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        節(jié)能減排理念下綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法研究

        2023-09-01 04:33:07李小勇
        佛山陶瓷 2023年8期
        關(guān)鍵詞:暖通空調(diào)優(yōu)化設(shè)計節(jié)能

        李小勇

        摘 要:為控制建筑暖通空調(diào)的碳排放,以天水大劇院建筑為例,對綠色建筑暖通空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化方法展開研究。設(shè)計暖通空調(diào)水系統(tǒng)水源泵技術(shù)參數(shù),優(yōu)化節(jié)能減排理念下的空調(diào)水系統(tǒng);采用30個~35個2 m2~2.5 m2的自動監(jiān)測和感應(yīng)開啟風(fēng)扇,通過在頂部安裝排風(fēng)裝置的方式,實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)部環(huán)境通風(fēng)散熱的設(shè)計。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果證明:該方法不僅實(shí)現(xiàn)建筑暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計,還有效控制暖通空調(diào)在投入使用后的碳排放,滿足建筑的綠色建設(shè)與發(fā)展需求。

        關(guān)鍵詞:節(jié)能減排理念;通風(fēng)散熱;優(yōu)化設(shè)計;節(jié)能;暖通空調(diào)

        1 前言

        在環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的大背景下,建筑暖通空調(diào)的綠色、節(jié)能發(fā)展需求日益強(qiáng)烈。因此,將綠色、節(jié)能、環(huán)保等思想引入建筑工程建設(shè)工作中,是十分有意義的工作[1]。2019年,國內(nèi)建成的建筑面積超過640億m2,隨著群體對建筑環(huán)保建設(shè)需求的增加,建筑面積正以每年40億m2速度增加。在建造過程中,為滿足建設(shè)施工需求,施工方會在建設(shè)中耗費(fèi)大量的不可再生能源,排出一定量粉塵氣體與污水,對綠色建筑的發(fā)展起到抑制作用[2]。暖通空調(diào)運(yùn)行耗能占建筑整體耗能的40%以上,參照我國綠色建筑評估標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)文件可知,暖通空調(diào)的高耗能問題已經(jīng)不符合建筑的綠色運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)。為落實(shí)此項(xiàng)工作,本文以天水大劇院建筑為例,將節(jié)能減排理念作為背景,對綠色建筑暖通空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化方法展開設(shè)計,助力建筑行業(yè)發(fā)展。

        2工程概況

        為實(shí)現(xiàn)對綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計,在開展相關(guān)研究前,對優(yōu)化對象的基本情況進(jìn)行概述[3]。安排技術(shù)人員與本次研究試點(diǎn)工程的運(yùn)營管理方進(jìn)行交涉,總結(jié)該建筑的基本情況內(nèi)容如上表1所示。

        本工程為一級負(fù)荷用戶(考慮到本項(xiàng)目在當(dāng)?shù)氐闹匾裕m當(dāng)提高了負(fù)荷等級),第二類防雷建筑物。市政為本項(xiàng)目提供雙路(雙回路)10 kV電源,本建筑內(nèi)地下一層設(shè)10/0.4kV變電所1座。本項(xiàng)目設(shè)有自備應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組,在地下二層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房1座。

        3綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

        3.1節(jié)能減排理念下空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化

        為實(shí)現(xiàn)對綠色建筑暖通空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計,應(yīng)在開展相關(guān)工作前,將節(jié)能減排理念作為依據(jù),從空調(diào)水系統(tǒng)入手,展開如下設(shè)計。

        應(yīng)明確其中的水系統(tǒng)采用一級泵雙管制設(shè)計方案,其中水泵與一體化自控裝置集成,實(shí)現(xiàn)對暖通空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控,確保空調(diào)水系統(tǒng)的回水溫度在7℃~12℃范圍內(nèi),供水溫度在45℃~50℃范圍內(nèi)。在優(yōu)化過程中,以最小運(yùn)行成本收益最大和節(jié)能減排為目標(biāo),構(gòu)建目標(biāo)函數(shù),公式為:

        3.2建筑內(nèi)部環(huán)境通風(fēng)散熱設(shè)計

        完成上述內(nèi)容設(shè)計后,優(yōu)化建筑內(nèi)部環(huán)境的通風(fēng)散熱環(huán)境。應(yīng)明確所選的工程項(xiàng)目整體采用大面積的玻璃屋頂,除水平方向的隔熱、吸音、遮陽等組合結(jié)構(gòu)外,仍有大面積的透明玻璃采光頂,有明顯的屋頂熱量聚集作用。

