绿色建筑与暖通空调设计研究

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  [摘 要]随着社会经济的快速发展和人们环保意识的提高,绿色建筑理念被逐渐完善,对建筑行业的绿色要求也日益提高。在此背景下,作为建筑设计中重要基础部分的建筑暖通空调设计研究也朝着绿色节能的方向进发。简要分析了绿色建筑与暖通空调的设计原则,并对其设计技术进行探讨,旨在为绿色建筑暖通空调设计的发展提供参考。
  [关键词]绿色建筑,暖通空调,设计
  中图分类号:TP842 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)42-0095-01
  随着可持续发展理念的不断深入,人们对环境与发展之间联系的研究和思考也越来越全面。在建筑行业,绿色建筑已经成为当前的主流设计思想,人们多通过使用可再生能源、遵循自然规律等方式实现与自然和谐共处的状态。而作为建筑功能系统的暖通空调,其设计方向也要遵循绿色理念,保证能源高效利用,将对环境的损害降到最低[1]。
  1、绿色建筑暖通空调设计准则
  1.1绿色性原则
  在设计暖通空调时,应尽量选择绿色环保,且可回收利用的管道、密封、保温等材料,以保护环境为设计准则,保证空调设计及其运行时对环境的破坏最小,减少空调工作的能源消耗及其造成的污染。在制作空调时,选择可回收且可循环利用的材料有利于后期的维修管理,能够废物利用,减少垃圾残渣的产生[2]。
  1.2节能性原则
  节能是贯彻整个绿色设计理念的重要标准,在空调系统、建筑内外空间的协调优化中,要做到降低暖通空调能源损耗。在设计过程中,要结合具体使用情况,合理分配资源,结合建筑设计的格局,科学、合理地优化空调系统,使其保暖、制冷效果更佳。
  1.3循环性原则
  循环回收利用是绿色设计中重要的基础,它不光体现在空调制作材料的回收利用方面,还体现在空调运行中能源的循环利用方面。根据使用周期,可将设计中的剩余资源回收利用,并将废弃的材料投入二次使用中,以降低材料成本。
  通常而言,暖通空调在使用环节中,系统会直接将剩余能源排出,这样便造成了大量能源的污染及浪费。所以为充分合理地利用多样化的能源,在暖通空调的设计阶段,工作人员需要严格遵照循环利用的设计原则,对空调系统中未能充分使用的剩余能源进行及时回收或二次使用,这样不仅能科学地提升能源的使用效率,还可以大大减少能源使用的成本,有利于生态环保与可持续发展。
  2、绿色建筑的暖通空调设计技术
  2.1太阳能节能技术
  在绿色能源的选择和使用中,太阳能都是人们重点考虑的一种清洁能源。如果能充分利用分布广、取之不尽的太阳能,不仅能大大缓解能源危机,还能极大地减少对环境的污染。太阳能供暖系统包含了集热器和循环控制系统,集热器主要为换热水箱和必要的加热设备;循环控制系统则主要是温度控制器、生活热水体系等[3]。
  此项技术主要是利用光源采集设备采集太阳光,并将之转化为热能,再经由热循環系统加工处理转化的热能,将其输送到换热中心,以此为换热中心水加热的能量,并将热水传输到地板采暖系统中,调节室内温度。考虑到集热器并无加热功能,所以,可增添其他的加热辅助手段(燃气炉设备)解决阴雨天气太阳能不足的问题。太阳能节能技术在能源的使用、技术设计方面,既满足了人们平时的生活需求,又使自然环境得到很好的保护。
  2.2地源热泵技术
