綠色節(jié)能論文發(fā)表期刊推薦《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》創(chuàng)刊以來，始終堅持創(chuàng)新性、原則性、學(xué)術(shù)性、探索性、應(yīng)用性及時代性的辦刊方針；以科技引領(lǐng)時代、創(chuàng)新成就未來、應(yīng)用鑄就輝煌為指導(dǎo)思想；以研究科技推動經(jīng)濟社會發(fā)展為重點，為建設(shè)創(chuàng)新型國家服務(wù)為目標。

　　摘要：近年來，中國城鎮(zhèn)化水平和城市建設(shè)總體規(guī)模呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢，每年都新建大量建筑，為了滿足人們對居住環(huán)境和工作環(huán)境的舒適性要求，大都配備了采暖通風(fēng)或空調(diào)設(shè)施，消耗大量的能源，排放大量的溫室氣體和有害氣體，對自然環(huán)境構(gòu)成了嚴重的威脅，是擺在人類面前的重要難題，解決這一難題的一個重要途徑是進行建筑節(jié)能，發(fā)展綠色建筑。本文以某展示中心為例，探討綠色建筑技術(shù)在暖通設(shè)計中應(yīng)用，以尋求一個舒適健康、技術(shù)適用、可持續(xù)發(fā)展和可推廣的方案。

　　關(guān)鍵詞：展示中心,多元通風(fēng),土壤熱泵,節(jié)能技術(shù),綠色建筑

　　1項目概況

　　某展示中心(以下簡稱“展示中心”)總建筑面積為10518m2，其中地下層為4178m2，首層為4322m2，二層為2018m2，建筑實景如圖1所示。展示中心以低碳為目標，按照綠色建筑三星級標準，打造綠色建筑典范。

　　2節(jié)能與能源利用

　　綠色建筑首先關(guān)注的是如何利用能源問題。在建筑能耗中，大約50%～60%用于供暖空調(diào)，因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，是實施綠色建筑的重要保障。展示中心在設(shè)計上結(jié)合泰州地區(qū)的氣候特點，綜合考慮周邊環(huán)境可利用的地?zé)豳Y源情況，采用多項先進實用技術(shù)，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)低碳節(jié)能運行。

　　2.1空調(diào)冷熱源系統(tǒng)

　　展示中心空調(diào)冷熱源系統(tǒng)原理如圖2所示，空調(diào)計算冷負荷為1356kW，熱負荷為1085kW。選用2臺水冷螺桿式熱泵機組，一機二用，夏季供冷，冬季供熱。供冷時，提供7/12℃冷水，單機容量為700kW，耗電量125kW，制冷能效比（COP）5.6，供熱時，提供45/40℃熱水，單機容量為770kW，制熱能效比（COP）4.8，能效等級達到國家一級。設(shè)置兩臺容量為90m3/h閉式冷卻塔，平衡放熱和吸熱季節(jié)波動，穩(wěn)定地源側(cè)土壤溫度，避免土壤出現(xiàn)“熱堆積”現(xiàn)象，實現(xiàn)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)高效和穩(wěn)定運行。

　　空調(diào)冷熱水系統(tǒng)均采用一次泵變流量系統(tǒng)，每臺熱泵機組搭配一臺冷水泵、一臺熱水泵和一臺冷卻水泵，空調(diào)冷熱水泵流量為132m3/h，揚程為280kPa，效率≥80%；地源側(cè)循環(huán)水熱水泵流量為100m3/h，揚程為230kPa，效率≥80%；冷卻塔側(cè)水泵流量為80m3/h，揚程為250kPa，效率≥80%。空調(diào)冷水系統(tǒng)的輸送能效比為0.0164，優(yōu)于“標準”中對水泵輸送能效的要求。

　　2.2變頻調(diào)速技術(shù)

　　“標準”要求通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在部分負荷和部分空間利用時不降低能源利用效率，對此，設(shè)計中充分考慮了空調(diào)負荷的動態(tài)特性，在空調(diào)循環(huán)水泵和空氣處理機組配置變頻調(diào)速電機，使得水泵和風(fēng)柜可以適應(yīng)空調(diào)負荷的變化規(guī)律。當空調(diào)負荷低于峰值負荷時，通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機和水泵的轉(zhuǎn)速，減少送風(fēng)量和水泵循環(huán)流量，明顯地節(jié)省風(fēng)水系統(tǒng)的輸送能耗。

