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摘要:随着全球对环境保护和能源节约的日益重视,绿色建筑已成为建筑领域的重要发展方向。暖通空调作为建筑能耗的主要部分,其设计在绿色建筑中显得尤为重要。绿色建筑中暖通系统的节能优化不仅显著提高了能源效率,降低了环境影响,还增强了建筑的经济价值。通过高效节能技术、集成清洁能源、实现智能控制等措施,暖通系统在节能与环保方面取得了显著成果。本文旨在探讨绿色建筑中暖通空调设计要点,以实现能源节约、环境保护和室内舒适性的平衡。
关键词:绿色建筑;暖通空调;设计要点
中图分类号:TU83文献标识码:A
引言
绿色建筑强调在建筑设计、建造和使用过程中充分考虑环境保护和能源节约,以实现可持续发展。暖通空调系统作为建筑中的关键部分,其设计不仅影响建筑能耗,还关系到室内环境的舒适性和健康性。因此,在绿色建筑中,暖通空调的设计研究具有重要意义。
1绿色建筑与暖通系统设计的基本要求
在绿色建筑中,暖通系统设计的基本要求不仅包括传统的温度、湿度和空气质量控制,更加强调系统的能效和对环境影响的最小化。这要求设计者采用创新技术和方法,如高效能热泵、太阳能暖通集成系统、地源热泵以及利用建筑物自身结构实现被动式冷热管理,从而减少对传统能源的依赖,降低温室气体排放。同时,暖通系统需采用智能化设计,利用先进的传感器和控制技术实现对建筑环境的实时监控和调节,确保系统运行在最优状态,进一步提高能效。
暖通系统在运行过程中消耗大量能源,是建筑能耗的主要部分。通过绿色理念指导暖通设计,采用高效节能的技术和设备,可以显著降低能耗,减少碳排放,为应对气候变化做出贡献。绿色理念强调人与自然的和谐共生,注重室内环境的健康与舒适。在暖通设计中融入绿色理念,可以优化室内空气流通、温度、湿度等参数,提升室内环境质量,满足人们对美好生活的追求。绿色建筑与暖通系统设计的基本要求涵盖了节能、环保、舒适性、可靠性和经济性等多个方面。在实际设计中,需要综合考虑各种因素,确保系统既满足绿色建筑的要求,又能提供舒适、稳定的室内环境。
2暖通空调在绿色建筑中的设计要点
2.1合理选择热源
建筑暖通空调系统在环境调节、节能降耗方面的效果与冷热源的选择有关。在暖通设计中,热源的选择不仅直接关系到暖通系统的整体能效,还深刻影响着建筑的环境友好性和可持续发展能力。太阳能作为地球上最丰富的可再生能源之一,其利用方式多样,如太阳能集热器可用于热水供应,太阳能光伏板则能转化为电能驱动热泵等设备。地热能同样具有巨大的开发潜力,通过地源热泵技术,可以高效利用地下浅层地热能进行供暖或制冷,实现能源的低碳循环。这些可再生能源的应用,不仅有助于减少对传统化石能源的依赖,还能显著降低暖通系统的碳排放量,促进绿色建筑目标的实现。当然,在实际应用中,还需要结合建筑的实际情况进行综合考虑。
2.2冰蓄冷技术
冰蓄冷技术,作为一种前沿且高效的能源管理技术,尤其适用于那些需要在夜间或电价低谷时段进行大量制冷作业的建筑。其核心理念在于,利用低谷时段的低价电能驱动制冷设备,将制冷过程中产生的冷量以冰的形式储存起来。待到白天电价高峰或制冷需求激增时,再将这些储存的冷量释放出来,以满足建筑的制冷需求。这一技术不仅实现了电力的“削峰填谷”,有效平衡了电网的负荷,还显著降低了电力需求高峰时的电费支出,为建筑运营带来了实实在在的经济效益。更为关键的是,冰蓄冷技术能够大幅提升空调系统的能效比。传统的空调系统往往需要持续运行以维持室内温度,而冰蓄冷技术则能在电价低谷时段以更低的能耗完成制冷任务,并在白天以近乎零能耗的方式释放冷量。这种技术不仅减少了能源的消耗,还大大降低了碳排放,完美契合了绿色建筑节能减排的核心理念[1]。
