实现绿色建筑暖通空调设计的技术要点研究

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年2月第6期   作者:王林林
[导读] 随着现代建筑行业迅猛发展,暖通空调应用已成为满足新时期社会大众基本生活需求的重要手段
        王林林
        中信建筑设计研究总院有限公司 湖北省武汉市 430010
        摘要:随着现代建筑行业迅猛发展,暖通空调应用已成为满足新时期社会大众基本生活需求的重要手段。由于暖通空调系统在运行过程中容易出现低效率和高耗能的问题,因此优化暖通空调系统设计是实现建筑绿色节能可持续发展的重要举措。本文主要阐述了绿色建筑中暖通空调设计的基本要求及设计原则,简要分析了提高暖通空调绿色设计的几种主要措施。
        关键词:绿色建筑;暖通空调设计;技术要点
        1绿色建筑中暖通空调设计的基本要求
        绿色建筑评价是结合建筑所在地域的气候、环境、资源经济文化等特点,对建筑全生命周期内的安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居等方面进行综合评价。暖通空调在绿色建筑中的基本要求主要体现在以下几方面:
        安全耐久:使用耐腐蚀、抗老化、耐久性能好的管材、管件;合理利用装配式建筑理念,使建筑设备管线与建筑结构分离,方便后期建筑功能调整及改造。
        健康舒适:控制室内主要空气污染物的浓度,合理设计通风系统,改善室内热湿环境;对暖通空调主要设备采取隔振消声的措施来控制主要功能房间的室内噪声。
        生活便利:主要体现在暖通空调系统的智慧运行,设置能耗监测及能源管理系统,定期开展节能诊断,优化暖通空调运行方案;设置PM10、PM2.5、CO2浓度监测系统。
        节约资源:通过区分房间朝向,合理划分暖通空调系统,对系统进行分区控制或通过使用高能效的冷热源设备来降低部分负荷空调系统能耗;对冷热源、输配系统进行分项计量;采用高效率的水泵或风机或在设计过程中优化管道路由降低暖通空调输配系统能耗;结合当地气候及自然资源条件合理利用可再生能源,如太阳能、地源热泵等技术。
        2建筑暖通空调绿色节能设计的基本原则
        在建筑暖通空调节能设计工作中,应结合实际暖通空调系统设计与使用需求,做好其绿色节能方面的优化设计,其中要重点遵从如下几个方面的原则:其一,要创新运用先进的环境舒适度检测技术与设备,搜集必要的环境舒适度信息,并将其构成健全的环境舒适度评价体系。通过有机融合暖通空调的节能性与舒适性,可以更好地实现对建筑内部空间的温湿度进行灵活调节的目标。其二,要结合不同的地区、不同的建筑类型及使用功能、不同季节等,做好节能优化设计工作,保证可以在对环境保护进行统筹考虑的基础上,高效地利用各种能源,以此减少社会环境当中的碳排放量。其三,要合理利用当前建筑领域中推广和应用的一些环保性与节能性比较强的新能源,如潮汐能、太阳能、风能或地热能等资源,以便提升暖通空调的节能性能;其四,要充分利用智慧技术,通过BIM技术、数据采集及能耗监测、变频控制等手段,为后期暖通空调系统运维阶段的节能提供有力支持。
        3暖通空调设计实现绿色节能的技术措施
        在暖通空调设计过程中可采取有效技术措施进一步降低建筑暖通空调系统的能耗,达到绿色建筑提高与创新的目标。目前工程中设计应用的主要有太阳能、地源热泵、风机水泵变频等技术。
        3.1太阳能技术
        太阳能具有清洁和可再生等优势,太阳能在发热和发电等领域的运用比较成熟,可以将太阳能运用到暖通空调的能源设计中。在光照充足的气候条件下,可要充分发挥太阳能的优势,收集太阳能转化为热能,为建筑提供热水。太阳能供暖系统主要用于热水的供应和地板采暖,其中的主要组成部分为集热器。

