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        智能城市中綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)分析

        2020-06-19 08:52:10
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年6期
        關(guān)鍵詞:暖通空調(diào)智能化

        張 劍

        (天尚設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310000)

        0 引言

        暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化可以有效地解決氣候和能源問題,甚至對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有間接的促進(jìn)作用[1]。這種方式是完全符合智能城市核心理念的,可以促進(jìn)智能城市的發(fā)展。而這一措施的實(shí)施對(duì)全面實(shí)現(xiàn)智能化城市,構(gòu)建節(jié)約型社會(huì),提高生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量等都有非常大的促進(jìn)和推動(dòng)作用。

        1 智能城市中綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則

        1.1 智能化原則

        智能城市的發(fā)展過程中具備高效性特點(diǎn),同時(shí)綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)還需要與相關(guān)管控體系進(jìn)行完美的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)全面的管控和智能化操作。綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是為了更好地實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的操作便捷和高效運(yùn)轉(zhuǎn),需要對(duì)暖通空調(diào)的能耗、運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè),并在此基礎(chǔ)上建立起空調(diào)內(nèi)部體系的監(jiān)控和內(nèi)部感應(yīng)、信息獲取體系,來實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)運(yùn)行信息的有效管理,以便操作人員可以實(shí)現(xiàn)高效的管理和控制。

        1.2 節(jié)能環(huán)?;瓌t

        在建設(shè)智能化城市的過程中,節(jié)能環(huán)保是基本特點(diǎn)和原則,并且這個(gè)原則在智能城市的建造過程中被廣泛的應(yīng)用,在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中也要充分體現(xiàn)這一原則,降低暖通空調(diào)的能源消耗,保障暖通空調(diào)的使用對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。暖通空調(diào)的節(jié)能環(huán)?;瓌t是需要對(duì)暖通空調(diào)供暖、制冷、除濕功能中進(jìn)行節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì),保障暖通空調(diào)在運(yùn)行中可以盡可能低的消耗能源,減少污染,保護(hù)環(huán)境[2]。

        1.3 技術(shù)性原則

        技術(shù)性原則是綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),技術(shù)性原則主要是通過技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新以及新技術(shù)的使用來提高暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能環(huán)保性能,并且還要保障暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。在暖通空調(diào)的綠色智能設(shè)計(jì)中應(yīng)該按照技術(shù)性原則來進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣不僅可以讓我們更加清楚地了解到暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中能源的消耗情況,同時(shí)還可以檢測(cè)出系統(tǒng)在運(yùn)行中哪些部分出現(xiàn)了問題和故障,方便管理人員可以及時(shí)地對(duì)故障地方進(jìn)行排查和維修,以此來保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

        2 智能城市中綠色建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)建議

        2.1 太陽能節(jié)能技術(shù)智能化應(yīng)用

        太陽能是一種可再生能源,其應(yīng)用范圍非常廣。在綠色城市與暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中也可以充分地發(fā)揮出太陽能節(jié)能技術(shù),可以通過智能化循環(huán)和集熱器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)太陽能到熱能的轉(zhuǎn)換,在暖通空調(diào)中加以利用,實(shí)現(xiàn)空調(diào)的供暖設(shè)計(jì)[3]。另外,在陰雨天氣,智能化系統(tǒng)可能沒有辦法取得豐富的太陽能量,這時(shí),綠色建筑與暖通空調(diào)中的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以直接把太陽能能量的使用模式調(diào)整成為燃?xì)馐褂媚J?,通過這2種模式的轉(zhuǎn)換來為居民提供熱能。如圖1所示,太陽能空調(diào)系統(tǒng)和蓄能技術(shù)進(jìn)行結(jié)合來實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的運(yùn)行。在太陽能吸收式制冷方面,主要是依靠發(fā)生器、蒸發(fā)器、冷凝器以及吸收器來共同作用。在這個(gè)吸收式制冷方法中主要是通過不同沸點(diǎn)的工作物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)制冷作用。例如以高沸點(diǎn)為吸收劑,低沸點(diǎn)為制冷劑。

        圖1 太陽能空調(diào)系統(tǒng)

        2.2 地源熱泵技術(shù)智能化應(yīng)用

        在智能城市發(fā)展中使用可再生能源是智能城市發(fā)展的重要方法,而可再生資源中地?zé)岜眉夹g(shù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用頻率也是非常高的,這種技術(shù)在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中,滿足空調(diào)的供暖、制冷作用。地?zé)岜眉夹g(shù)是利用一部分電能把低位熱能轉(zhuǎn)化成為高位熱能,建立起內(nèi)部的熱泵空調(diào)體系,以此來實(shí)現(xiàn)采暖效果。在寒冷的冬天,智能化的地源熱泵技術(shù)可以把地下的熱能引入到地上,并通過技術(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)來為居民提供熱能。相反的,在夏季,地源熱泵技術(shù)可以將地上的熱能傳播到地下,實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán),以此來為人們提供制冷作用。在綠色城市與暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中可以充分地利用地源熱泵技術(shù)來提高建筑中居民們的居住質(zhì)量。

        熱泵循環(huán)性能系數(shù),可以通過以下公式來計(jì)算:

