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【摘 要】 现在建筑的重要组成部分之一就是暖通空调系统,将绿色节能技术运用在暖通设计中,综合政府一定程度的干预,能够获得较大的社会效益和环境效益,节省大量能源,为社会发展和经济提升奠定基础。文章将就绿色建筑节能技术在暖通设计中的应用展开探讨,以期在实际操作中本文可以为同行提供相应的的借鉴与参考。
【关键词】 绿色建筑;暖通空调;设计技术
引言:
现今,我国的经济水平和社会水平不断发展,人民的生活水平也得到了大幅提高,对生活质量的要求也日渐加大,现今社会的主要矛盾是能源使用和环境保护之间的矛盾。对建筑来说,暖通空调系统能够占据30%到40%的能耗。我国将“可持续发展”作为社会发展核心思想,运用最少的资源,来创造更加舒适的生活环境,是符合可持续发展需求的。同样,将绿色节能技术运用在暖通设计中,能够有效降低建筑能耗,为可持续发展贡献力量。
一、绿色建筑的暖通空调设计方法
满足《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)的空调设计,从条文上看很简单,其实绿色建筑的实施不是几个独立部分的局部最优的简单组合,它是综合考虑多种因素后的一个全局最优组合。而传统设计中依托主观经验进行定性分析难免造成一些设计方案目标的设定偏差。例如,在对某办公建筑进行分析时,通过减少外窗面积可节约空调能耗,但是因此会增加照明能耗,影响过渡季节自然通风。
这就需要结合能耗及自然通风、采光软件进行综合分析,将不同的方案组合进行能耗计算,分析得出合理的建筑形式、朝向、体形系数、窗墙比等,最终通过掌握建筑用能情况,合理设置暖通空调形式,因此,不但要考虑空调夏季负荷或冬季负荷,还要综合考虑建筑全年能耗与环境协调,最大限度地节约能源消耗。对此,笔者根据日常绿色建筑实施过程中的项目积累,总结出一套绿色建筑中暖通空调设计方法,如上图所示。
1、设定目标
结合建筑定位以及相关标准,综合考虑业主需求,设定暖通空调设计的目标。对建筑围护结构基础节能率、建筑综合能耗水平、可再生能源利用比率等关键指标进行确定,为后续工作开展提供指导性意见。同时明确提出选择高效节能的暖通空调设备、可回收利用的管材以及保温材料等,强调就地取材,减少材料运输对环境造成的影响,促进当地经济的发展,最终降低系统投资成本,减轻建筑业主负担。
2、计算机辅助设计
从建筑方案阶段开始,利用CFD软件(如FLEUNT、Phoenix等)根据地理环境和风向,设计建筑的朝向、间距及建筑群的布局;优化建筑平面的设计,使主要的功能房间在夏季、过渡季节均获得良好的自然通风条件,对室内基础室温起到一定的优化作用,减少全年空调的使用时间。通过模拟与实测研究,推荐开口宽度为开间宽度的1/3~2/3,开口面积为地板面积的15%~25%时,以便获得最好的通风效果。通过利用目前较为成熟的动态负荷模拟软件,如DOE-2,BLAST,ENERGYPLUS等,可以对初期的建筑方案是否节能进行权衡判断,从而能够在此基础上选择最为节能优化的暖通空调方案。在实际运行过程中,空调的负荷多数时间只是设计负荷的40%~80%,通过全年动态负荷模拟,可以找出系统负荷的时间频率分布,以便合理选择设备容量和台数,实现最佳配备,使系统虽在部分负荷下工作,但各设备都能高效率运行。同时,动态负荷模拟对空调系统的运营管理也具有一定的指导意义,通过负荷模拟,运营管理人员能够了解全年的能耗分析,可以提出经济合理的运行方案,并对全年设备使用率,能耗和运行费用做到心中有数,能够对系统的实际运行作出判断。
3、系统方案确定
在方案计划初期应充分考虑项目的功能和用途,对各分区进行整体把握。此外,对于全年运行的空调系统,在节能上必须考虑到全年的运行工况而不仅仅是设计工况。在建筑需要供冷的时间里,如果能直接利用室外较低温度的新风来供冷,则可以减少人工冷源的能量消耗。在冬季过渡季,应采用调节新风来满足送风温度的要求,同时减少甚至消除对空气的加热量。末端系统设计时还应增设二氧化碳检测系统,提高通风效率,防止气流短路。应用置换通风、自然通风等手段提高通風换气效率。在暖通空调设计中还须特别注意设备噪声的控制,以及主机、水泵、末端减振等技术措施,从而确保在满足人居温湿舒适度要求的情况下,给用户提供一个相对健康的建筑声环境。同时,合理设置暖通空调控制系统不但能达到节能目的,还会使每个住户能高水平地控制热工、通风和照明系统,从而保证自己身体健康、精力充沛、环境舒适。
