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【摘 要】 随着社会的发展,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,而在建筑能耗里,用于暖通空调的能耗也在逐年上升。如果对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时对于创建可持续发展的社会有着重要的意义。
【关键词】 绿色建筑;技术;暖通设计
一、建筑暖通空调的绿色设计中应坚持的原则
1、节省原则
节省原则是指材料节约和能源的节省。其包括与整个暖通系统内部相关的水泵、制冷机、风机和控制系统等不同方面在其初投资过程中对与能源相关的材料以及原材料运行费用的控制与节约,应将其覆盖至整个暖通控制系统中,而非某个单一环节。在新型绿色建筑中,其暖通控制系统还应对建筑物室内照明、围护结构以及暖通控制系统之间的相互关系予以充分协调。
2、回用原则
暖通空调系统中的回用与系统的整体与部分的回用相关,绿色建筑设计中暖通空调系统具有相对独立的各个部分,大多数可以拆卸,在一段时间运行后或者报废以后,其中不少设备中的非运转部件和管材等部件均可回收,经检修、清洗以及保养后可进行二次投入利用。
3、广回收原则
广回收原则涉及到暖通空调系统中的部分材料和零部件的回收,广回收原则与回用原则的区别在于广回收是指分门别类地对材料与零部件进行回收,而非笼统或单纯的回收,例如在系统的设备与管道报废以后,在其维修或拆散过程中将已拆卸的零件予以系统回收。
4、循环原则
在暖通空调系统中,循环原则是指将其设计中相关的材料设备予以回用和回收之后,将废料运送至专门的工厂进行再生处理,实施原料——产品,产品——废料,废料——原料的闭环式良性循环。例如在对岩棉和玻璃钢等具有较高回收利用成本或无法回收的此类产品的设计过程中应对其使用量予以最大化控制。
二、绿色建筑技术在暖通设计中的应用措施
1、节约能源
现今,随着我国经济的不断发展,绿色理念的提倡,减少能源消耗标准和有效利用能源已经深入到建筑行业设计的每个环节。最突出的是,能源消耗又有了新标准,在以前的标准值基础上再次下调了10%-60%。在新的消耗能源标准下,建筑行业的节能设计要从各方而充分的考虑,其中包括暖通系统设计,空调系统设计以及照而系统设计等。同时对于暖通空调的节能设计,提供可再生资源的利用尤为关键。
2、太陽能节能技术
太阳能取之不尽,用之不竭,既不受地域限制,又绿色环保无污染,被认为是人类可持续发展的首选资源。太阳能供暖系统由集热器和循环控制系统组成,其中集热器包括换热水箱及其他加热设备,循环控制系统包括温度控制器、生活热水体系和地板采暖三部分,其工作原理如下,首先利用特定的设备直接采集源源不断的太阳光,将其转化为热能,然后在热导循环系统的处理下将热量传至换热中心,转换成热水后再进入地板采暖系统,最后通过电子仪器来控制、调节室内温度。出现阴天、雨雪天气不利于直接获取太阳能时,控制系统会自动转到燃气锅炉设备对其辅助加热,使人们在冬天也能享受温暖,同时在其他季节还可以利用太阳能集热设备提供大量热水,大大的方便了人们生活。
据统计太阳能供暖系统的成本回收大概需要五年,而其使用寿命一般在二十年以上,即我们可以免费利用十五年,这期间节约的资源和创造的经济效益难以计量。太阳能节能技术在暖通空调系统上的利用实施,大大降低了生产成本,节约了大量的资源,而且大幅度的减少了环境污染,是实现绿色建筑暖通空调的有效途径。
3、地源热泵的使用
