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【摘 要】 随着经济的不断发展,绿色建筑概念已经深入人心,对绿色建筑设计的研究也不断加深,暖通空调的设计也应符合绿色的概念。为了提高建筑物的设计科学性,本文从绿色建筑的设计理念、绿色建筑暖通空调设计坚持原则、暖通空调设计中存在的问题,以及绿色建筑设计中关注的要点这四个方面对绿色建筑与暖通空调设计进行阐述。
【关键词】 绿色建筑;暖通空调;设计
一、前言
近些年来,人们的活动范围越来越大,对于环境的影响也越来越大,全球气候也逐渐变暖,环境问题不断出现。为了促进社会的良性发展,绿色建筑被各国所接受。为了保证室内生态环境,提高绿色建筑的质量,我们需要对绿色建筑与暖通空调设计进行探讨。
二、绿色建筑的设计理念
绿色建筑以人、建筑和自然环境的协调发展为目标,在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时,尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏,充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。主要包含以下三个方面:
1.充分利用太阳能,采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调,减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统,使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。
2.在建筑设计、建造和建筑材料的选择中,均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用,力求使资源可再生利用。
3.绿色建筑还要根据地理条件,设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置,以充分利用环境提供的天然可再生能源。因此,绿色建筑对设计人员提出了更高的要求。尤其是暖通空调设计人员,需要掌握多方面的知识,需要具有从能源、环保和经济的宏观高度去把握项目的设计思路,需要熟悉各种新型空调节能技术的运用,需要熟悉流体力学(CFD)、能耗分析和系统模拟等工具的使用,需要了解现代直接数字控制(DDC)的原理等。通过对各种不同建筑使用功能的分析,合理设置空调、通风系统形式,使整个系统的投资、运行费用及室内环境效果达到最佳。
三、绿色建筑暖通空调设计坚持原则
1.节省
节省原则是对所使用的能源和材料进行节省,在初期的投资过程中,对于原材料和材料运行费用的节省。那么,这就全面的涉及到了暖通空调的整体环节,而不是针对暖通空调那一部分进行节省,对于新型的绿色建筑来说,暖通空调系统还需要和建筑物周围整体结构以及室内照明等充分的完善相互之间的关系。
2.回用
对于暖通空调系统部件的再次回用,是有着整体和部分之间的区别,绿色建筑在其暖通空调系统当中,其每个单独部分和整体之间都是一种相对独立的状况,在空调设计的时候,是其内部大部分结构都是可以自由拆卸的,在经过后长时间的工作直至毁坏之后,空调当中诸多管材等其他运行设备都是可以进行维系和后期的处理仍然是可以再次回收利用的。
3.广回收
广回收应包括暖通空调系统中的零部件和材料的回收,与上节回用之间的区别是:在回收中是有针对性先对零部件材料进行费类别的回收,并不是笼统的对于材料統一收集,比如对系统管道、设备报废后其在拆散或维修过程中对拆卸下来的零件进行系统回收。
4.循环
对于暖通空调设计体统中的材料设备等都进行统一回收,有效的进行下次再利用,针对材料设备原料加工处理实现产品出售,然后产品破坏之后进行有效的回收,由此形成一种良性循环,然而对于一些没有回收价值或者回收之后在利用成本上显得过高,那么在设计中就需要对其的使用量进行最大限度的控制。
四、暖通空调设计中存在的问题
1.在工程设计中存在的问题
暖通空调的供暖入口设置的过多,现在设计中只图室内系统的设计方便省事,而不顾及室外管网系统,只考虑到了室内供暖系统的合理性,而没有考虑到与室外管线衔接的问题,不仅仅对外线施工造成影响,同时也会影响到室内系统调节;供暖系统设计也有不合理之处,例如有的供暖管道布置的不尽合理,这样就会造成供暖管道与建筑专业不易协调,或供暖立管直接立在窗子上,既影响使用,又不雅观;或者供暖水平管道铺设在通道的地面上,既影响行走,又不便物品放置。
2.设计图纸方面的问题
有些工程的设计说明内容很不完整。一般来说,设计说明都应该有室内外设计参数;热源、冷源情况;热媒、冷媒参数;供暖热负荷及耗热量指标,系统总阻力;散热器型号;空调冷、热负荷;系统形式和控制方法;风管、管道材料选择、安装的要求;系统试压要求等等。但是有的设计说明的内容会不完整。系统图深度不够,往往忽略了空调冷冻水系统图和风系统图,对于一些复杂的通风空调设计,不能单纯的靠平面图。同时还存在锅炉房设计过于简化,有的锅炉房设计,仅画了一个平面图,无任何剖面图和系统图,许多应该交代的内容没有交代,距设计深度要求相差甚远。
五、绿色建筑设计中关注的要点
1.对绿色建筑对暖通设计的要求的理解
从绿色建筑评价标准的条文看,大部分设计师会认为,采用了某种技术就可以达标了。其实不然,需要进一步关注系统的能效比,风机耗功率等,这些也是各地节能规范的要求。而且绿色建筑暖通设计的图纸中要对具体数值有所体现。关于空调系统能效比除按照标准对不同系统的要求进行设计外,对于拟申报二星级的项目要特别关注“5.2.16建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%。”这条看似和暖通专业没关系,实际上对于公共建筑这一条是否能做到,有一部分取决于空调系统的系统能效比,如果能效比比常规系统的高,那么额外的节能量可以计入到节能效果中。对于住宅项目,则空调系统的贡献不能计入。