        通過測量可知,夏季建筑頂部的累計溫度達(dá)到70℃~80℃。在建筑頂部每間隔5 m~10 m,安裝溫度傳感器,如果其中任意溫度傳感器檢測到的溫度>50℃,或者任何輻射熱量傳感器檢測到熱輻射照度>1 kW/m2,則頂部將開啟天窗、排氣扇進(jìn)行通風(fēng)和散熱,降低建筑內(nèi)部環(huán)境的溫度。當(dāng)溫度感應(yīng)器的感知溫度下降到40℃時,自動關(guān)閉風(fēng)扇關(guān)掉,使用電動天窗自然通風(fēng),達(dá)到暖通節(jié)能設(shè)計目的。在溫度傳感器的感知溫度<30℃時,自動關(guān)閉電動天窗,防止空調(diào)能量消耗。

        3.3綠色建筑暖通空調(diào)出水溫度節(jié)能控制

        當(dāng)夏季溫度較高時,設(shè)定暖通空調(diào)出水溫度在6℃~8℃;當(dāng)夏季溫度較低時,設(shè)定水溫度在9℃~11℃;處于夏季過渡季節(jié)時,設(shè)計水溫度在11℃~13℃。在供冷階段,蒸發(fā)器供水溫度每提升1℃,則機(jī)組節(jié)能約3%。對冬季暖通空調(diào)出水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,實(shí)現(xiàn)對綠色建筑暖通空調(diào)出水溫度節(jié)能控制。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),引入PID控制,PID控制結(jié)構(gòu)如圖2。

        根據(jù)上述PID控制結(jié)構(gòu),設(shè)計暖通空調(diào)出水溫度節(jié)能控制算法,公式為:

        4節(jié)能效果分析

        建立暖通空調(diào)與數(shù)據(jù)采集儀器間通信聯(lián)系,實(shí)時采集暖通空調(diào)運(yùn)行工況。布置傳感器規(guī)格與參數(shù)如表3:

        上述設(shè)計后,使用傳感器采集綠色建筑暖通空調(diào)運(yùn)行參數(shù),統(tǒng)計優(yōu)化前與優(yōu)化后的能耗,結(jié)果如圖3。

        圖3可以看出,優(yōu)化后綠色建筑暖通空調(diào)耗能小于優(yōu)化前綠色建筑暖通空調(diào)耗能,說明設(shè)計優(yōu)化方法在實(shí)際應(yīng)用起到較好節(jié)能效果。

        對優(yōu)化前與優(yōu)化后綠色建筑暖通空調(diào)的減排效益對比分析,應(yīng)明確優(yōu)化前的建筑暖通空調(diào)在投入使用后,其能源消耗類別包括電力與天然氣,而優(yōu)化后的建筑暖通空調(diào)在投入后,能源消耗類別只有電力,無天然氣消耗。對比建筑暖通空調(diào)減排效益,統(tǒng)計結(jié)果如下表4。

        從表4可以看出,優(yōu)化后綠色建筑暖通空調(diào)減排量為145.86t,優(yōu)化后建筑能源消耗顯著少于優(yōu)化前的建筑暖通空調(diào)能源消耗。得到如下結(jié)論:本文提出節(jié)能減排理念下綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法在實(shí)際應(yīng)用中效果良好,該方法不僅實(shí)現(xiàn)建筑暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計,還有效控制暖通空調(diào)在投入使用后的碳排放,滿足建筑綠色建設(shè)與發(fā)展需求。

        5結(jié)論

        自現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展以來,建筑行業(yè)發(fā)展越發(fā)迅速,盡管建筑行業(yè)的發(fā)展一定程度帶動行業(yè)收益,但建成投入使用后的建筑能耗問題,成為阻礙產(chǎn)業(yè)建設(shè)與行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要原因之一。本文通過空調(diào)水系統(tǒng)與風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、建筑內(nèi)部環(huán)境通風(fēng)散熱設(shè)計、綠色建筑出水溫度節(jié)能控制,完成節(jié)能減排理念下綠色建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法的研究。檢驗(yàn)證明,可在降低建筑暖通空調(diào)能耗基礎(chǔ)上,減少空調(diào)運(yùn)行碳排放,實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”發(fā)展目標(biāo)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]邢國新.基于IPSO-Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗預(yù)測方法[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2022,41(04):91-94.

        [2]劉偉,李懷,黃巍,劉學(xué)良,等.基于TRNSYS模擬的某近零能耗辦公樓暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化配置分析[J].建筑科學(xué),2022,38(04):158-168.

        [3]續(xù)晨,汪洪,王巍翔,等.暖通空調(diào)聯(lián)合站房運(yùn)行診斷與節(jié)能改造淺析——以武漢某工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目為例[J].建設(shè)科技,2022(Z1):55-59+63.

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