作为一种节能、高效的空调控制系统。地源热泵能够对地下浅层的地热资源予以充分利用,不仅可以供热,还兼具制冷的功能。地源热泵的地热资源包括土壤、地下水或者地表水等,通过高品位能源的输入,例如少量的电能等推动其热能由低温位转移向高温位。在寒冷的冬季,可将地能中的热量挥发出来,然而对其温度再做进一步的提升以满足室内采暖供给,反之,夏季则将建筑物之内热量抽取出来,将其释放释放到地能中。地源热泵的具体工作原理如下:在冬季,地源热泵利用在池塘等水体内沉浸或埋置在底层下的封闭管道从地层中吸取自然热量,完成热量收集后通过环路内部的循环水带至室内,然后利用热交换器和电驱动压缩机由室内地源热泵系统将能量集中,保持能量以较高的温度向室内释放,地能在此种情况下以热源的方式投入利用,夏季则刚好相反,地源热泵系统将建筑物室内的部分热量抽取出来,经循环回路排放到地层中吸收,建筑物室内得到降温效果,地能此种情况下被称为冷源。与空气源热泵相比,采用地源热泵后建筑物室内温度具有全年波动幅度较小的优点。在冬季,室温高于空气温度;在夏季,室温则低于空气温度,因而相比于空气源热泵来说,地源热泵具有更高的工作系数,在一定程度上实现了节能目的;与此同时,空气源热泵需要及时除霜,而地源热泵则无需如此,从而使结霜现象以及除霜作业所导致的热量损失得到降低。
4、自然通风
自然通风是人类调节室内环境的原始手段,具有节能、改善室内环境舒适度和空气质量的优点,所以应尽量使用自然通风,目前通风方式主要有以下几种:
4.1风压实现的自然通风
风压是自然通风的基本动力之一,也是主要手段之一。要想实现自然通风,建筑物外部的风环境是关键,所以建筑物要有利于通风的朝向和格局,其次,为了更好地实现风进入室内,应减小气流的阻力,多考虑建筑的平面、剖面等细节,如尽可能将门窗设计在一条直线上,开口面积尽量要大等,此外由于风向、风速极不稳定,应通过安装可调节的百叶窗户、合理的设计开口构造等调节室内气流,以达到良好的自然通风效果。
4.2热压实现的自然通风
利用热压差自然通风的原理就是所谓的“烟囱效应”,当内外空气温度不同引起空气密度的不同,进而形成压力差,引起空气流动,实现室内污浊的热空气从顶部排出和室外清新的冷空气由底部进入。所以应在建筑物内部多设置如中庭、楼梯间等竖向空腔,并在其顶部安置可调节的开口,进而有效的实现室内空气的排出,达到自然通风。
4.3风压和热压共同作用下的自然通风
风压和热压是相辅相成、密不可分的,风压易受外部环境影响,相对不稳定,而热压作用容易实现且稳定性较强,当两者作用方向相同时,会促进自然通风效果,反之就会削弱通风效果。虽然在暖通空调设计规定中,一般不考虑风压作用,但是为为保证良好的通风效果,风压对自然通风的影响不容忽视,必须予以定性的考虑。
5、优化性能
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,建筑内部大部分的热量都是通过建筑围护结构散发掉的,所以热量传递速度与建筑外表面散热面积,因为建筑采暖能耗随体形系数的增加而增高;同时采暖建筑内通过空气渗透消耗热量达到30%-40%左右,热量消耗的主要形式是因为外窗气密性差、导线、管道等的出入口和烟囱风道以及部分结构连接出现缝隙等,所以,为了降低该部分能耗可提高门窗制作及安装精度、选用新型材料、加强密封等方法来降低空气渗透。同时建筑保温新型材料还能在一定程度上增强保温效果,对于节约能源意义重大。为了防止夏季不同方位导致的直接或间接的强太阳能辐射对室内温度产生很大的影响,可以运用可调节的通风双层玻璃窗内置百页的形式来进行减缓,因为百叶窗能够依据太阳辐射角度及强度来对遮阳高度进行调节,从而可以使暖通空调系统的使用功率大幅度的降低。
三、结束语
暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。我们在设计施工过程如果对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境及维持可持续发展有着重要意义。
参考文献:
[1]黄璞洁,许伊那,何耀炳等.绿色建筑理念在中国(泰州)科学发展观展示馆暖通空调设计中的体现[J].暖通空调,2012,42(8):50-54.
[2]曾巍,郝军,徐稳龙等.城市更新过程中的绿色建筑实践——中国建筑设计研究院(集团)创新科研示范楼绿色建筑设计[J].暖通调,2012,42(10):26-29.