　　2.3熱回收技術(shù)

　　考慮到展示中心人員密度大，所需新風(fēng)量大，新風(fēng)能耗高，在設(shè)計中采用了切實可靠的空氣熱回收措施。在部分空氣處理機組中設(shè)置了新、排風(fēng)全熱交換裝置，利用室內(nèi)空調(diào)排風(fēng)，在夏季對室外高熱高濕新風(fēng)進行預(yù)冷除濕，在冬季對室外低溫干燥新風(fēng)進行預(yù)熱加濕，從而減少新風(fēng)能源消耗，降低空調(diào)冷熱源機組的裝機容量。

　　2.4置換式通風(fēng)技術(shù)

　　“標準”鼓勵采用新型節(jié)能的空氣調(diào)節(jié)方式，因此，展示中心設(shè)計在大空間的空調(diào)場所采用置換送風(fēng)方式，將略低于室內(nèi)人員活動區(qū)溫度的新鮮空氣以很低的速度直接送人人員活動區(qū)，在地板上形成一層空氣湖，當送風(fēng)遇到室內(nèi)的熱源時被加熱，產(chǎn)生向上的對流氣流，形成室內(nèi)空氣運動的主導(dǎo)氣流。排風(fēng)口設(shè)置在房間的頂部，將污濁空氣排出。置換通風(fēng)與傳統(tǒng)混合式通風(fēng)相比，不必考慮消除全室性余熱和不潔空氣，僅需要考慮人員活動區(qū)的余熱和不潔空氣，因此，其能耗僅為全室混合通風(fēng)系統(tǒng)的57%～59%，與此同時，又提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量，人員活動區(qū)的不潔空氣濃度僅為傳統(tǒng)混合式通風(fēng)系統(tǒng)的50%。可見，采用置換通風(fēng)技術(shù)，不僅節(jié)約能耗，并且提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和熱舒適度。

　　2.5多元通風(fēng)技術(shù)

　　針對“標準”中對利用室外新風(fēng)空調(diào)的要求，在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)采用了多元通風(fēng)技術(shù)，這是一種以自然通風(fēng)、機械通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)交互使用來保持滿意的室內(nèi)環(huán)境的空調(diào)技術(shù)。在全空氣系統(tǒng)的新風(fēng)入口及其通路均按全新風(fēng)配置，通過調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥門的開度，實現(xiàn)空調(diào)季節(jié)按最小新風(fēng)運行；過渡季節(jié)利用機械通風(fēng)的方式引入室外新風(fēng)，或通過開啟外窗進行自然通風(fēng)，消除室內(nèi)的余熱，最大限地減少空調(diào)機組的運行時間，減少了空調(diào)運行能耗。圖3模擬了4、5、10和11月份采用自然通風(fēng)和機械通風(fēng)室內(nèi)逐時溫度。統(tǒng)計分析表明，室內(nèi)溫度低于3℃且高于15℃的時間為1320h，超過總工作時間的90%以上，其中，極個別房間在少數(shù)時間內(nèi)溫度高于30℃，在過渡季節(jié)室溫高于30℃的總時間數(shù)為11h，多在中午13:00前后，此時室外溫度在27℃左右，可加大機械通風(fēng)風(fēng)量，消除室內(nèi)余熱；室溫低于15℃的時間有95%以上分布在20:00～8:00，該時間段不屬于工作時間，不考慮人體舒適度要求。因此，在過渡季節(jié)，關(guān)停熱泵機組，室內(nèi)基本上可滿足熱舒適性要求。

