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【摘 要】 随着世界经济、科技的飞速发展,地球上各种资源、能源在得到充分利用的同时数量也在不断减少,气候也在不断变暖,因此,环境和能源等生态方面的问题也日趋得到重视。文章在此对绿色建筑和暖通空调设计的相关概念进行了概述,并分析了两者之间的联系,研究了绿色建筑中暖通空调的设计原则和要求等方面的问题。
【关键词】 暖通空调;绿色建筑;设计;探讨
引言:
当前,随着人们对健康的重视,绿色施工理念正在逐渐地深入人们的工作和生活中。在具体的建筑暖通空调设计工作中要明确绿色建筑设计的基本理念,要善于把握绿色建筑的内容,要有能力掌握绿色建筑暖通空调设计的原则,进而在建筑暖通空调设计以太阳能、地源热泵和自然通风等技术来降低建筑暖通空调的能源消耗,进而体现著绿色建筑设计的内涵和主旨。
一、绿色建筑设计的概念
绿色建筑设计是当前建筑设计的主要观念和重要方向,其主要内核就是在建筑设计中尽量利用可再生资源和材料,在不违背自然现象和规律的基础上,充分考虑到环境因素,在不破坏环境、不浪费材料的前提下,尽量做到建筑设计的节约资源和对环境的保护。绿色建筑设计要遵循生态保护、能源高效利用、环境维护、经济适用等原则,使建筑设计尽可量地贴近自然,回归到环境之中,形成建筑与自然、建筑与环境的和谐共处。暖通空调系统是建筑的功能系统,进行建筑暖通空调设计同样需要实现绿色设计的方向,这样才能在践行绿色建筑设计的同时,将建筑暖通空调设计推向科学、合理和可持续的高度。
二、建筑暖通空调设计实现绿色理念的原则
1、建筑暖通空调设计的绿化性原则
建筑暖通空调系统的选材要绿色环保,要尽量在保温材料、管道材料、密封材料中选择高质量的材料,这样不但可以降低环境的污染,而且有利于建筑暖通空调的能源节约。此外,建筑暖通空调的材料要便于回收和利用,这不但有利于建筑暖通空调系统为维护和保养,同时也有利于对能源的节约,更有利于对环境污染的控制。
2、建筑暖通空调设计的节能性原则
节能是进行建筑暖通空调设计的基本要求,同时也是践行绿色建筑设计的根本保障。在建筑暖通空调的运行中送风、除湿、制冷、供热都需要消耗大量的能源,如果在建筑暖通空调设计中考虑到节能的因素,通过系统的优化和建筑物内外的协调,达到对建筑暖通空调能耗的基本控制,这是降低建筑暖通空调系统资源和材料消耗的基本措施,也是建筑暖通空调设计的基本原则。
3、建筑暖通空调设计的循环原则
要将建筑暖通空调系统设计成可以循环和再利用的体系,通过对建筑暖通空调系统中剩余能源的回收和再利用,使得浪费掉的能源和材料得到重新开发和利用,这样的做法可以有效降低建筑暖通空调运行的成本,同时也可以节约建筑暖通空调系统运行的能耗。
三、绿色建筑系统暖通空调设计技术
1、被动太阳辐射
设计被动太阳辐射的最重要目的是为了最大限度地有效利用能源资源,并提高人们的舒适性能。强调了建筑设计的重点:把风机、电气泵等高效能的设备与被动设计环节相联系(增加热量、增加光照、适量窗户、高效维护、设计选址等),最大限度降低建筑耗能。被動太阳辐射,有效平衡了建筑的通风系统、供热系统、供冷系统以及照明系统。被动太阳设计,指的是将阳光和空气在适合的时间进行存储与冷热空气的分配。这对暖通空调的设计有利也有弊:一方面,通过太阳辐射设计,能够响应增加室内的太阳辐射,充分利用昼光、降低电能消耗,进而降低空调夏季制冷负荷以及冬季采暖负荷。另一方面,太阳辐射被动设计会导致空调系统日射冷负荷的提高。从整体上说,被动太阳辐射适用于大部分大型建筑以及小型建筑,非常适合重大项目工程的改造以及新建工程。现阶段,美国的酒店、仓库、学校、办公楼、机场、图书馆等等,都广泛应用太阳辐射设计。所以说,在绿色建筑的暖通空调设计中,必须要首先考虑被动太阳辐射,综合协调建筑专业与暖通专业的统一实现。具体操作有以下四方面:第一,有效改善窗际环境与外围负荷控制,除了使用一般的智能窗、节能窗、通风窗之外,积极开发围护结构,进一步调整外部负荷能力。第二,充分利用建筑物中庭,将自然风以及昼光积极引入建筑物中。第三,设计建筑物外遮阳板是最为简易的方式,还可以把太阳能电池与外遮阳板充分结合,在减少空调负荷的同时,为照明系统提供能源。第四,引入可见光的同时,遮挡对周围地区的直射,提高照明质量。上述措施有效解决了空调负荷与昼光照明之间的矛盾。
2、地源热泵技术在建筑暖通空调系统中的应用
