浅析绿色生态建筑暖通空调技术

分类：推荐论文 时间：2021-04-21 13:56 关注：(1)

　　浅析绿色生态建筑暖通空调技术

　　冠林电子有限公司孙云杰

　　摘要暖通空调技术的不断发展，极大的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，本文对暖通空调的节能技术进行了分析。

　　关键词建筑空调暖通生态

　　1绿色生态建筑

　　所谓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，充分体现可持续发展和人类回归自然的理念。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，进一步推动了建筑的可持续发展。

　　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和化学因素。绿色建筑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类的生物特性，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有效利用、保护环境、亲近自然、舒适、健康、安全的建筑。现代技术使人类掌握了主动式和被动式改善室内环境品质的手段。所谓主动式手法，主要是采用建筑措施，也就是利用建筑自身和天然能源来保障室内环境品质;而被动式手法，则是依靠机械、电气等设施，创造一种扬自然环境之长、避自然环境之短室内环境。在某些气候区，可以主动式方法为主。而在另一些气候区，则应以主动式与被动式相辅相成。当今暖通空调的作用就是用较少的能源创造有利居住者健康、激发居住者创新能力的室内生态环境。

　　全球部分绿色建筑市场发展情况调查见表1。

　　2暖通空调在绿色建筑中的应用

　　2.1主动式方法

　　用主动式措施改善室内生态环境，主要是调节好太阳辐射和自然通风。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在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。

　　2.1.1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日光照明，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。

　　控制太阳辐射的具体措施有：

　　1.选用节能玻璃窗。例如，在采暖为主的地区，可选用双层中充惰性气体、内层低辐射Low-E镀膜玻璃窗，能有效地透过可见光、遮挡室内长波辐射，发挥温室效应;而在供冷为主的地区，可选用外层Low-E镀膜玻璃或单层镀膜玻璃，能有效地透过可见光、遮挡直射日射和室外长波辐射。国外最新利用液晶技术的智能窗(又称开关窗，SwitchGlassing)，利用晶体在不同电压下改变排列形状的特性，可以根据传感器探测室外日射强度来改变电压，控制窗的透明程度。

　　2.采用将可见光引进建筑物内区，同时遮挡对周边区直射日射的遮檐。

　　3.采用通风窗技术，将空调回风引入双层窗夹层空间，带走由日射引起的中间层百叶温度升高的对流热量。中间层百叶在光电控制下自动改变角度，遮挡直射阳光，透过散射可见光。

　　4.利用建筑物中庭，将昼光引入建筑物内区。

　　5.利用光导纤维将光能引入内区和地下室等场所，而将热能排除在室外。

　　6.最简单易行但又是最有效的方法是设置建筑外遮阳板，也可将外遮阳板与太阳能电池(又称光伏电池)结合，不但降低空调负荷，而且还能为室内照明提供补充能源。

　　上述措施能很好地解决日光照明与空调负荷之间的矛盾，达到节能效果。

　　2.1.2利用有组织的自然通风

　　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，设计有组织的自然通风比较困难。然而借助于计算流体力学(ComputerizedFluidDynamics)软件和能耗分析软件，并有自动控制系统等先进工具，使得自然通风设计可以实现趋利避害。

　　自然通风也可以在过渡季节和夜间，利用楼宇自控系统BAS(BuildingAutomaitionSystem)控制软件，通过编程设置，自动检测室外空气焓值，最大限度地提供新鲜空气来降温，降低围护结构和家俱的蓄热量，减少第2天空调的启动负荷。实验表明充分的夜间通风可使白天室温低2~4℃。日本松下电器情报大楼、高崎市政府大楼等利用有组织自然通风对中庭或办公室通风，过渡季节免开空调。在外窗不能开启和有双层或3层玻璃幕墙的建筑中，还可以利用间接自然通风，即将室外空气引入玻璃间层内，再排到室外。这种结构不同于一般玻璃幕墙，双层玻璃之间留有较大的空间，被称为“会呼吸的皮肤”。冬季双层玻璃间层形成阳光温室，提高建筑围护结构表面温度。夏季，利用烟囱效应在间层内通风，将间层内热空气带走。