2.3变频技术深度
变频技术在暖通设计领域的广泛应用,标志着建筑能效管理迈向了一个全新的高度。这项技术以其独特的灵活性和智能性,为暖通系统的节能降耗提供了强有力的支持。具体而言,变频技术通过实时监测室内环境的变化,如温度、湿度、人流量等参数,自动调节空调、水泵等关键设备的运行状态。通过精确调节系统设备的运行频率,变频技术能够实现按需供冷供热,确保冷热量的输出与建筑的实际需求完美匹配。这种智能化的调节方式不仅显著提高了系统的能效比,还极大程度地减少了能源的浪费,进一步降低了建筑的运行成本。除此之外,变频技术还赋予了空调系统更高的稳定性和舒适性。传统的定频系统往往难以应对室内温度的微小波动,而变频技术则能够根据实际需求进行精细调节,使室内温度更加均匀、稳定。这种调节方式不仅提高了人体的舒适度,还延长了空调系统的使用寿命,减少了维护成本。
2.4自然通风与采光
在绿色建筑暖通空调设计中,自然通风与采光无疑占据了举足轻重的地位。通过合理的设计和优化,建筑能够充分利用自然风力和光线,大幅度减少对空调和照明系统的依赖,从而实现能耗的显著降低。自然通风不仅能够显著改善室内空气质量,还能在炎热的夏季带来凉爽的微风,有效降低室内温度,提高人体的舒适度。同时,自然采光则能够减少对照明系统的使用,降低电力消耗,为建筑运营带来额外的节能效益。更为重要的是,自然通风与采光的设计还能与建筑的外观和功能性相结合,创造出既美观又实用的室内环境。在绿色建筑暖通空调设计中,充分利用自然通风与采光不仅是一种节能减排的有效手段,更是提升建筑品质和居住体验的重要途径。
2.5可再生能源应用
在暖通设计中,太阳能技术是一项非常重要的绿色节能技术。太阳能作为一种可再生能源,具有丰富的资源和广泛的应用前景,其在暖通设计中的应用,可以显著降低能源消耗,减少对传统能源的依赖,从而实现节能减排的目标。太阳能集热器可以将太阳能转化为热能,供暖系统可以利用这种热能,提供建筑内部的热水和采暖需求,不仅可以降低传统燃气或电力供暖系统的能源消耗,还可以减少温室气体排放,对环境具有显著的环保效果。例如,地板辐射供暖系统,为保证冬季能量供应的稳定性,还可以为太阳能集热系统配置蓄热罐,将白天存储的热量在夜晚释放,采用全负荷蓄热和部分负荷蓄热两种形式,以减少对传统能源的依赖。通过智能调控系统监测太阳能资源和建筑热负荷情况,可以调节太阳能热量的分配优先级,确保系统高效平稳运行[2]。
地源热泵技术在暖通设计中是一种高效、环保的绿色节能技术,利用地下土壤或地下水中的地热能源,通过地源热泵系统将其提取到建筑内部用于供暖、制冷和热水等需求,从而实现能源的高效利用和节能减排的目标。通过地下土壤或地下水中相对稳定的温度,地源热泵系统可以在冬季将低温热能提取到建筑内部,用于供暖。这种方式不受季节变化和气候影响,能够稳定地提供供暖需求,且相对于传统供暖方式,具有更高的能源利用效率。地热系统与原有供暖系统相结合时,可设计为双源系统,根据季节性负荷需求调整使用传统热源和地热热源的比例,减少化石能源消耗。此外,地源热泵可与蓄冷蓄热设备配合,降低峰值时段的负荷需求,进一步提升系统的整体效率。
2.6水力平衡控制