二、暖通空调系统绿色节能技术的应用
1、选择优秀的设计方案
在进行暖通空调设计时,设计人员不应强制改变暖通系统风量大小,以保证人体舒适度和最佳的节能效果;如果房间人员流动较大并且人员密度也较大,为保证二氧化碳浓度保持在适宜浓度,应根据室内二氧化碳浓度随时调整暖通新风量,也就是采用新风需求控制措施;为避免风机盘管处理室回风能力,增加新风量,不应在风机盘管机组回风吸入口处接入新风,而应将加新风暖通系统设置在风机盘管机组出风口旁,也可以单独设置;如果房间面积、空间较大,可以进行集中温湿度控制。
2、采用变频系统
变频技术对人们来说已经不再陌生,在暖通空调系统中运用变频技术,能够有效降低能源消耗,节省资金。变频技术的核心是:暖通设备基本上不会全负荷运行,并且一般暖通功率会随外界环境变化而变化,如果环境条件较好,系统负荷较低,但是没有采用变频系统的暖通空调系统仍会全负荷运用,势必造成能源浪费,采用变频技术,暖通设备会随着环境变化而变化,在不需要高负荷运行的时候,系统会自动降低功率,达到节能效果。VAV(变风量)空调系统是使用末端装置来保证室温恒定的效果;而变水量空调系统则是控制水量来达到温度调控的目的。
3、设置水力平衡装置 要保证环境的舒适度,减少能源消耗,设置水力平衡装置非常重要。首先,设计人员要根据系统情况来保证环路水力平衡,也就是设计平衡,如果设计平衡无法达到,就需要使用静态水力平衡阀,如果建筑内暖通系统的水量波动较大,应采用动态水力平衡阀,平衡阀应阻力较大并且阀权度较高;在建筑热力入口处,一般都会设置静态水力平衡阀,以保证水力平衡;还可以采用电动动态平衡调节阀,这种调节阀更加灵活易用。
三、暖通空调节能设计的其他措施
1、采暖与空调水系统的补水及定压设计
对于单位时间采暖和空调系统泄漏的水量是补水量大小、水处理设备以及水泵水箱和系统不水管道大小设计的参照。实际工程始终根据建筑工程整体规模和不同的系统来计算水容量。空调在供冷和供暖状态下的全空气系统按照0.5左右单位水容量来计算,而水空气系统按照1.0来计算。热水锅炉供暖时,其水空气和全空气也各不相同。实际工程的建设,在这些方面设计的过程中,始终依据实际情况来计算,以达到最佳的节能为目标。
2、冷热源设备选型
节能设计的关键之处在于冷热源设备的选型。建筑的规模、功能、造价同时还得结合当地具体的能源市场和环境进行选择。在选择的过程中,应按照以下几个原则来进行。第一,在毗邻工业生产中产生的余热可将其作为冬季的热源,使用溴化锂吸收冷水机循环可作为夏季制冷源。使用一定的科学技术手段将经济产生的一些热源运用到建筑建设中,可以有效达到资源充分利用和节能设计的要求。第二,结合当地的能源结构,使用较为富余的能源做为冷热源。可见,在冷热源设备选型中,根据实际情况进行合理的选择对整个建筑的节能效果具有重要的作用。
3、保温与保冷
建筑设计中的冷热源道建筑室内,往往需要经过一定距离的传送。因此,对于传送过程中保温与保冷的技术效果是节能设计的一个重要部分。材料技术的不断发展,可以在这一过程中采用环保节能、高效耐温管道材料。传送过程中常用的保温材料有闭孔橡塑和铝箔离心玻璃棉材料制成的管道。当然,实际工程的建设会遇到各种不同的地域限制与当地能源的影响。因此,在保溫材料的选用方面,还是得依据具体情况来确定保温的材料和管道的厚度。以达到最佳的保温状态。
四、结束语
随着绿色建筑发展的深入,越来越多的暖通空调系统须按照绿色理念进行设计,本文分析了暖通设计中绿色节能技术应用的重要性和其中的问题,总结了在暖通设计中应用绿色节能技术的具体措施,通过完善设计方案、采用水力平衡装置和变频技术,能够有效降低能耗,达到节能目的。
参考文献:
[1]陈志英.浅谈暖通空调系统的节能问题[J].建材与装饰(下旬刊).2008(02):98.