[3]夏春海,刘鹏.商业综合体绿色建筑技术应用研究[J].暖通空调,2012,42(10):30-34.
【关键词】 绿色建筑;技术;暖通设计
一、建筑暖通空调的绿色设计中应坚持的原则
1、节省原则
节省原则是指材料节约和能源的节省。其包括与整个暖通系统内部相关的水泵、制冷机、风机和控制系统等不同方面在其初投资过程中对与能源相关的材料以及原材料运行费用的控制与节约,应将其覆盖至整个暖通控制系统中,而非某个单一环节。在新型绿色建筑中,其暖通控制系统还应对建筑物室内照明、围护结构以及暖通控制系统之间的相互关系予以充分协调。
2、回用原则
暖通空调系统中的回用与系统的整体与部分的回用相关,绿色建筑设计中暖通空调系统具有相对独立的各个部分,大多数可以拆卸,在一段时间运行后或者报废以后,其中不少设备中的非运转部件和管材等部件均可回收,经检修、清洗以及保养后可进行二次投入利用。
3、广回收原则
广回收原则涉及到暖通空调系统中的部分材料和零部件的回收,广回收原则与回用原则的区别在于广回收是指分门别类地对材料与零部件进行回收,而非笼统或单纯的回收,例如在系统的设备与管道报废以后,在其维修或拆散过程中将已拆卸的零件予以系统回收。
4、循环原则
在暖通空调系统中,循环原则是指将其设计中相关的材料设备予以回用和回收之后,将废料运送至专门的工厂进行再生处理,实施原料——产品,产品——废料,废料——原料的闭环式良性循环。例如在对岩棉和玻璃钢等具有较高回收利用成本或无法回收的此类产品的设计过程中应对其使用量予以最大化控制。
二、绿色建筑技术在暖通设计中的应用措施
1、节约能源
现今,随着我国经济的不断发展,绿色理念的提倡,减少能源消耗标准和有效利用能源已经深入到建筑行业设计的每个环节。最突出的是,能源消耗又有了新标准,在以前的标准值基础上再次下调了10%-60%。在新的消耗能源标准下,建筑行业的节能设计要从各方而充分的考虑,其中包括暖通系统设计,空调系统设计以及照而系统设计等。同时对于暖通空调的节能设计,提供可再生资源的利用尤为关键。
2、太陽能节能技术
太阳能取之不尽,用之不竭,既不受地域限制,又绿色环保无污染,被认为是人类可持续发展的首选资源。太阳能供暖系统由集热器和循环控制系统组成,其中集热器包括换热水箱及其他加热设备,循环控制系统包括温度控制器、生活热水体系和地板采暖三部分,其工作原理如下,首先利用特定的设备直接采集源源不断的太阳光,将其转化为热能,然后在热导循环系统的处理下将热量传至换热中心,转换成热水后再进入地板采暖系统,最后通过电子仪器来控制、调节室内温度。出现阴天、雨雪天气不利于直接获取太阳能时,控制系统会自动转到燃气锅炉设备对其辅助加热,使人们在冬天也能享受温暖,同时在其他季节还可以利用太阳能集热设备提供大量热水,大大的方便了人们生活。
据统计太阳能供暖系统的成本回收大概需要五年,而其使用寿命一般在二十年以上,即我们可以免费利用十五年,这期间节约的资源和创造的经济效益难以计量。太阳能节能技术在暖通空调系统上的利用实施,大大降低了生产成本,节约了大量的资源,而且大幅度的减少了环境污染,是实现绿色建筑暖通空调的有效途径。
3、地源热泵的使用
作为一种节能、高效的空调控制系统。地源热泵能够对地下浅层的地热资源予以充分利用,不仅可以供热,还兼具制冷的功能。地源热泵的地热资源包括土壤、地下水或者地表水等,通过高品位能源的输入,例如少量的电能等推动其热能由低温位转移向高温位。在寒冷的冬季,可将地能中的热量挥发出来,然而对其温度再做进一步的提升以满足室内采暖供给,反之,夏季则将建筑物之内热量抽取出来,将其释放释放到地能中。