水力平衡控制主要通过调节建筑供暖、制冷系统中的水流量,确保系统各个部分的水流均衡,从而提高能源利用效率,减少能源浪费,降低运行成本。在供暖系统中,水力平衡是在不同的管道、阀门、散热器等部件之间保持合适的水流量分配,确保热水能够有效地流向各个供暖终端,达到整个系统的热负荷需求。通过水力平衡控制,可以调节系统中各个部分的阀门开度或管道直径,使得热水能够均匀流向各个区域,避免了一些区域过热、一些区域过冷的情况,提高供暖效果。在选择水力平衡控制策略时需充分考虑建筑的实际情况。静态平衡阀和动态平衡阀是两种常用的调节设备,它们各自具有独特的优势和应用场景。静态平衡阀适用于系统初调试阶段,通过手动调节阀门的开度来设定各支路的流量分配比例,确保系统达到静态平衡。而动态平衡阀则能在系统运行过程中自动感知并调节流量,以应对负荷变化等动态因素,保持系统的动态平衡。除了选择合适的调节设备外,加强系统的日常维护和检修工作也是确保水力平衡控制有效性的重要手段。
2.7智能化暖通空调系统
暖通空调系统能够维持室内恒定的温度和湿度,保持室内空气的清新。在绿色建筑的背景下,暖通空调系统属于管理的难点模块之一,其能耗高、运行时间长,且由于管理不规范,会偶尔出现长时间开启、室内开窗同时开空调等问题,均会导致能耗量提升,不利于建筑节能指标的落实。智能化暖通空调系统是在传统暖通空调系统的基础上,通过一系列新型技术形式赋予其一定的智能化能力。通过物联网传感器对室内外温湿度进行收集和检测,再通过智能化模块对空调系统的工作频率及工作时长进行灵活调整。它可以按照室内外热环境情况以及预设信息进行自身工作模式的灵活调整,全过程无需人工干预,同时可检测室内是否存在人员活动、室内空气清新度,按需进行暖通空调系统的开启[3]。
2.8节能运行控制
暖通空调节能运行控制流程开启阶段需设置一个初始温度,设定初始温度时,还需考虑系统的惯性和响应时间,以确保系统能够快速响应并稳定运行。在分析暖通空调系统中的重要组件末端水阀的开度情况时,需综合考虑系统的整体运行状态和负荷需求。当多台冷水机组的水阀开度达100%时,会导致系统过载运行和能效降低,因此,要采取措施来调整冷冻水出水温度,以降低系统负荷并保持系统运行在最佳状态。为逐步处理冷冻水出水温度,采取每次降低0.2℃的步长,以避免系统运行时出现急剧的温度变化。以一个步长(0.2℃)为单位进行调整,目的是确保系统的稳定性和安全性,还能精确控制系统运行参数。
2.9改进建筑的热工性能
改进建筑的热工性能是提升建筑能效、增强居住和工作舒适度的关键步骤,这一过程需从建筑设计的源头抓起,特别是在进行建筑平面设计时,需细致考虑每个房间的实际使用功能及其对室内环境的具体要求。例如,对于需要高度集中注意力的办公室或研究室,室内环境应保持安静、光线适中且温度稳定;而对于休息区或娱乐空间,则可能更注重通风良好和自然光的引入。明确这些需求后,设计师可以更有针对性地规划空间布局,选择合适的建筑材料和技术来满足这些特定要求。在改进建筑热工性能的实践中,利用蓄能材料的墙体是一种有效的策略。这类材料能够在白天吸收并储存多余的热量,在夜晚或寒冷天气中缓慢释放,从而调节室内温度,减少能源消耗。蓄能墙体不仅能够平衡室内外温差,还能在一定程度上减轻空调系统的负担,提高整体能效
[4]。
结束语
绿色建筑强调在设计、建造和运营过程中最大限度地减少对环境的影响,并提高建筑和室内环境质量。暖通空调系统作为绿色建筑中的重要组成部分,对于实现绿色建筑的能源效率和环境友好性目标起着至关重要的作用。因此,对暖通空调在绿色建筑中的设计进行研究具有重要意义。
参考文献
[1]刘毅,彭冬,覃国辉.节能减排理念下绿色建筑暖通空调节能优化[J].陶瓷,2024,(01):206~208.
[2]宗梁.绿色建筑暖通与给排水设计节能措施探讨[J].陶瓷,2023,(09):175~177.
[3]卞海峰.绿色建筑暖通空调节能设计研究[J].房地产世界,2023,(06):58~60.
[4]吕晴.绿色建筑暖通空调设计中节能技术的应用[J].四川水泥,2023,(01):117~119.