  地源热泵是利用地热资源实现供热和制冷的空调系统,其工作原理是:热泵机组吸收室内热量,将其转移至地源中达到夏季制冷效果;热泵机组吸收地源热量,将其转移释放至室内中达到冬季供暖效果。地源热泵技术属于可再生能源技术,它将地球表面浅层地热资源视为供暖制冷的冷热源,实现与室内的能量转换,并且其污染物排放相较于空气源热泵而言更少,具有较高的环境效益[4]。
  地源热泵系统制冷时,机组内的压缩机对冷媒做功,实现汽、液转化循环,通过蒸发冷媒吸收室内空气循环中的热量,并且通过循环水路将冷凝的冷媒中的热量吸收,再经室外地能换热系统释放至地源中。
  地源热泵系统制热时,机组内的压缩机对冷媒做功,将冷媒流动方向转换,通过室外地能换热系统吸收地源热量,通过冷媒蒸发,将循环水路中的热量吸收,再通过冷媒的冷凝使冷媒中的热量释放至室内空气循环中,达到供暖的效果。
  2.3优化冰蓄冷系统
  冰蓄冷技术具有良好的经济效益和社会效益,它是在夜间电网低谷时间通过制冰蓄冷的方式储存冷量,在白天用电高峰时联合冷冻机组融冰供冷,以降低空调高峰负荷。这一系统改造安装较简单,采用“移峰填谷”的方式节省运行费用,达到平衡电网的目的。优化冰蓄冷系统,可以使其蓄冷量大大提高,同时,结合蓄冷池容积,能够合理分配蓄水量和蓄冰量,降低能源的消耗。夜晚冰蓄冷系统节能作用更佳,其COP值比较大,即使制冷工作效率比较低,也不会对整个系统运行产生较大的影响。在低温送风时,应将冷水温度降到1~4℃,以有效降低风机的动能损耗,减少能源的使用。
  2.4自然通风
  绿色建筑暖通空调设计应考虑到自然通风这一被动通风手段,利用自然通风,可改善室内冷热空气,提高室内舒适度。目前,考虑自然通风主要采取风压通风和热压通风这2种手段。从建筑设计朝向、平面和剖面设计细节等考虑风压效果,通过降低风阻使之优化室内自然通风。例如,将门窗设计成一条直线,安装导风设施、百叶窗等。而热压通风是因为空气温度差导致密度差从而引起压力差,致使空气流通。鉴于此,可以设计顶部调节开口、多个竖向高度高的空间等实现热压通风。
  2.5新型节能计算软件的应用
  除去常规、传统的暖通设计软件之外,一些新型开发的计算软件也能对绿色建筑设计带来很大帮助,需要我们的重视和运用,比如全年能耗分析计算软件。不同的建筑形式、朝向、体形系数、窗墙比等因素都会造成各部分能耗的不同,进而影响总能耗。比如,采用能耗软件对一栋50000m的办公楼进行计算,结果表明,全年能耗最高的是照明,接下来依次是夏季空调、办公设备、采暖。这个结果与我们普通的概念还是有很大出入的。因此,该分析软件可以指导我们采取适当的措施,最大限度地节约能耗。
  3、结束语
  总之,随着环境和能源问题的日益严峻,人们对生活质量的要求日益提高,建筑中暖空调设计应坚持绿色设计原则,以绿色观念为准则加强设计研究。通过开发地源热泵、太阳能等更多的清洁可再生能源,引进更为先进的暖通空调设计技术,将建筑的暖通空调设计引入绿色设计正轨中,以缓解资源、能源的消耗,减少对环境的污染。同时,在实际工作中,要坚持可持续发展原则,利用绿色可回收循环利用的材料,引导绿色建筑与暖风空调设计走向更加绿色健康、生态环保的道路。
  参考文献
  [1]马娟,马飞.绿色建筑暖通空调设计技术探析[J].绿色环保建材,2017,11(10):71.
  [2]赵欣波,徐春英.浅谈实现绿色建筑暖通空调设计的技术[J].门窗,2017,16(10):31.
  [3]罗强,赵慧娣.绿色建筑暖通空调设计方法探讨[J].四川水泥,2017,21(08):350.
  [4]胡强.探究绿色建筑技术在暖通空调设计中的应用[J].建材与装饰,2017,15(31):172-173.
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