浙江绿建建筑设计有限公司 浙江省温州市 325000
摘要:随着城市人口的不断增长,城市建筑数量迅速增多,在给人们提供了工作、学习、生活空间的同时,却挤压了生态环境的空间,消耗了大量自然资源,同时也对周围环境产生了严重的破坏,尤其是建筑暖通系统作为建筑能耗的主要组成部分,更是扮演着极为重要的角色。随着绿色建筑概念的提出,充分利用可再生资源,最大限度减少能源消耗,实现建筑与自然的和谐发展逐步正成为建筑暖通设计的宗旨。
关键词:绿色建筑;暖通设计;节能措施;研究
1.发展绿色建筑的必要性
我国已进入工业化、城镇化的快速发展时期,人口、资源、环境与工业化、城镇化、经济迅速增长的矛盾日益明显。绿色建筑是一种代表着节能、环保、健康、高效、可持续的人居环境,是满足人类生存与发展要求的理想建筑。它具有两个明显的特征,就是与自然环境友好,令居住者健康、舒适。绿色建筑充分利用可再生的材料和能源,充分体现了可持续发展的理念和人类回归自然的思想。绿色建筑是一个目标,是一个发展方向,其具体的概念是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑物。绿色建筑技术注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化,是人与自然、现在与未来之间的利益共享,是可持续发展的建设手段。
2.绿色建筑暖通设计
以我国当前建筑行业的发展状况来看,建筑能耗问题不容忽视,并在社会总能耗中占据一定份额,总量逐年上升。在建筑能源消耗中,主要以暖通空调系统为主。随着人民生活水平的提高以及城市化进程的步伐加快,暖通空调系统的应用日益广泛,但是由于其能耗也有所增加,因此进一步激化能源供求矛盾。据相关数据显示,暖通空调系统的能耗占据整个建筑能耗70%左右;如果采取相应的设计手段,优化系统设计,合理选择暖通设备,则可实现暖通空调系统节能的20%-50%,效益可观。因此,优秀合理的暖通空调系统设计,对实现绿色建筑这一目标,具有重要的现实意义。
随着技术的发展,暖通设计师们已经可以从制冷方式和空调方式的角度出发,采取各种措施降低能耗和提高能源利用率,但是,绿色建筑对暖通空调设计提出了更高的要求,着重强调对可再生能源的利用。
可再生能源在暖通空调系统中的应用形式包括对太阳能、自然风、地下水、土壤能、海洋能等加以利用。
利用太阳能采暖又能制冷。太阳能采暖系统形式多样,利用太阳能集热器,实现主动性太阳能采暖系统的利用。太阳能制冷包括将太阳能转换为电能再由电能去驱动压缩式制冷系统、利用太阳能驱动溴化锂吸收式制冷系统等。
风是可再生能源应用最为广泛的一种能源。过渡季节,在室外温度低于室内温度的条件下,利用室外风满足空调的负荷需要。风作为一种清洁型资源,不仅能够有效的节约资源,减少对环境的污染,同时能够有效的提高室内空气质量。
水资源特别是地下水资源,受气温的影响小,能够直接作为一种冷源应用在暖通空调中,同样它也是热泵良好的低位热源。
土壤能只要是指地热能。目前地源热泵技术已日趋完善,应用广泛。
海洋蕴藏着巨大的资源,包括一些清洁可再生资源,如潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。海洋能可再生能源利用的主体是利用海洋能发电。
3.暖通设计在绿色建筑中应该注意的事项
3.1经济性
在进行实际施工之前,要制定相关的几个可行方案,并对这些方案进行经济效益方面的比较,从而找出一个最适合当地施工的标准方案。这其中主要的指标有:能源的价格及能源的用量、使用设备的档次、当地的市场价格及劳动力价格等等,而且要将这些方案放在同一个周期及同一个施工地点进行比较,才能保证合理性。
3.2可靠性与可行性
暖通设计应具有可靠性及可行性双重效果,才能保证工程的顺利完成,这其中的可靠性主要是指在工程的施工过程中要保证工程及人员的安全,并且要兼顾经济效益,可行性主要是指设计的方案及工程的实施步骤便于操作,不会造成施工的困难。
3.3 可调节性及可操作性
暖通系统中空调的可调节性主要是指要根据季节及建筑构造进行空调功能的设计,从而保证空调在使用过程中的便捷性,以应对当地气候的变化。可操作性是指在空调设备进行运转的过程中要保证其节能效果,在设计空调系统时要使操控程序方便易行,保证运行空调的人员通过简单的培训能够进行直接操作,在进行设备设施选择的过程中也要考虑能耗及运营维护成本。
4.绿色建筑中暖通设计应加强自控系统设计
暖通空调系统的设计,是以满足工艺要求或舒适性要求为主要目的的。由于暖通空调系统的能耗占建筑能耗的比例相当大。暖通空调系统形式的多样化、能源形式的多样化、可再生能源的有效利用等等,为暖通空调系统的节能提供了基础平台。但是,仅仅有这些基础的硬件平台还是远远不够的,多样化及复合能源系统形式的优化,需要自动控制系统给予多方面的支持与配合。例如:可再生能源和低品位能源的利用,从原理上说并不是全年都能够使用的,设计的目标也只是全年最大程度地应用,因此这一“最大程度”主要取决于系统优化运行的逻辑和运行控制的实时保障措施。因此,如果能够很好地解决目前出现的一些问题,暖通空调自动控制系统将随着绿色建筑的深入而出现新的发展局面。
无论是工业建筑还是民用建筑,自控系统已经成为暖通空调系统的一个基本配置。国家规范、标准等都明确规定,采暖(供暖)、通风与空调系统应设置监测与控制系统,可以看出对此非常重视。尤其是在绿色建筑暖通设计中,自控系统对于建筑暖通空调系统运行的节能,起到的作用也越来越大。从国家政策、标准与规范规定并结合空调系统需要实时满足使用需求等综合来看,应加强对暖通空调自动控制系统的设计。
但是目前,暖通空调设计人员对自控系统的设计缺乏全面认识。目前相当一部分工程的暖通空调设计仅仅是基于冬、夏各自的设计工况点来进行的。这种设计方法实际上只是确保了暖通空调系统对建筑室内环境质量的保障能力而没有注重到全年的运行调节问题。一些暖通空调设计人员不能清晰地说明其所设计的暖通空调系统在全年应该如何运行,或者如何才能实现节能的运行方式。由于未考虑工程全年的实时运行和控制问题,也就无法提出相应的系统控制要求、控制参数(尤其是工况转换的边界条件)等内容,导致自控系统成为无米之炊,其设计与实施无从下手。一些设计人员无原则地加大设备容量和安全系数,认为即使实际不需要,只要通过自控系统,就可以在运行中将设备的余量减下来等等。另外,一些设置了自动控制系统的工程,其管理人员的技术水平达不到系统设计运行管理的要求。因此,暖通空调设计者及管理人员应学习和掌握相关的自控系统知识,真正让暖通空调系统在运行控制中发挥节能作用。
5.结束语
随着城市化进程的不断加快,城市建筑如雨后春笋般涌现。除了人民物质生活水平不断提高外,对建筑设计的要求也更加严格。暖通设计是建筑设计的重要组成部分。在大力倡导绿色理念和可持续发展战略的背景下,推动环境保护和节能技术的发展也是顺应时代潮流的必然选择。然而,在绿色理念下,暖通空调系统节能设计的实际应用仍存在许多问题。为了实现建筑的可持续发展,设计人员有必要对其进行不断的改进。
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