地源热泵技术在解决供热、制冷方面具有较高的经济和节能优势,地源热泵系统只影响土壤温度,并不会造成地面下沉和地下水位下降、水质,是目前较为成熟的、对环境影响较小的供热、制冷方式。在寒冷地区为建筑暖通空调系统增设1个辅助设备用以提供热量,取之不尽的太阳能是首选,可以通用串联或并联的方式联合运行地源热泵和太阳能,向系统提供更多的热量,进而满足建筑物内人们的供暖需求。在南方等温度较高区域可以利用冷却塔供冷,通过和地源热泵的串联运行分担部分负荷,在夜间将土壤中积蓄的热量带走,实现降温的效果,保证热泵性能处于较高的运行和利用状态。
3、优化冰蓄冷系统
通过优化冰蓄冷系统,能够进一步降低电能用量,降低能耗,提高经济效益。在夜间,把冷量在水中蓄积,在白天用电高峰期释放冷量,降低电费开支。同时,冰的蓄冷量要超过水蓄冷量,且热损失比较小。在1℃~4℃冷水环境下,可降低风机动力,采用低温送风,有效起到制冷调节的效果。整个系统COP值不断提高,特别是夜间温度较低时,COP更高。制冷机处于满负荷状态,设备利用率、工作效率大幅度提高。
4、自然通风
在建筑暖通空调设计中可以通过风压实现自然通风,也可以通过热压实现然通风,两种自然通风的效果可以大大改善建筑物室内的空气质量和室内环境,并且不会消耗能源。因此,在设计建筑暖通空调系统时要对此予以重点考虑。
(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、合理地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。
(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,进而有效地实现室内空气的排出,达到自然通风。
(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。
四、结束语
在当今社会中,建筑行业已经逐渐趋向于绿色化,绿色建筑使建筑物更加富有生命力和活力,使室内生态环境的质量得到良好保障,将建筑同生态环境紧密结合起来。将暖通空调设计应用于绿色建筑中,有利于降低能耗,美化、清洁环境,提高人们的生活质量,使建筑行业逐渐走向可持续发展道路。
参考文献:
[1]田荣金.浅析暖通空调技术在绿色建筑中的应用与应用前景[J].价值工程,2011年.
[2]张立山,孟德光,朱天志,董艳英.影响我国绿色施工发展的原因及策略(综述)[J].河北科技师范学院学报,2012年.
[3]陈旸.浅析绿色建筑和暖通空调设计的研究[J].科技促进发展(应用版),2011年.
【关键词】 暖通空调;绿色建筑;设计;探讨
引言:
当前,随着人们对健康的重视,绿色施工理念正在逐渐地深入人们的工作和生活中。在具体的建筑暖通空调设计工作中要明确绿色建筑设计的基本理念,要善于把握绿色建筑的内容,要有能力掌握绿色建筑暖通空调设计的原则,进而在建筑暖通空调设计以太阳能、地源热泵和自然通风等技术来降低建筑暖通空调的能源消耗,进而体现著绿色建筑设计的内涵和主旨。
一、绿色建筑设计的概念
绿色建筑设计是当前建筑设计的主要观念和重要方向,其主要内核就是在建筑设计中尽量利用可再生资源和材料,在不违背自然现象和规律的基础上,充分考虑到环境因素,在不破坏环境、不浪费材料的前提下,尽量做到建筑设计的节约资源和对环境的保护。绿色建筑设计要遵循生态保护、能源高效利用、环境维护、经济适用等原则,使建筑设计尽可量地贴近自然,回归到环境之中,形成建筑与自然、建筑与环境的和谐共处。暖通空调系统是建筑的功能系统,进行建筑暖通空调设计同样需要实现绿色设计的方向,这样才能在践行绿色建筑设计的同时,将建筑暖通空调设计推向科学、合理和可持续的高度。
二、建筑暖通空调设计实现绿色理念的原则
1、建筑暖通空调设计的绿化性原则
建筑暖通空调系统的选材要绿色环保,要尽量在保温材料、管道材料、密封材料中选择高质量的材料,这样不但可以降低环境的污染,而且有利于建筑暖通空调的能源节约。此外,建筑暖通空调的材料要便于回收和利用,这不但有利于建筑暖通空调系统为维护和保养,同时也有利于对能源的节约,更有利于对环境污染的控制。
2、建筑暖通空调设计的节能性原则
节能是进行建筑暖通空调设计的基本要求,同时也是践行绿色建筑设计的根本保障。在建筑暖通空调的运行中送风、除湿、制冷、供热都需要消耗大量的能源,如果在建筑暖通空调设计中考虑到节能的因素,通过系统的优化和建筑物内外的协调,达到对建筑暖通空调能耗的基本控制,这是降低建筑暖通空调系统资源和材料消耗的基本措施,也是建筑暖通空调设计的基本原则。
3、建筑暖通空调设计的循环原则