[2]路永华.暖通空调系统节能探讨[J].应用能源技术.2005(05):112.
[3]马瑞彦.建筑节能的可持续发展研究[J].四川建材.2011(04):134-135.
【关键词】 绿色建筑;暖通空调;设计技术
引言:
现今,我国的经济水平和社会水平不断发展,人民的生活水平也得到了大幅提高,对生活质量的要求也日渐加大,现今社会的主要矛盾是能源使用和环境保护之间的矛盾。对建筑来说,暖通空调系统能够占据30%到40%的能耗。我国将“可持续发展”作为社会发展核心思想,运用最少的资源,来创造更加舒适的生活环境,是符合可持续发展需求的。同样,将绿色节能技术运用在暖通设计中,能够有效降低建筑能耗,为可持续发展贡献力量。
一、绿色建筑的暖通空调设计方法
满足《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)的空调设计,从条文上看很简单,其实绿色建筑的实施不是几个独立部分的局部最优的简单组合,它是综合考虑多种因素后的一个全局最优组合。而传统设计中依托主观经验进行定性分析难免造成一些设计方案目标的设定偏差。例如,在对某办公建筑进行分析时,通过减少外窗面积可节约空调能耗,但是因此会增加照明能耗,影响过渡季节自然通风。
这就需要结合能耗及自然通风、采光软件进行综合分析,将不同的方案组合进行能耗计算,分析得出合理的建筑形式、朝向、体形系数、窗墙比等,最终通过掌握建筑用能情况,合理设置暖通空调形式,因此,不但要考虑空调夏季负荷或冬季负荷,还要综合考虑建筑全年能耗与环境协调,最大限度地节约能源消耗。对此,笔者根据日常绿色建筑实施过程中的项目积累,总结出一套绿色建筑中暖通空调设计方法,如上图所示。
1、设定目标
结合建筑定位以及相关标准,综合考虑业主需求,设定暖通空调设计的目标。对建筑围护结构基础节能率、建筑综合能耗水平、可再生能源利用比率等关键指标进行确定,为后续工作开展提供指导性意见。同时明确提出选择高效节能的暖通空调设备、可回收利用的管材以及保温材料等,强调就地取材,减少材料运输对环境造成的影响,促进当地经济的发展,最终降低系统投资成本,减轻建筑业主负担。
2、计算机辅助设计
从建筑方案阶段开始,利用CFD软件(如FLEUNT、Phoenix等)根据地理环境和风向,设计建筑的朝向、间距及建筑群的布局;优化建筑平面的设计,使主要的功能房间在夏季、过渡季节均获得良好的自然通风条件,对室内基础室温起到一定的优化作用,减少全年空调的使用时间。通过模拟与实测研究,推荐开口宽度为开间宽度的1/3~2/3,开口面积为地板面积的15%~25%时,以便获得最好的通风效果。通过利用目前较为成熟的动态负荷模拟软件,如DOE-2,BLAST,ENERGYPLUS等,可以对初期的建筑方案是否节能进行权衡判断,从而能够在此基础上选择最为节能优化的暖通空调方案。在实际运行过程中,空调的负荷多数时间只是设计负荷的40%~80%,通过全年动态负荷模拟,可以找出系统负荷的时间频率分布,以便合理选择设备容量和台数,实现最佳配备,使系统虽在部分负荷下工作,但各设备都能高效率运行。同时,动态负荷模拟对空调系统的运营管理也具有一定的指导意义,通过负荷模拟,运营管理人员能够了解全年的能耗分析,可以提出经济合理的运行方案,并对全年设备使用率,能耗和运行费用做到心中有数,能够对系统的实际运行作出判断。
3、系统方案确定
在方案计划初期应充分考虑项目的功能和用途,对各分区进行整体把握。此外,对于全年运行的空调系统,在节能上必须考虑到全年的运行工况而不仅仅是设计工况。在建筑需要供冷的时间里,如果能直接利用室外较低温度的新风来供冷,则可以减少人工冷源的能量消耗。在冬季过渡季,应采用调节新风来满足送风温度的要求,同时减少甚至消除对空气的加热量。末端系统设计时还应增设二氧化碳检测系统,提高通风效率,防止气流短路。应用置换通风、自然通风等手段提高通風换气效率。在暖通空调设计中还须特别注意设备噪声的控制,以及主机、水泵、末端减振等技术措施,从而确保在满足人居温湿舒适度要求的情况下,给用户提供一个相对健康的建筑声环境。同时,合理设置暖通空调控制系统不但能达到节能目的,还会使每个住户能高水平地控制热工、通风和照明系统,从而保证自己身体健康、精力充沛、环境舒适。
