实现绿色建筑暖通空调设计的技术措施研究论文_巩道发

实现绿色建筑暖通空调设计的技术措施研究论文_巩道发

山东淄博 256407

摘要:建筑业正由传统高消耗、高污染型发展模式转向高效生态发展模式,而绿色建筑正是实施这一转变的必由之路,也是当今世纪建筑发展的必然趋势。我国正处于经济快速发展阶段,作为大量消耗能源和资源的建筑业,必须发展绿色建筑,改变当前高投入、高消耗、高污染、低效率的模式,承担起可持续发展的社会责任和义务。而在能耗方面空调节能是重中之重,因此,绿色建筑中的空调节能研究具有十分重要的经济效益、社会效益和环境效益。

关键词:绿色建筑;暖通空调设计;技术措施

1绿色建筑的暖通空调设计

室内空气的高品质是暖通空调追求的目标之一。目前提出了两种改善室内空气品质的手段:一种是利用建筑自身和天然能源来保障室内环境品质;另一种是依靠机械、电气等设施,创造一种扬自然环境之长、避自然环境之短的室内环境。这两种手段都不约而同的适应了“绿色建筑”的要求,实现了环保节能。

1.1优化建筑结构

研究指出不舒适的室内环境,大部分是由于错误的设计思想造成的。

(1)“绿色建筑”要求合理有效地使用各种资源,将能源和资源消耗降至最低程度是它的目标。建筑物的布局采用高效保温隔热构造并充分利用太阳能。

(2)而改善室内生态环境,多是利用建筑自身结构的改善和天然能源的应用,其中最主要的是考虑太阳辐射和自然通风问题。绿色建筑常采取的措施是:选用节能玻璃窗;采用通风窗技术,即将空调回风引入双层窗夹层空间,带走由日光引起的对流热量。

(3)“合理的自然通风”也是绿色建筑的优势之一,它可以在过渡季节提供新鲜空气并实现降温,并在空调供冷季节也可以利用夜间通风,降低围护结构和家具的蓄热量,减少第二天空调的启动负荷。

1.2自然能源和新能源的利用

自然能源利用率是绿色建筑的设计标准之一。在工程中已经大量使用燃料电池和太阳能电池。日本鹿岛建设早在1989年在东京建成的TEPIA大厦采用了一种太阳―空气热泵系统。根据实测,该系统在供冷与采暖季的COP值分别为2.1-5和3-2.7。

1.3空调系统的设计

(1)方案设计

现在非常流行的空调设计方案是:在低能耗,高室内环境品质的前提下,风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。

为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊顶应结合置换式送风,将新风采用下送风方式送入室内,既保证室内空气品质,又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案,首先可以保证室内空气品质;其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。

(2)新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此,绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统,实现合理的自然通风,因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。

(3)蒸发冷却技术

蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术,包括间接蒸发冷却(IEC)和直接蒸发冷却(DEC)。该系统采用水作为制冷剂,实现空调运行对环境无污染;另外,蒸发冷却系统的COP值比机械制冷大得多,且它的制冷不消耗压缩功,它是一种节能环保型绿色空调技术。

(4)地源热泵空调系统

地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源,其温度适宜、稳定,蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定,不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的COP值可达4.0以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵,由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下,属全封闭方式,因此不使用任何水资源,也不会污染地下水源。

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(5)免费供冷空调系统

免费供冷(FreeCooling)技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷,是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是:当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组,以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷,提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中,冷水机组的能耗占有极高的比例,如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组,其节能效率将会是显著的。

2空调系统设计方面的节能措施

空调系统由多个环节组成,其总能耗受诸多因素影响,因而节能是一个综合系统工程。有效可行的节能措施和策略可有多种,设计和使用空调系统应对各节能方法综合利用以趋利避害。

(1)由于空调水系统的输配用电占空调能耗比重较大,水系统设计节能应注意以下几点问题:

①应对每个水环路进行水力平衡计算,对压差相差悬殊的回路采取有效措施,如采用同程系统、或采用平衡阀等措施进行控制;

②避免大流量、小温差的现象,设计中供、回水温差一般取5℃,但经实测,夏季冷冻水回水温差较好的为3.5℃,较差的只有1.5~2℃,造成实际水流比设计水量大1.5倍以上,使水泵电耗大大增加,故设计过程应认真校对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值。

(2)根据计算负荷的大小来选择机组,不要选用容量过大的主机。容量过大的主机不能全负荷运转,既增加设备的投资,又浪费运转能耗。选择水泵应按设计值查找水泵的特性曲线选定水泵型号,而不能按铭牌数据确定。

(3)优化空调机组和末端设备的选择设计中注意选用重量轻,噪声少,单位风机功率供冷(热)量大的机组。空调机组应该选用风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组。

(4)根据容量大小尽量选择能效比高的机组。根据机组的容量和运行情况等来选择水冷或风冷机组,尽量选择能效比高的产品。

(5)应用变频技术

随着自控技术的发展,各种类型的冷水机组及水泵都有较完善的自动控制调节装置,能随负荷变化自动调节运行状况,保持高效率运行。针对空调控制系统的特点,再加上电力电子技术及微机控制技术的发展,变频器的应用日益广泛。这就给我们提供了一种既能达到控制要求又能节约能源的方法。

(6)开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用。如使用全热新风换气机采用全热新风换气机可实现室外净化后空气与室内空气进行热量交换,来降低由于新风产生的负荷;当在夏季制冷期运行时,新风从排风中获得冷量,使温度降低,同时被排风干燥,使新风湿度降低;在冬季运行时,新风从排风中获得热量,使温度升高,同时被排风加湿。

(7)推广使用可再生能源或低品位能源的空调系统。随着空调系统的广泛应用,空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升,如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热技术在部分区域已有应用,值得在太阳能丰富地区推广。

3结语

总而言之,能源问题目前已经成为了实现我国经济可持续发展急需解决的重要问题。所以,我们在设计绿色建筑暖通空调时,需要坚持绿色环保、节能减排的设计理念,充分考虑到用户的舒适度,有效根据建筑物的实际情况来合理选择暖通空调设计技术,从而实现发展低碳经济的目标要求。

参考文献

[1]康智.实现绿色建筑暖通空调设计的技术[J].科技与企业,2014,07:189.

[2]张马斌.绿色建筑暖通空调设计技术探析[J].山西建筑,2014,35:217-218.

[3]李花英.绿色建筑暖通空调设计技术探析[J].电子制作,2015,12:265.

作者简介

巩道发,身份证号:3703211988****XXXX。

论文作者:巩道发

论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期

论文发表时间:2019/8/5

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