要将建筑暖通空调系统设计成可以循环和再利用的体系,通过对建筑暖通空调系统中剩余能源的回收和再利用,使得浪费掉的能源和材料得到重新开发和利用,这样的做法可以有效降低建筑暖通空调运行的成本,同时也可以节约建筑暖通空调系统运行的能耗。
三、绿色建筑系统暖通空调设计技术
1、被动太阳辐射
设计被动太阳辐射的最重要目的是为了最大限度地有效利用能源资源,并提高人们的舒适性能。强调了建筑设计的重点:把风机、电气泵等高效能的设备与被动设计环节相联系(增加热量、增加光照、适量窗户、高效维护、设计选址等),最大限度降低建筑耗能。被動太阳辐射,有效平衡了建筑的通风系统、供热系统、供冷系统以及照明系统。被动太阳设计,指的是将阳光和空气在适合的时间进行存储与冷热空气的分配。这对暖通空调的设计有利也有弊:一方面,通过太阳辐射设计,能够响应增加室内的太阳辐射,充分利用昼光、降低电能消耗,进而降低空调夏季制冷负荷以及冬季采暖负荷。另一方面,太阳辐射被动设计会导致空调系统日射冷负荷的提高。从整体上说,被动太阳辐射适用于大部分大型建筑以及小型建筑,非常适合重大项目工程的改造以及新建工程。现阶段,美国的酒店、仓库、学校、办公楼、机场、图书馆等等,都广泛应用太阳辐射设计。所以说,在绿色建筑的暖通空调设计中,必须要首先考虑被动太阳辐射,综合协调建筑专业与暖通专业的统一实现。具体操作有以下四方面:第一,有效改善窗际环境与外围负荷控制,除了使用一般的智能窗、节能窗、通风窗之外,积极开发围护结构,进一步调整外部负荷能力。第二,充分利用建筑物中庭,将自然风以及昼光积极引入建筑物中。第三,设计建筑物外遮阳板是最为简易的方式,还可以把太阳能电池与外遮阳板充分结合,在减少空调负荷的同时,为照明系统提供能源。第四,引入可见光的同时,遮挡对周围地区的直射,提高照明质量。上述措施有效解决了空调负荷与昼光照明之间的矛盾。
2、地源热泵技术在建筑暖通空调系统中的应用
地源热泵技术在解决供热、制冷方面具有较高的经济和节能优势,地源热泵系统只影响土壤温度,并不会造成地面下沉和地下水位下降、水质,是目前较为成熟的、对环境影响较小的供热、制冷方式。在寒冷地区为建筑暖通空调系统增设1个辅助设备用以提供热量,取之不尽的太阳能是首选,可以通用串联或并联的方式联合运行地源热泵和太阳能,向系统提供更多的热量,进而满足建筑物内人们的供暖需求。在南方等温度较高区域可以利用冷却塔供冷,通过和地源热泵的串联运行分担部分负荷,在夜间将土壤中积蓄的热量带走,实现降温的效果,保证热泵性能处于较高的运行和利用状态。
3、优化冰蓄冷系统
通过优化冰蓄冷系统,能够进一步降低电能用量,降低能耗,提高经济效益。在夜间,把冷量在水中蓄积,在白天用电高峰期释放冷量,降低电费开支。同时,冰的蓄冷量要超过水蓄冷量,且热损失比较小。在1℃~4℃冷水环境下,可降低风机动力,采用低温送风,有效起到制冷调节的效果。整个系统COP值不断提高,特别是夜间温度较低时,COP更高。制冷机处于满负荷状态,设备利用率、工作效率大幅度提高。
4、自然通风
在建筑暖通空调设计中可以通过风压实现自然通风,也可以通过热压实现然通风,两种自然通风的效果可以大大改善建筑物室内的空气质量和室内环境,并且不会消耗能源。因此,在设计建筑暖通空调系统时要对此予以重点考虑。
(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、合理地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。
(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,进而有效地实现室内空气的排出,达到自然通风。
(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。
四、结束语
在当今社会中,建筑行业已经逐渐趋向于绿色化,绿色建筑使建筑物更加富有生命力和活力,使室内生态环境的质量得到良好保障,将建筑同生态环境紧密结合起来。将暖通空调设计应用于绿色建筑中,有利于降低能耗,美化、清洁环境,提高人们的生活质量,使建筑行业逐渐走向可持续发展道路。
参考文献:
[1]田荣金.浅析暖通空调技术在绿色建筑中的应用与应用前景[J].价值工程,2011年.
[2]张立山,孟德光,朱天志,董艳英.影响我国绿色施工发展的原因及策略(综述)[J].河北科技师范学院学报,2012年.
[3]陈旸.浅析绿色建筑和暖通空调设计的研究[J].科技促进发展(应用版),2011年.