地源热泵的具体工作原理如下:在冬季,地源热泵利用在池塘等水体内沉浸或埋置在底层下的封闭管道从地层中吸取自然热量,完成热量收集后通过环路内部的循环水带至室内,然后利用热交换器和电驱动压缩机由室内地源热泵系统将能量集中,保持能量以较高的温度向室内释放,地能在此种情况下以热源的方式投入利用,夏季则刚好相反,地源热泵系统将建筑物室内的部分热量抽取出来,经循环回路排放到地层中吸收,建筑物室内得到降温效果,地能此种情况下被称为冷源。与空气源热泵相比,采用地源热泵后建筑物室内温度具有全年波动幅度较小的优点。在冬季,室温高于空气温度;在夏季,室温则低于空气温度,因而相比于空气源热泵来说,地源热泵具有更高的工作系数,在一定程度上实现了节能目的;与此同时,空气源热泵需要及时除霜,而地源热泵则无需如此,从而使结霜现象以及除霜作业所导致的热量损失得到降低。
4、自然通风
自然通风是人类调节室内环境的原始手段,具有节能、改善室内环境舒适度和空气质量的优点,所以应尽量使用自然通风,目前通风方式主要有以下几种:
4.1风压实现的自然通风
风压是自然通风的基本动力之一,也是主要手段之一。要想实现自然通风,建筑物外部的风环境是关键,所以建筑物要有利于通风的朝向和格局,其次,为了更好地实现风进入室内,应减小气流的阻力,多考虑建筑的平面、剖面等细节,如尽可能将门窗设计在一条直线上,开口面积尽量要大等,此外由于风向、风速极不稳定,应通过安装可调节的百叶窗户、合理的设计开口构造等调节室内气流,以达到良好的自然通风效果。
4.2热压实现的自然通风
利用热压差自然通风的原理就是所谓的“烟囱效应”,当内外空气温度不同引起空气密度的不同,进而形成压力差,引起空气流动,实现室内污浊的热空气从顶部排出和室外清新的冷空气由底部进入。所以应在建筑物内部多设置如中庭、楼梯间等竖向空腔,并在其顶部安置可调节的开口,进而有效的实现室内空气的排出,达到自然通风。
4.3风压和热压共同作用下的自然通风
风压和热压是相辅相成、密不可分的,风压易受外部环境影响,相对不稳定,而热压作用容易实现且稳定性较强,当两者作用方向相同时,会促进自然通风效果,反之就会削弱通风效果。虽然在暖通空调设计规定中,一般不考虑风压作用,但是为为保证良好的通风效果,风压对自然通风的影响不容忽视,必须予以定性的考虑。
5、优化性能
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,建筑内部大部分的热量都是通过建筑围护结构散发掉的,所以热量传递速度与建筑外表面散热面积,因为建筑采暖能耗随体形系数的增加而增高;同时采暖建筑内通过空气渗透消耗热量达到30%-40%左右,热量消耗的主要形式是因为外窗气密性差、导线、管道等的出入口和烟囱风道以及部分结构连接出现缝隙等,所以,为了降低该部分能耗可提高门窗制作及安装精度、选用新型材料、加强密封等方法来降低空气渗透。同时建筑保温新型材料还能在一定程度上增强保温效果,对于节约能源意义重大。为了防止夏季不同方位导致的直接或间接的强太阳能辐射对室内温度产生很大的影响,可以运用可调节的通风双层玻璃窗内置百页的形式来进行减缓,因为百叶窗能够依据太阳辐射角度及强度来对遮阳高度进行调节,从而可以使暖通空调系统的使用功率大幅度的降低。
三、结束语
暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。我们在设计施工过程如果对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境及维持可持续发展有着重要意义。
参考文献:
[1]黄璞洁,许伊那,何耀炳等.绿色建筑理念在中国(泰州)科学发展观展示馆暖通空调设计中的体现[J].暖通空调,2012,42(8):50-54.
[2]曾巍,郝军,徐稳龙等.城市更新过程中的绿色建筑实践——中国建筑设计研究院(集团)创新科研示范楼绿色建筑设计[J].暖通调,2012,42(10):26-29.
[3]夏春海,刘鹏.商业综合体绿色建筑技术应用研究[J].暖通空调,2012,42(10):30-34.