2.住宅项目绿色建筑暖通设计
目前大部分的住宅采用分体空调,由业主自理或者房地产商卖房时赠送,如果是分体空调,对暖通设计没有要求,但建议设计新风系统,因为绿色建筑更多的关注是人的舒适性。住宅项目暖通专业的绿色设计主要指的是设采用集中空调系统才进行相关的参评,类似公建项目。比较特别的是多联机使用在住宅中,应按照集中空调来考虑,需满足《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2006中节能与源利用对集中空调的要求。 3.空调系统的设计
(1)方案设计
现在非常流行的空调设计方案是:在低能耗,高室内环境品质的前提下,风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。
为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊顶应结合置换式送风,将新风采用下送风方式送入室内,既保证室内空气品质,又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案,首先可以保证室内空气品质;其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。
(2)新风的作用
某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此,绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统,实现合理的自然通风,因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。
(3)蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术,包括间接蒸发冷却(IEC)和直接蒸发冷却(DEC)。该系统采用水作为制冷剂,实现空调运行对环境无污染;另外,蒸发冷却系统的COP值比机械制冷大得多,且它的制冷不消耗压缩功,它是一种节能环保型绿色空调技术。
(4)免费供冷空调系统
免费供冷(Free Cooling)技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷,是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是:当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组,以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷,提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中,冷水机组的能耗占有极高的比例,如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组,其节能效率将会是显著的。
(5)地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源,其温度适宜、稳定,蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定,不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供熱夏季供冷。地源热泵的COP值可达4.0以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵,由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下,属全封闭方式,因此不使用任何水资源,也不会污染地下水源。
(6)改进建筑热工性能
建筑物热工性能涉及到建筑形体系数、气密性、建筑保温、建筑遮阳等方面。建筑内部绝大多数的热量是通过建筑围护结构散发掉的,而热量传递速度与建筑外表面散热面积有关,因此建筑采暖能耗随体形系数的增大而增高。同时采暖建筑内通过空气渗透消耗热量达到30%~40%左右,热量消耗形式主要是由于外窗的气密性较差和导线、管道等的出入口和烟囱风道以及部分结构连接缝隙等部位,因此为降低该部分能耗可以通过提高门窗制作及安装精度、选用新型材料、加强密封措施等来减少空气渗透。其次建筑保温新型材料可以在一定程度上增强其保温效果,对于节约能源具有重要意义。再者为避免夏季不同方位造成的直接或间接的强太阳能辐射对室内温度造成较大影响可采用可调节的通风双层玻璃窗内置百页的形式来减缓该现象,由于百叶窗可以根据太阳辐射角度及强度来调节遮阳高度,从而可大幅度的降低暖通空调系统的使用功率。
六、结语
随着社会经济的发展以及人们对于生活的不断需求,各种建筑被不断的建设,建筑物成为人们生活的必备条件之一。在现如今的社会建设中,人们对于绿色建筑的设计要求也越来越高,并通过各种措施对建筑暖通空调进行设计,进而实现社会的可持续发展。
参考文献:
[1]黄翔,颜苏芊.绿色建筑与暖通空调设计[J].《制冷与空调》-2001年5期
[2]高春梓,郭庆.论绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2013年26期