　　2.2被动式方法

　　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，要采用机械和自动控制的手段，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和除湿空调系统、太阳能供热系统以及利用土地作为热泵热源和热汇的空调方式在国外绿色办公建筑中已成为流行的空调方案。

　　2.2.1置换式送风系统

　　置换式送风系统主要有以下几种形式

　　1.背景空调与个人空调相结合的下送风或桌面送风;

　　2.用作全场空调的地板送风;

　　3.置换式顶送顶回系统。第一种形式又可以分为桌面可调球形风口和通过围挡屏静压箱的条缝风口送风2种形式。空调送风通过架空地板送到各工作站。一般每个工作站自带1台将送回风混合的循环小风机，根据个人的习惯和爱好可以调节桌面风口，以达到每个人最为满意的环境状态。工作站带有人体传感器(红外传感器)，当人离开后经延时自动切断风机和工作照明电源。

　　第2种形式可以采用地面送风柱(可带再热)送风和地板送风口送风。如德国法兰克福商业银行的办公室部分就是采用地板送风空调系统。

　　第3种方式是利用喷嘴将空气送到地板附近，通过人体之后从上部灯具回风，起到置换作用，人可以通过遥控器控制风量和风温。

　　下送风先经过人体，将人体周围的污染空气和热湿空气置换掉，提高了通风效率，缩短了“空气龄”。由于下送风只需保证人体周围(标高2m以下)的环境品质，因此减少了空调负荷。

　　2.2.2冷辐射吊顶系统

　　现代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。1998年日本东京竣工的SANKYO本部大厦和德国杜依斯堡的商业促进中心等均采用辐射板与室内吊顶结合的冷辐射吊顶空调方式。冷辐射具有出色的环境品质特性，冷吊顶空调具有良好的节能特性。但是采用冷吊顶系统的建筑有几个问题值得注意：第一，采用冷辐射吊顶的房间窗户必须采取外遮阳措施，以减少太阳辐射对室内冷辐射效果的影响;第二，在我国南方高温高湿地区必须采取一系列技术措施，确保冷辐射吊顶不结露;第三，室内气流组织应仔细考虑，室内空气如果没有一点流速，居住者也会产生不舒适感。

　　2.2.3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广泛采用。该系统虽然起不到节能的作用，却能平衡电网用电负荷，充分利用波谷电能，提高发电效率，对环境负荷降低是有利的。

　　2.2.4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(DEC)和间接蒸发冷却(IEC)。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消耗压缩功，它的COP值比机械制冷大得多，因此，是一种节能环保型绿色空调技术。目前在我国新疆等西部地区的大型工业及商业建筑中得到广泛应用。

　　2.2.5去湿空调系统

　　去湿空调(DesiccantCooling)的原理很简单，室外新风先经过除湿转轮，由其中的固体去湿剂进行去湿处理，然后经过第2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，一般要求控制在60%以下，以防止霉菌的孳生和产生舒适的热环境;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。

　　2.2.6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。原状土在地下约10m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℃。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。目前，这一方式在我国江苏、山东等地已被广泛使用。如朗诗地产在南京、苏州等房产地项目中应用地源热泵空调取得了较好的效果，并且采用BAS系统对系统进行了自控，提高了控制精度和节省了管理费用。

　　2.2.7太阳能供热系统

　　太阳能供热系统是充分利用自然资源太阳能，通过太阳能集热器、将加热水存储于蓄热水箱，利用自控系统控制热源系统，在冬天水温达到设定值45℃时直接供给空调用水，温度不到设定值则通过地源热泵空调再加热后作为空调用水。同时太阳能热水系统也可作为生活热水系统。该系统已在苏州市香溪琴谷别墅中得到了很好的应用。

　　3结论

　　随着社会发展，科技进步，物质生活丰富，精神需求不断提高，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。世界的发展和繁荣与人们开创性的思维和劳动不可分离，以上是本人的一点浅见，不足之处还望指正。

　　【参考文献】

　　[1]中国建筑科学研究院.地源热泵系统工程技术规范.2005版.中国建筑工业出版社

　　[2]电子工业部.空气调节设计手册(第二版).中国建筑工业出版社