智能城市中綠色建筑與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)分析

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)施對全面實(shí)現(xiàn)智能化城市，構(gòu)建節(jié)約型社會，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，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)的使用對環(huán)境不會產(chǎn)生污染。暖通空調(diào)的節(jié)能環(huán)保化原則是需要對暖通空調(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，同時還可以檢測出系統(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地對故障地方進(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，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）是對不同的溫度差之間的定義，（4）是對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，并對暖通空調(diào)的供暖、制冷時新風(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)會對能源消耗的速度進(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，要盡可能地減少一些不必要的能源消耗，可以通過對暖通空調(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)過程中也會釋放出大量的熱氣體，這些熱氣體如果排放到空氣中會產(chǎn)生一定的污染和浪費(fèi)，因此如果對這些熱氣體進(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，同時還實(shí)現(xiàn)了對生態(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。