　　2.6可再生能源

　　展示中心采用土壤源熱泵技術(shù)為冬季熱源，年提供采暖空調(diào)熱量24萬kWh，土壤熱泵承擔100%采暖空調(diào)負荷。土壤源熱泵是一種利用地球表面淺層地?zé)豳Y源進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其工作原理如圖4所示，通過將傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器延伸至土壤地下，使其與淺層巖土進行熱交換，冬季從土壤里提取的熱量，轉(zhuǎn)移到建筑物室內(nèi)供暖，同時儲存冷能，以備夏用；夏季又從土壤里提取的冷量，轉(zhuǎn)移到建筑物室內(nèi)供冷，同時儲存熱能，以備冬季使用。這種儲存于地表淺層的能源可以無限循環(huán)使用，是一種典型的綠色能源和可再生能源形式，是綠色建筑技術(shù)的具體體現(xiàn)。

　　此外，在展示中心的玻璃廊道天窗設(shè)置水噴霧系統(tǒng)，把玻璃表面溫度降至28～29℃，同時吸收了部分太陽輻射熱，明顯地降低玻璃廊道的空調(diào)冷負荷。

　　3室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

　　根據(jù)不同房間、區(qū)域劃分不同的空調(diào)系統(tǒng)，每個房間或空調(diào)區(qū)域均可個別調(diào)節(jié)，使房間內(nèi)的空氣溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)滿足設(shè)計要求。外墻、內(nèi)墻、屋頂和外窗的傳熱系數(shù)分別為0.80、2.0、0.63、0.44和2.0W/(m2·K)，門窗采用氣密性良好的斷熱型塑鋼窗框高透低輻射中空Low－E玻璃，從而避免圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或表面出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。設(shè)計新風(fēng)量如表2所示，新風(fēng)采氣口和室內(nèi)排風(fēng)口的水平距離均大于10m，保證建筑物吸入的空氣為室外新鮮空氣。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置過濾器過濾空氣塵埃，室內(nèi)人員密集場所，設(shè)置二氧化碳濃度監(jiān)測系統(tǒng)，可根據(jù)濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)量。上述所有舉措，既保證了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量舒適、健康，又節(jié)能環(huán)保，是綠色建筑的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　4能耗分析

　　建筑能耗分析是進行建筑節(jié)能診斷的必要手段［8］。為了比較設(shè)計采用空調(diào)方案與傳統(tǒng)空調(diào)方案的能耗，在設(shè)計建筑的基礎(chǔ)上分別定義兩種工況，分別命名為方案一和方案二，方案一已在2.1～2.6詳細描述。方案二冷熱源采用冷水機組+燃氣熱水鍋爐；風(fēng)機、水泵與性能與方案一相同，但控制方式不同，采用定流量控制；空調(diào)房間的排風(fēng)系統(tǒng)未考慮熱回收裝置，大空間空調(diào)采用全室性混合通風(fēng)方式，全年空調(diào)和機械通風(fēng)。冷水機組能效比（COP）為4.2，新風(fēng)全熱回收器回收效率為0.7，鍋爐效率為0.9，電力生產(chǎn)和輸送綜合效率為0.5，鍋爐燃氣量折算成電能，各方案空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)逐月累計耗電量如圖5所示（采暖月份因制冷耗電極少，予以忽略；同樣，制冷月份忽略采暖耗電），方案一全年耗電總量254000kWh，方案二全年耗電總量621600kWh，方案一比方案二節(jié)能59%。綠色建筑要求“建筑設(shè)計總能耗低于國家和地方節(jié)能標準規(guī)定值的80%”，綜上所述，僅作空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化后，已達到目標節(jié)能率的75%。

　　總之，展示中心的暖通系統(tǒng)并沒有運用非常復(fù)雜的新技術(shù)，而是通過采用使用合適、低成本的技術(shù)——土壤源熱泵、變頻調(diào)速、空氣熱回收、置換通風(fēng)和多元通風(fēng)等技術(shù)。不僅所耗能源大為減少，而且通風(fēng)帶來了健康效應(yīng)。低碳環(huán)保是可持續(xù)建筑發(fā)展的方向，本項目的設(shè)計完全在《綠色建筑評價標準》的指導(dǎo)下展開，空調(diào)系統(tǒng)也經(jīng)歷了一段供冷和供暖期的運行考驗，節(jié)能效果明顯，為今后我國綠色建筑設(shè)計提供了參考和借鑒。

　　參考文獻

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