[3]刘千.浅析绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2013年14期
[4]郭丽.关于绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2012年12期
【关键词】 绿色建筑;暖通空调;设计
一、前言
近些年来,人们的活动范围越来越大,对于环境的影响也越来越大,全球气候也逐渐变暖,环境问题不断出现。为了促进社会的良性发展,绿色建筑被各国所接受。为了保证室内生态环境,提高绿色建筑的质量,我们需要对绿色建筑与暖通空调设计进行探讨。
二、绿色建筑的设计理念
绿色建筑以人、建筑和自然环境的协调发展为目标,在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时,尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏,充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。主要包含以下三个方面:
1.充分利用太阳能,采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调,减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统,使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。
2.在建筑设计、建造和建筑材料的选择中,均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用,力求使资源可再生利用。
3.绿色建筑还要根据地理条件,设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置,以充分利用环境提供的天然可再生能源。因此,绿色建筑对设计人员提出了更高的要求。尤其是暖通空调设计人员,需要掌握多方面的知识,需要具有从能源、环保和经济的宏观高度去把握项目的设计思路,需要熟悉各种新型空调节能技术的运用,需要熟悉流体力学(CFD)、能耗分析和系统模拟等工具的使用,需要了解现代直接数字控制(DDC)的原理等。通过对各种不同建筑使用功能的分析,合理设置空调、通风系统形式,使整个系统的投资、运行费用及室内环境效果达到最佳。
三、绿色建筑暖通空调设计坚持原则
1.节省
节省原则是对所使用的能源和材料进行节省,在初期的投资过程中,对于原材料和材料运行费用的节省。那么,这就全面的涉及到了暖通空调的整体环节,而不是针对暖通空调那一部分进行节省,对于新型的绿色建筑来说,暖通空调系统还需要和建筑物周围整体结构以及室内照明等充分的完善相互之间的关系。
2.回用
对于暖通空调系统部件的再次回用,是有着整体和部分之间的区别,绿色建筑在其暖通空调系统当中,其每个单独部分和整体之间都是一种相对独立的状况,在空调设计的时候,是其内部大部分结构都是可以自由拆卸的,在经过后长时间的工作直至毁坏之后,空调当中诸多管材等其他运行设备都是可以进行维系和后期的处理仍然是可以再次回收利用的。
3.广回收
广回收应包括暖通空调系统中的零部件和材料的回收,与上节回用之间的区别是:在回收中是有针对性先对零部件材料进行费类别的回收,并不是笼统的对于材料統一收集,比如对系统管道、设备报废后其在拆散或维修过程中对拆卸下来的零件进行系统回收。
4.循环
对于暖通空调设计体统中的材料设备等都进行统一回收,有效的进行下次再利用,针对材料设备原料加工处理实现产品出售,然后产品破坏之后进行有效的回收,由此形成一种良性循环,然而对于一些没有回收价值或者回收之后在利用成本上显得过高,那么在设计中就需要对其的使用量进行最大限度的控制。
四、暖通空调设计中存在的问题
1.在工程设计中存在的问题
暖通空调的供暖入口设置的过多,现在设计中只图室内系统的设计方便省事,而不顾及室外管网系统,只考虑到了室内供暖系统的合理性,而没有考虑到与室外管线衔接的问题,不仅仅对外线施工造成影响,同时也会影响到室内系统调节;供暖系统设计也有不合理之处,例如有的供暖管道布置的不尽合理,这样就会造成供暖管道与建筑专业不易协调,或供暖立管直接立在窗子上,既影响使用,又不雅观;或者供暖水平管道铺设在通道的地面上,既影响行走,又不便物品放置。
2.设计图纸方面的问题
有些工程的设计说明内容很不完整。一般来说,设计说明都应该有室内外设计参数;热源、冷源情况;热媒、冷媒参数;供暖热负荷及耗热量指标,系统总阻力;散热器型号;空调冷、热负荷;系统形式和控制方法;风管、管道材料选择、安装的要求;系统试压要求等等。但是有的设计说明的内容会不完整。系统图深度不够,往往忽略了空调冷冻水系统图和风系统图,对于一些复杂的通风空调设计,不能单纯的靠平面图。同时还存在锅炉房设计过于简化,有的锅炉房设计,仅画了一个平面图,无任何剖面图和系统图,许多应该交代的内容没有交代,距设计深度要求相差甚远。
五、绿色建筑设计中关注的要点
1.对绿色建筑对暖通设计的要求的理解
从绿色建筑评价标准的条文看,大部分设计师会认为,采用了某种技术就可以达标了。其实不然,需要进一步关注系统的能效比,风机耗功率等,这些也是各地节能规范的要求。而且绿色建筑暖通设计的图纸中要对具体数值有所体现。关于空调系统能效比除按照标准对不同系统的要求进行设计外,对于拟申报二星级的项目要特别关注“5.2.16建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%。”这条看似和暖通专业没关系,实际上对于公共建筑这一条是否能做到,有一部分取决于空调系统的系统能效比,如果能效比比常规系统的高,那么额外的节能量可以计入到节能效果中。对于住宅项目,则空调系统的贡献不能计入。
