目工程的改造以及新建工程。现阶段,美国的酒店、仓库、学校、办公楼、机场、图书馆等等,都广泛应用太阳辐射设计。所以说,在绿色建筑的暖通空调设计中,必须要首先考虑被动太阳辐射,综合协调建筑专业与暖通专业的力量统统实现。具体操作有以下四方面:第一,有效改善窗际环境与外围负荷控制,除了使用一般的智能窗、节能窗、通风窗之外,积极开发围护结构,进一步调整外部负荷能力。第二,充分利用建筑物中庭,将自然风以及昼光积极引入建筑物中。第三,设计建筑物外遮阳板是最为简易的方式,还可以把太阳能电池与外遮阳板充分结合,在减少空调负荷的同时,为照明系统提供能源。第四,引入可见光的同时,遮挡对周围地区的直射,提高照明质量。上述措施有效解决了空调负荷与昼光照明之间的矛盾。
  3、有效利用自然通风
  在绿色建筑系统中,利用自然通风是改善空气质量、降低能耗的重要措施。充分利用计算机技术以及相关软件分析,进行自然通风设计。比如说,日本很多建筑物都采用自然通风系统,有效避免了过渡季节的空调使用。夏季晚上停运空调后,有效吸入夜间冷空气,降低空调的启动负荷。英国设计人员通过五个烟囱的设计,在无风环境下,充分利用烟囱顶部引风机以及烟囱效应,将新鲜空气带入室内。
  4、优化冰蓄冷系统
  通过优化冰蓄冷系统,能够进一步降低电能用量,降低能耗,提供高经济效益。在夜间,把冷量在水中蓄积,在白天用电高峰期释放冷量,降低电费开支。同时,冰的蓄冷量要超过水蓄冷量,且热损失比较小。在1℃-4℃冷水环境下,可降低风机动力,采用低温送风,有效起到制冷调节的效果。整个系统COP值不断提高,特别是夜间温度较低时,COP更高。制冷机处于满负荷状态,设备利用率、工作效率大幅度提高。
  5、地源热泵技术在建筑暖通空调系统中的应用
  地源热泵技术在解决供热、制冷方面具有较高的经济和节能优势,地源热泵系统只影响土壤温度,并不会造成地面下沉和地下水位下降、水质,是目前较为成熟的、对环境影响较小的取热、散热方式。在寒冷地区为建筑暖通空调系统增设1个辅助设备用以提供热量,取之不尽的太阳能是首选,可以通用串联或并联的方式联合运行地源热泵和太阳能,向系统提供更多的热量,进而满足建筑物内人们的采暖需求。在南方等温度较高区域可以利用冷却塔供冷,通过和地源热泵的串联运行分担部分负荷,在夜间将土壤中积蓄的热量带走,实现降温的效果,保证热泵性能处于较高的运行和利用状态。
  结束语
  在当今社会中,建筑行业已经逐渐趋向于绿色化,绿色建筑使建筑物更加富有生命力和活力,使室内生态环境的质量得到良好保障,将建筑同生态环境紧密结合起来。将暖通空调设计应用于绿色建筑中,有利于降低能耗,美化、清洁环境,提高人们的生活质量,使建筑行业逐渐走向可持续发展道路。
  参考文献
  [1]李林.公共建筑项目中暖通空调专业的绿色设计[J].建筑热能通风空调,2012年.
  [2]陈旸.浅析绿色建筑和暖通空调设计的研究[J].科技促进发展(应用版),2011年.
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