二、暖通空调系统绿色节能技术的应用
1、选择优秀的设计方案
在进行暖通空调设计时,设计人员不应强制改变暖通系统风量大小,以保证人体舒适度和最佳的节能效果;如果房间人员流动较大并且人员密度也较大,为保证二氧化碳浓度保持在适宜浓度,应根据室内二氧化碳浓度随时调整暖通新风量,也就是采用新风需求控制措施;为避免风机盘管处理室回风能力,增加新风量,不应在风机盘管机组回风吸入口处接入新风,而应将加新风暖通系统设置在风机盘管机组出风口旁,也可以单独设置;如果房间面积、空间较大,可以进行集中温湿度控制。
2、采用变频系统
变频技术对人们来说已经不再陌生,在暖通空调系统中运用变频技术,能够有效降低能源消耗,节省资金。变频技术的核心是:暖通设备基本上不会全负荷运行,并且一般暖通功率会随外界环境变化而变化,如果环境条件较好,系统负荷较低,但是没有采用变频系统的暖通空调系统仍会全负荷运用,势必造成能源浪费,采用变频技术,暖通设备会随着环境变化而变化,在不需要高负荷运行的时候,系统会自动降低功率,达到节能效果。VAV(变风量)空调系统是使用末端装置来保证室温恒定的效果;而变水量空调系统则是控制水量来达到温度调控的目的。
3、设置水力平衡装置 要保证环境的舒适度,减少能源消耗,设置水力平衡装置非常重要。首先,设计人员要根据系统情况来保证环路水力平衡,也就是设计平衡,如果设计平衡无法达到,就需要使用静态水力平衡阀,如果建筑内暖通系统的水量波动较大,应采用动态水力平衡阀,平衡阀应阻力较大并且阀权度较高;在建筑热力入口处,一般都会设置静态水力平衡阀,以保证水力平衡;还可以采用电动动态平衡调节阀,这种调节阀更加灵活易用。
三、暖通空调节能设计的其他措施
1、采暖与空调水系统的补水及定压设计
对于单位时间采暖和空调系统泄漏的水量是补水量大小、水处理设备以及水泵水箱和系统不水管道大小设计的参照。实际工程始终根据建筑工程整体规模和不同的系统来计算水容量。空调在供冷和供暖状态下的全空气系统按照0.5左右单位水容量来计算,而水空气系统按照1.0来计算。热水锅炉供暖时,其水空气和全空气也各不相同。实际工程的建设,在这些方面设计的过程中,始终依据实际情况来计算,以达到最佳的节能为目标。
2、冷热源设备选型
节能设计的关键之处在于冷热源设备的选型。建筑的规模、功能、造价同时还得结合当地具体的能源市场和环境进行选择。在选择的过程中,应按照以下几个原则来进行。第一,在毗邻工业生产中产生的余热可将其作为冬季的热源,使用溴化锂吸收冷水机循环可作为夏季制冷源。使用一定的科学技术手段将经济产生的一些热源运用到建筑建设中,可以有效达到资源充分利用和节能设计的要求。第二,结合当地的能源结构,使用较为富余的能源做为冷热源。可见,在冷热源设备选型中,根据实际情况进行合理的选择对整个建筑的节能效果具有重要的作用。
3、保温与保冷
建筑设计中的冷热源道建筑室内,往往需要经过一定距离的传送。因此,对于传送过程中保温与保冷的技术效果是节能设计的一个重要部分。材料技术的不断发展,可以在这一过程中采用环保节能、高效耐温管道材料。传送过程中常用的保温材料有闭孔橡塑和铝箔离心玻璃棉材料制成的管道。当然,实际工程的建设会遇到各种不同的地域限制与当地能源的影响。因此,在保溫材料的选用方面,还是得依据具体情况来确定保温的材料和管道的厚度。以达到最佳的保温状态。
四、结束语
随着绿色建筑发展的深入,越来越多的暖通空调系统须按照绿色理念进行设计,本文分析了暖通设计中绿色节能技术应用的重要性和其中的问题,总结了在暖通设计中应用绿色节能技术的具体措施,通过完善设计方案、采用水力平衡装置和变频技术,能够有效降低能耗,达到节能目的。
参考文献:
[1]陈志英.浅谈暖通空调系统的节能问题[J].建材与装饰(下旬刊).2008(02):98.
[2]路永华.暖通空调系统节能探讨[J].应用能源技术.2005(05):112.
[3]马瑞彦.建筑节能的可持续发展研究[J].四川建材.2011(04):134-135.