2.住宅项目绿色建筑暖通设计
目前大部分的住宅采用分体空调,由业主自理或者房地产商卖房时赠送,如果是分体空调,对暖通设计没有要求,但建议设计新风系统,因为绿色建筑更多的关注是人的舒适性。住宅项目暖通专业的绿色设计主要指的是设采用集中空调系统才进行相关的参评,类似公建项目。比较特别的是多联机使用在住宅中,应按照集中空调来考虑,需满足《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2006中节能与源利用对集中空调的要求。 3.空调系统的设计
(1)方案设计
现在非常流行的空调设计方案是:在低能耗,高室内环境品质的前提下,风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。
为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊顶应结合置换式送风,将新风采用下送风方式送入室内,既保证室内空气品质,又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案,首先可以保证室内空气品质;其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。
(2)新风的作用
某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此,绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统,实现合理的自然通风,因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。
(3)蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术,包括间接蒸发冷却(IEC)和直接蒸发冷却(DEC)。该系统采用水作为制冷剂,实现空调运行对环境无污染;另外,蒸发冷却系统的COP值比机械制冷大得多,且它的制冷不消耗压缩功,它是一种节能环保型绿色空调技术。
(4)免费供冷空调系统
免费供冷(Free Cooling)技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷,是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是:当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组,以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷,提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中,冷水机组的能耗占有极高的比例,如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组,其节能效率将会是显著的。
(5)地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源,其温度适宜、稳定,蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定,不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供熱夏季供冷。地源热泵的COP值可达4.0以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵,由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下,属全封闭方式,因此不使用任何水资源,也不会污染地下水源。
(6)改进建筑热工性能
建筑物热工性能涉及到建筑形体系数、气密性、建筑保温、建筑遮阳等方面。建筑内部绝大多数的热量是通过建筑围护结构散发掉的,而热量传递速度与建筑外表面散热面积有关,因此建筑采暖能耗随体形系数的增大而增高。同时采暖建筑内通过空气渗透消耗热量达到30%~40%左右,热量消耗形式主要是由于外窗的气密性较差和导线、管道等的出入口和烟囱风道以及部分结构连接缝隙等部位,因此为降低该部分能耗可以通过提高门窗制作及安装精度、选用新型材料、加强密封措施等来减少空气渗透。其次建筑保温新型材料可以在一定程度上增强其保温效果,对于节约能源具有重要意义。再者为避免夏季不同方位造成的直接或间接的强太阳能辐射对室内温度造成较大影响可采用可调节的通风双层玻璃窗内置百页的形式来减缓该现象,由于百叶窗可以根据太阳辐射角度及强度来调节遮阳高度,从而可大幅度的降低暖通空调系统的使用功率。
六、结语
随着社会经济的发展以及人们对于生活的不断需求,各种建筑被不断的建设,建筑物成为人们生活的必备条件之一。在现如今的社会建设中,人们对于绿色建筑的设计要求也越来越高,并通过各种措施对建筑暖通空调进行设计,进而实现社会的可持续发展。
参考文献:
[1]黄翔,颜苏芊.绿色建筑与暖通空调设计[J].《制冷与空调》-2001年5期
[2]高春梓,郭庆.论绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2013年26期
[3]刘千.浅析绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2013年14期
[4]郭丽.关于绿色建筑与暖通空调设计[J].《城市建设理论研究(电子版)》-2012年12期