暖通空调 论文

暖通空调论文

绿色建筑设计中的空调系统

1.前言

上个世纪90 年代以来,随着地球温暖化进程的加速和全球异常气候出现周期的缩短,在人口不断膨胀,地球环境被破坏,资源估竭等问题困扰人类的今天,可持续发展这一课题引起全世界范围的关注。“可持续性”这一定义的广泛引用来源于1987 年联全国环境与开发世界委员会报告“人类共通的地球”:所谓可持续的开发就是指在不损害将来人类社会经济利益的基础上,能够满足现在需要的开发。”这一定义所昭示的开发便是一种有节制低能耗的开发。可持续发展理论的提出,使人们开始反思此前的建筑发展历程,尤其是工业革命之后的短短一百多年间,人类所从事的活动中,建筑业对环境产生影响是巨大的。

2.现状

建筑业是个耗能大户,据统计,全能量的50 %消耗于建筑，而暖通空调所占的建筑能中的30%~50%，并且随着人们对于生活质量要求的提高而逐年的增加。在可持续设计的过程中，在各种各样金融危机能源危机的影响下，人们以减低新风量，减小空调运行功率，降低循环风机风量等等措施来降低建筑的能耗。但是，在能耗降低的同时，也把人们的舒适程度降低到了最下限。能耗下降了,但新的问题又产生了,那就是空气品质的恶化。随着建筑业的发展,人们的认识水平不断提高,暖通设计师们逐渐明白,要把节能和保护环境有机地统一起来,因此,以最少的能耗,创造健康、舒适的室内环境,并保护大气环境,这也正是绿色建筑对暖通专业的要求。

绿色建筑就是充分利用可再生的材料和能源,亲和自然,尽量不破坏环境和文化传统,保护居住者的健康,充分体现了可持续发展的理念。绿色建筑对室内环境品质给予特别的重视。室内环境品质包括声、光、热等诸多环境物理因素以及室内空气品质中的诸多物理、化学因素。绿色建筑的室内环境应与地球生物圈的生态环境协调、融合。“以人为本”的室内环境首先要满足人的生物特性,即节能和环保并不是以影响居住者的健康和降低居住者的工作效率为代价。因此,绿色建筑是资源和能源的有效利用、保护环境、亲和自然、舒适、健康、安全的建筑。

在实际的工程设计中,人们已经能够从制冷方式和空调方式出发采取许多降低能耗和提高能源利用效率的措施,然而绿色建筑对暖通空调提出了更高的要求,强调了对可再生能源的利用。如何平衡能耗和室内空气品质之间的关系,也是在绿色建筑的设计中需要着重考虑的问题。。比如应在保证足够通风量的前提下考虑节能,在改善室内空气品质的时候,首先考虑根治污染源,尽量提高通风效率等。

3.暖通空调在绿色建筑中的应用

1）主动式

所谓主动式手法,就是利用建筑自身和天然能源来保障室内环境品质。用主动式措施改善室内生态环境,主要是做好太阳辐射和自然通风这两项工作。基本思路是使日光、热、空气仅在有益时进入建筑,其目的是控制阳光和空气于恰当的时间进入建筑,以及储存和分配热空气和冷空气以备需要。

A.控制太阳辐射:太阳辐射对于暖通空调而言是一柄双刃剑:一方面增加进入室内的太阳辐射可以充分利用昼光照明,减少电气照明的能耗,也减少照明引起的夏季空调冷负荷,减少冬季采暖负荷。另一方面,增加进入室内的太阳辐射又会引起空调日射冷负荷的增加。

B.利用有组织的自然通风:自然通风是当今生态建筑中广泛采用的一项技术措施。它是一项久远的技术,我国传统建筑平面布局坐北朝南,讲究穿堂风,都是自然通风,节省能源的朴素运用。只不过当现代人们再次意识到它时,才感到更加珍贵,与现代技术相结合,从理论到实践都提高到一个新的高度。在建筑设计中自然通风涉及建筑形式、热压、风压、室外空气的热湿状态和污染情况等诸多因素。

2）被动式

所谓被动式手法,就是依靠机械、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。当今的建筑由于其规模和内部使用情况的复杂性,在多数气候区不可能完全靠主动式方法保持良好的室内环境品质。因此,要采用机械和电气的手法,在节能和提高能效的前提下,按“以人为本”的原则,改善室内生态环境。在既要节能,又要保证室内环境空气品质的前提下,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在国外绿色办公建筑中已成为流行的空调方案。

A.置换式送风系统

置换式送风系统主要有以下几种形式(a) 背景空调与个人空调相结合的下送风或桌面送风; (b) 用作全场空调的地板送风; (c) 置换式顶送顶回系统。

B.冷辐射吊顶系统:今天的办公建筑中主要内热源是设备、照明形成的显热,而其中辐射成分又占了50 %以上。因此,用辐射形式供冷可以平衡掉这部分热量。实验证明,辐射形式供冷可以提高人体舒适性。

C.结合冰蓄冷的低温送风系统:蓄冷低温送风系统目前已在空调设计中被广泛采用。该系统虽然起不到节能的作用,但却能平衡市区用电负荷,提高发电效率,对环境负荷的降低是有利的。

D.蒸发冷却空调系统:蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术,包括直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。它采用水作为制冷剂,对环境无污染;另外,蒸发冷却系统制冷不需消耗压缩功,因此,是一种节能环保型绿色空调产品。

E.去湿空调系统:去湿空调的原理很简单,室外新风先经过去湿转轮,由其中的固体去湿剂进行去湿处理,然后经过第二个转轮(热回收转轮) ,与室内排风进行全热或显热交换,回收排风能量。经过去湿降温的新风再与回风混合,经表冷器处理(此时表冷器处理基本上已是干冷过程) 后送入室内。去湿空调之所以在绿色建筑中得到广泛应用,是因为: (1) 为保证室内空气品质,绿色建筑对室内湿度控制的要求提高; (2) 为保证室内空气品质,绿色建筑对新风需求量增加; (3) 固体去湿剂的再生,可以采用热电联产的余热、太阳能或天然气等可再生能源或清洁能源; (4) 绿色建筑室内相对湿度一般要求控制在60 %以下,以防止霉菌的孳生。

F.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的空调方式。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。原状土在地下约10米深处温度几乎没有季节性波动,一般比全年空气平均温度高1～2 ℃[3 ] 。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。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。目前,这一方式在我国山东等地已被广泛使用。

4.结语

Ver1随着社会的发展,科技的进步,物质生活的丰富,精神需求的提高,人们已不再满足于简单的居住办公,而希望能有一个舒适的居住环境,高效的办公环境,暖通空调技术的发展和进步正逐步满足人们亲近自然,拥有舒适、健康建筑的需求。随着人类对生存环境不断的认识和发现,能及时把新技术,新材料应用于现代建筑中,使我们的建筑成为真正意义上的“生态建筑”和“绿色建筑”! 绿色建筑的兴起为暖通空调技术的进步和发展提供了前所未有的机遇,同时,暖通空调技术的不断发展,推动了现代建筑的可持续发展,为现代建筑的发展注入了生机和活力。

Ver2暖通空调节能问题虽然受到各方面的关注，但是往往受业主局部、眼前利益以及政出多门等方面的约束，所以在实施方面做的不尽人意。随着国民经济的发展，暖通空调能耗日益增加，分析探讨暖通空调节能问题，并在实际应用中得以实施应用，在能源紧张的中国具有重要的意义。

参考文献

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1 郭庆堂，吴进发. 实用制冷工程设计手册. 中国建筑工业出版社，1994

2 GB 50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范