虽然太阳能具有节能环保的特点,但是太阳能在使用的过程中具有一定的局限性,例如,遇到阴雨天气时,太阳能就不方便使用。通常情况下,可以在暖通空调设计的过程中加入燃气炉,进行辅助加热。保证居民在阴雨天气和冬季也能进行日常的取暖。
        在绿色暖通空调设计的过程中运用到太阳能可以有效地减少资源的浪费,同时不会造成环境污染,不会对人体健康造成影响。
        3.3地源热泵技术
        地源热泵技术同样是暖通空调设计中的重要技术。具有低成本和节能环保等措施。相比于空气泵技术,在制冷和供暖两个方面,地源热泵技术对于环境不会造成污染,同时仅仅改变了土壤的温度,对于地下水和地表不会造成污染。在运用地源热泵技术的过程中要注意土壤温度的控制。在运用地源热泵技术的过程中,竖直埋管换热器发挥着重要的作用,而埋管换热器因为温度敏感的特性,因此,要注意夏季的散热和冬季的保暖,保证地泵换热的安全运行。而为了发挥出地源热本技术的优势,要根据地区环境的差异进行对地源热泵技术增加辅助的设备。如在寒冷的地区,要增加供热的设备,在较热的地区增设制冷设备,保证地源热泵技术热量的平衡。
        3.3创新应用变频系统
        为了节约电能消耗,当前许多电气设备中都应用了变频技术与变频系统,以此改善整体暖通系统运行的节能性能。或者说,变频技术在建筑暖通空调系统设计中的合理应用,可以解决现阶段其实际运行中存在的许多问题,比如可以显著改善建筑暖通空调系统,在降低其能源消耗量的基础上提升其整体的使用效率。这是现阶段建筑暖通空调系统设计中必不可少的一个先进节能技术,尤其是可以伴随着外部环境气温的改变而自动化调整暖通空调系统运行的实际性能,从而更好地提升系统运行效果。如果暖通空调系统保持在额定功率运作状态,就容易消耗或浪费比较多的能源。通过创新应用变频技术,上述弊端与不足将得到显著改善。此外,暖通空调系统的输出功率随着负荷变化而相应发生改变,还可以延长暖通空调系统的实际使用寿命。
        4工程实例
        4.1工程概况
        某办公楼按楼层或功能设风冷"智能变频一拖多"空调系统,1~3层空调外机设于裙屋面,4~19层空调外机设于本层专用空调机位或塔楼屋面。设风冷“智能变频一拖多”空调系统的区域同时设置了全热交换新风换气系统,新风换气机组既可排出废气,又能引进新风,但又不会产生交叉感染;室外新风和空调房间的排风通过热交换器进行热交换,利用排风的能量预处理新风,从而达到能量回收的目的,室、内外双向换气,既保证了室内空气的清新流通,又使能量得到有效回收。新风换气机组设于新风机房内或者吊于卫生间上方等对噪音要求较低的房间。
        空调方式:结合工程所在地的能源结构和能源政策,统筹建筑物内各系统的用能情况,通过技术经济比较,选择综合能源利用率高的冷热源和空调系统:空调系统按使用时间、功能、内外区划分系统,根据不同区域、功能的设定不同的控制参数,确定根据实际运行能耗性的不同使运行能耗达到最低的空调方式,达到节能的目的。室内机采用线控控制,每套变频空调室外机与其对应的室内机联锁控制启停,配套线控器。
        5结论
        综上所述,绿色建筑暖通空调在现阶段应用较为广泛,其设计质量和居住环境的舒适度存在直接关系,暖通空调的使用,在为人们提供舒适的同时,也加快了环保事业的步伐。作为暖通空调的设计人员需要掌握空调设计的基本原理以及节能环保的关键技术,从空调的功能性和节能性出发,将绿色环保作为空调系统的设计理念,将暖通空调设计推向全新的高度。
        参考文献:
        [1]龙胜涛.暖通设计中绿色节能技术的应用[J].居舍,2020(7):91.
        [2]黄子咏.关于暖通空调节能设计及应用的研究[J].建材与装饰,2019(21):75-76.
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