大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨 纪镇胜

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:纪镇胜
[导读] 摘要:经济的发展,促进建筑工程项目逐渐增多。
        广东南雅建筑工程设计有限公司  510000
        摘要:经济的发展,促进建筑工程项目逐渐增多。大空间建筑是指建筑内部的空间比较广的建筑。其室内空间高度以及位置不同,温度也表现出一定差异性,需要以此为依据,提供不同的空调供暖以及通风设置。针对大空间建筑,需要从暖通空调设计入手,做好节能设计分析,从而保证室内温度的稳定性,降低建筑的能耗,在节约建筑运行成本的同时,更好地保护自然生态环境。本文就大空间建筑暖通空调设计与节能问题展开探讨。
        关键词:大空间建筑;暖通空调;节能设计
        引言
        随着我国经济水平的发展,人们的生活质量和生活品质也有了更高的要求,但是我国能源消耗和环境污染等问题也越来越严重,表现明显的就是近年来环境温度的不断上升,造成了人们使用空调的频率不断增加,这也就进一步加剧了环境污染等问题。因此,给暖通工程设计带来了巨大挑战,不仅要满足人们的生活要求还要减少对于环境的消耗。特别是高大空间的耗能更加突出,因此,应提升对于建筑暖通工程节能减排设计的重视程度。
        1大空间建筑暖通空调设计存在的问题
        (1) 对大空间建筑暖通空调设计的认识不足。当下针对大空间建筑暖通空调的设计,由于缺乏设计深度(特别是对于建筑围护结构负荷的实际计算不足,大空间建筑照明负荷及设备负荷取值过偏大或偏小),导致相应设计方案难以体现出针对性,尤其是难以体现不同空间的供暖温度差异变化,不仅不利于增强暖通设计方案的效果,同时也造成较大的能源损耗。(2)暖通空调控制系统设计不完善。相比一般建筑暖通空调设计,大空间建筑暖通空调设计需要消耗的成本更高,因此在实际设计时,很多设计人员将重点放在成本节约方面,针对暖通空调设计本身没有重视,主要存在以下问题:①针对控制系统对空调不同部分功能控制能力薄弱,比如传输系统和反应系统落后,导致相应控制信号传递效率较低,不利于增强暖通空调的控制效果;②控制系统设计不够科学合理,只能够满足基本的运行需求,导致暖通空调在运行效率上仍有很大的提升空间,难以充分发挥暖通系统的作用价值。
        2大空间建筑暖通空调设计与节能方式探讨
        2.1提升建筑暖通空调工程设计及其管理的重视程度
        目前,我国设计单位在开展建筑工程设计时,比较重视建筑结构的优越性,只有充分发挥建筑结构的优越性,才能体现设计单位或者设计人员的设计水平,但是他们却忽视了暖通空调的设计及施工要求。在建筑项目开展过程中,没有对于暖通空调系统以及节能减排设计进行全面分析和了解,这就很容易导致在节能减排过程出现资源浪费的情况。因此,应将节能减排设计理念应用到暖通空调设计过程中,相关的工作人员应提升对于节能减排设计的重视程度。
        在实际开展大空间建筑暖通空调设计时,需要提高认识,深入结合室内不同空间对温湿度的需要,才能有利于提高暖通空调的设计水平。
        2.2合理应用清洁、再生能源,保持节能设计与环境的协调性
        随着我国科研技术水平的不断提高,大部分能源都可以被很好地开发利用,而清洁能源应用较为便捷,收集相对容易。因此在暖通空调系统节能设计中需要对环境以及能源等因素进行深入分析,全面了解暖通空调系统环境与能源使用的特征,熟知并改进高耗能结构,从而对清洁能源进行实时性优化,对其他资源进行全面整合,将建筑生态设计理念与环境保护理念进行有效结合。以此为设计准则对系统的供暖、通风功能等进行合理规划,确保暖通空调系统在设计期间符合相关要求,并在此基础上减少能源使用量,避免环境受到污染。
        2.3了解暖通空调系统的供能方式,合理选择和利用热源
        建筑暖通空调系统有多种热源供应方式,这是空调系统实现稳定运行的重要前提。根据当前建筑暖通空调系统发展水平,目前主要有热电站、热泵装置和锅炉房几种常见的热源生产形式。在建筑暖通空调系统节能设计中,要结合空调使用场景和需求合理选择并优化利用空调热源,以确保在符合节能要求的前提下为人们提供舒适满意的居住环境。其中,锅炉房供热效果好,但废气排放量大,环境破坏严重;热电站的能源效率是当下几种热源中能源效率最高的,但电能消耗大,还会造成电能浪费;地源热泵的综合应用效果相对良好,作为一种新型能源,其节能效果较为突出,可有效控制对环境的污染,有效减少粉尘颗粒物和硫化物等污染物的排放。在设计环节,要根据建筑的实际情况,按照节能环保的标准选择单一或实行多种热源相结合的方式来实现对室内温度的有效调节。
        2.4加强新能源及绿色施工技术的应用