        式中:ξ—性能系數(shù);ε—制冷系數(shù);ε=Qo/P;P—壓縮機(jī)耗費(fèi)的補(bǔ)償功率;另外,Qo和Qk分別代表了系統(tǒng)從低溫環(huán)境中吸收的能量和向高溫中釋放的能量。

        2.3 冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)智能化應(yīng)用

        在智能城市中綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)還可以使用冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù);此項(xiàng)技術(shù)可以大大地降低建筑物體本身需要的能量,提高建筑物體的使用效益和經(jīng)濟(jì)效益。冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)的智能化設(shè)計(jì)主要是把夜間的冷能量積累起來,在白天使用電量比較多的時(shí)候把積累的冷能量釋放出來,以此來降低暖通空調(diào)在制冷方面的能源消耗[4],如圖2所示。這種技術(shù)的智能化可以在很大程度上降低暖通空調(diào)中能源消耗的速度,實(shí)現(xiàn)全天的能源循環(huán),在白天積累的高熱能量通過暖通空調(diào)來實(shí)施供暖,實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的能源消耗。

        如圖2所示,其中,tM是指蓄冷劑的相變溫度,一般情況下主要以水為蓄冷劑,tM=0℃;tr是指蓄冷過程中制冷機(jī)的進(jìn)水溫度;ts主要是指系統(tǒng)供水的溫度,也就是蓄冷過程中制冷機(jī)的出水溫度;te是蓄冷過程匯總制冷機(jī)的蒸發(fā)溫度;Δt1是蓄冷劑相變溫度和蓄冷槽中載冷劑的平均溫差;換句話說是蓄冰槽的傳熱溫差;Δt2是制冷機(jī)進(jìn)出口溫差;Δt3是制冷機(jī)的出水溫度和蒸發(fā)溫度之間的差距;表示的是制冷機(jī)蒸發(fā)側(cè)的傳熱性能。

        圖2 蓄冷過程簡化分析模型示意圖

        圖2中各個(gè)溫度之間有著一定的關(guān)系,而這些關(guān)系可以更好地實(shí)現(xiàn)冰蓄冷系統(tǒng)如:

        以上公式中(1)~(3)是對(duì)不同的溫度差之間的定義,(4)是對(duì)溫度差之間的等恒關(guān)系的定義。而這些公式是冰蓄冷系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。首先,Δt3制冷機(jī)蒸發(fā)側(cè)的傳熱性是不能根據(jù)其他的參數(shù)來變化的;其次,蓄冷過程中傳熱能力不能受到系統(tǒng)流量變化的影響,在此基礎(chǔ)上才可以保障冰蓄冷系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        2.4 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的智能優(yōu)化應(yīng)用

        在綠色建筑中應(yīng)用暖通空調(diào)智能化系統(tǒng),主要采取的是對(duì)空調(diào)排量的控制和調(diào)節(jié)的方法。如通過VAV系統(tǒng)和BA系統(tǒng)的聯(lián)合來實(shí)現(xiàn)智能化的管控,并對(duì)暖通空調(diào)的供暖、制冷時(shí)新風(fēng)的排量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),在改善室內(nèi)空氣的基礎(chǔ)上來減少暖通的能源消耗。另外,暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)需要通過智能系統(tǒng)對(duì)能量消耗的需求量進(jìn)行設(shè)定,在空調(diào)的運(yùn)行中智能系統(tǒng)會(huì)對(duì)能源消耗的速度進(jìn)行控制,使空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的能量保持在設(shè)定的范圍中[5]。此外,在調(diào)整暖通空調(diào)的整體效能時(shí),要盡可能地減少一些不必要的能源消耗,可以通過對(duì)暖通空調(diào)中的系統(tǒng)和參數(shù)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)控制,提高暖通空調(diào)的整體運(yùn)行效率,提高智能化的管控,從而降低暖通空調(diào)在使用過程中能源的消耗[6]。

        2.5 暖通空調(diào)系統(tǒng)中的熱回收應(yīng)用

        在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也可以進(jìn)行熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用,這種方式可以有效地對(duì)資源進(jìn)行控制,在暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也會(huì)釋放出大量的熱氣體,這些熱氣體如果排放到空氣中會(huì)產(chǎn)生一定的污染和浪費(fèi),因此如果對(duì)這些熱氣體進(jìn)行回收利用,通過熱回收系統(tǒng)來處理這些熱氣體,并讓這些熱氣體轉(zhuǎn)換成暖通空調(diào)系統(tǒng)中的熱能量,成為暖通空調(diào)釋放熱能中的一部分,以便為人們提供冬季所需要的供暖熱量。而這種方式不僅可以實(shí)現(xiàn)熱回收利用,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,讓綠色城市和暖通空調(diào)設(shè)計(jì)可以更好的為人們提供便利,從而促進(jìn)智能城市的發(fā)展。

        3 結(jié)論

        智能城市的發(fā)展離不開暖通空調(diào)的智能化設(shè)計(jì),而綠色建筑中暖通空調(diào)的智能化設(shè)計(jì)不僅為使用者提供了方便,同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù),實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排以及能源的回收和利用,為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供便利?;诖?,該文對(duì)智能城市中綠色建筑和暖通空調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討。旨在為智能城市中綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)提出一些可行性的建議,以此來促進(jìn)智能城市的快速發(fā)展。

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