        新能源是当前各个行业所关注的重点,主要是由于其与节能减排理念完美契合,为此将其融入到建筑暖通空调节能减排理念应用中是非常不错的举措,一般情况下施工企业经常会用到的太阳能、地热能、风能这三种新能源。暖通空调系统通常主要是以电能供热为主,所以设计工作人员可依据此特点,将太阳能应用于地泵系统中去,使暖通空调系统电能依赖性降低,大幅度将电能源的消耗减少,以达到节能减排目的。而太阳能在新型能源中属于低品位的,热流密度较低、波动性较高,可以将其与吸附性制冷技术有机结合在一起,应用于暖通空调制冷系统中。(图一)吸附式的制冷方法在小型暖通空调系统中得到了广泛的应用,并且发展前景极其广阔。与此同时,新型能源与绿色施工技术的强化应用要求设计工作人员具备较高的专业性、技术性,只有这样才能在暖通空调整体设计中贯穿节能减排理念,例如随着日益成熟的双温冷水主体,需要设计工作人员将独立存在的温度控制系统、除湿系统应用其中,进而有效的对暖通空调系统中的温度、湿度准确把握,在温度控制系统中冷水机组以16℃工作介质为主,可以将30%左右的能源消耗降低,而且将设备运行声产生的噪音隔绝,使居民生活环境更加安静舒适;除湿系统除湿的功能主要依靠的是两侧空气水分压力、盐溶液较大的极化力差距,既实现了能源消耗降低,又不会存在有害气体的释放。
       
        图一  太阳能新能源
        2.5合理规划暖通空调系统
        暖通空调系统的规划设计是后续安装施工的重要依据,也关乎其使用性能和环保节能效果,在整个建筑暖通系统运行中占有重要地位。在节能设计中不仅要考虑环保节能要求,还要充分遵循暖通设计原则和标准以及建筑结构和空间布局。因此在进入规划阶段之前要做好现场勘察和资料搜集工作,全面了解建筑基本情况、建筑对暖通系统的基本需求、暖通空调系统管道设施情况、空调型号和运行能耗、业主的需求等,然后再合理融入节能环保的绿色设计理念。以此作为后续设计的参考依据,做好总体的方案优化升级,提高暖通系统设计的可操作性和实践性,以保证空调的运行符合建筑开发要求,并达到建筑暖通空调系统绿色环保的目的。
        在进行建筑大空间空调设计时,由于空间较广,气流扩散的速度也比较慢,在设计时同样需要彰显不同空间的温度差异性,基于不同空间,做好温度分层,能够有效提高室内的舒适度,降低能源消耗。
        例如:
        1.在体育场馆中采用座椅送风、置换通风形式,相比传统的上送下回空调通风设计,其不仅能够有效节约30%的能源,还能够显著提升室内的舒适度。
        2.其他大空间的空调送风回风形式,也可以结合建筑格局(建筑高度≥10米),设置分层空调系统:采用下部空调送风(采用可调式风口,比如喷嘴等送风)及回风,上部非空调区设置排风机,排走上空部分热气的技术措施,可节约25~30%的能源。
        2.6引进先进变频技术
        暖通空调中运用节能环保理念是不可避免的发展趋势,因此,在暖通空调系统当中运用变频技术可以有效降低能源消耗这一问题。运用变频技术可以对能源进行科学利用,而且还能保证暖通空调符合人们对于生活品质的要求。
        具体采用措施如下:
        2.6.1 空调冷水机组采用变频式离心机组,IPLV达到国家一级能效,COP满足绿色建筑评价标准,优化电机和流道设计,提升压缩机效率,提升压缩机的消声设计要求,降低空调主机的振动噪音;机组采用R134a环保冷媒,充注量少,保护大气环境,能耗低,降低碳排放;
        2.6.2 空调送风机组及新风机组变频控制
        空调回风空调机组自带送风无级变频控制及机组控制器;新风、回风及送风自带电动阀及控制器,可以通过新回风焓值和室内温湿度要求,自动控制新风、回风及送风阀开启度,以达到过渡季节最大限度利用新风;机组出风口自带电动风阀并与机组联动。多台机组并联自带群控器,根据室内设定温度,自动控制系统投入压缩机台数,机组之间自动平衡运行时间;机组配置过滤器阻力检测器,当阻力值超标时可以提示更换或清洗过滤器;每组机组外加带DDC控制器,DDC控制器可以接入送风阀控制器,同时DDC控制器预留Modbus接入大楼的BA自控系统。
        另外,如为体育馆内游泳池空调送风机组另外配置湿度传感器,自动运行防止网架结露;设备配套远程控制器及现场控制器。
        结语
        综上所述,相对于普通的建筑暖通空调设计,由于大建筑内部空间比较大,室内温度变化层次更加明显,想要保持室内恒温,一般需要耗费更大的能源。为有效解决这一问题,供暖通风需要结合建筑实际,做好合理设计,才能够有效节约建筑成本,更好的保护生态环境。
        参考文献:
        [1]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版) 中国建筑工业出版社,2007,ISBN 978-7-112-09749-4.
        [2]谭家君.大空间建筑暖通空调设计与节能[J].装饰装修天地,2018,19(6):157-158.
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        [4]柯军.建筑暖通空调工程的节能减排设计研究[J].住宅与房地产,2018(22):63.
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