所屬欄目:智能科學(xué)技術(shù)論文 發(fā)布日期:2012-11-20 09:06 熱度:
摘要:隨著我國的大型建筑的發(fā)展,而大型建筑物內(nèi)的空氣需要保持一定的溫度濕度、清潔度。所以對大型建筑物內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備的設(shè)置要求較高。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分,暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計對于降低建筑物的能耗有著重要的作用。
關(guān)鍵詞:大空間,建筑,暖通空調(diào),設(shè)計,節(jié)能
0、引言
隨著社會的進步,人民對生活質(zhì)量的追求使得大空間建筑越來越多,對于這些大空間建筑的環(huán)境設(shè)備也要求在健康、舒適,以及能源有效利用等方面更趨合理,并不斷完善。現(xiàn)代建筑的必要組成部分暖通空調(diào)領(lǐng)域也已經(jīng)受到這種趨勢的影響,暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能正引起暖通空調(diào)設(shè)計者的注意,研究大空間暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與節(jié)能,具有很強的現(xiàn)實意義。
1、大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的難點
1.1 高大空間建筑防火難度大,對采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的要求更高。例如,大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內(nèi)布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發(fā)電機房、空調(diào)機房和汽車庫等一些危險性較大的空間。這方面應(yīng)在設(shè)計中有所體現(xiàn)。
1.2 大空間建筑往往高度較大,這將加重采暖系統(tǒng)的垂向失調(diào),同時由于系統(tǒng)水靜壓力較大,直接影響到室外管網(wǎng)的水力工況,其系統(tǒng)的形式及與室外管網(wǎng)的連接與多層建筑有較大差異。
1.3 是高大空間建筑設(shè)計往往需要有單獨的熱源,以滿足空調(diào)、采暖、制冷、熱水供應(yīng)等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因,有些大空間建筑需要在地下室內(nèi)或屋頂上設(shè)置鍋爐房。從目前發(fā)展趨熱來看,這種設(shè)計方式越來越多,這使得大空間建筑的熱源設(shè)計變得更為復(fù)雜。
1.4 大空間建筑的空調(diào)設(shè)計氣流組織因溫度梯度較大,需采用合理的送風(fēng)方式。上送下回方式為從頂棚送風(fēng)下部回風(fēng),現(xiàn)工程多采用可調(diào)節(jié)風(fēng)量和射程的風(fēng)口,提高冬季的送風(fēng)風(fēng)速;側(cè)送下回方式送風(fēng)口高度大多在3米左右,需要結(jié)合建筑裝修設(shè)計布置風(fēng)口位置以達到室內(nèi)美觀,同時需要精確的空調(diào)氣流組織計算。
2、大空間建筑的特征
2.1 使用特征
現(xiàn)今大空間建筑,除古典音樂廳、大劇院、會堂等只具備有限的功能外,都有多功能要求,如體育運動、雜技、演劇、音樂會、展示會,因而要設(shè)置臨時舞臺、活動座椅等裝備。不僅對空調(diào)帶來多種環(huán)境要求,而且由于這些裝備的存在也影響空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置。此外對空調(diào)系統(tǒng)的控制要求有相當(dāng)?shù)撵`活性。這就使得應(yīng)對空調(diào)系統(tǒng)負荷的分配以及冷熱源的配置都作相應(yīng)的考慮。
2.2空間尺度的特征
2.2.1大空間的特征之一是高度高。普通體育館、音樂廳、劇場高度為10~20m之間;室內(nèi)棒球場為 30~50m;高層建筑的中庭高度達 100m 以上。這是形成溫度梯度的主要原因。
2.2.2大空間的外墻面積與地板面積之比較大;辦公樓建筑標(biāo)準(zhǔn)層為 0.2~0.3m²/m²,而大空間可能為 1m²/m²,這就形成了外界界面對室內(nèi)空間的自然對流影響較大,冬季易在四周造成下降冷氣流。
2.3 居留區(qū)的特征
由于大空間建筑高度大,室內(nèi)體積亦遠較正常建筑為大,大型劇場體積可能為1~2 萬m³,中型體育場可能為 5~8 萬m³,大型體育場可能為十幾萬到數(shù)十萬m³。而其室內(nèi)人員比較密集,每 m²約 1~2 人(除體育館中心比賽場地),因而人均體積(氣積注)顯然就不相同(體育館>10m³/人,劇場 7~8m³/人),當(dāng)然不同于辦公樓的標(biāo)準(zhǔn)層(人員密度為 0.1~0.2人/m²)。人均體積大,從衛(wèi)生角度看是好的,可采用較小的換氣次數(shù)。
3、節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計思路
3.1 方案設(shè)計
現(xiàn)在非常流行的空調(diào)設(shè)計方案是:在低能耗,高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的前提下,風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)以及去濕空調(diào)系統(tǒng)。為了平衡高層辦公樓中設(shè)備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應(yīng)結(jié)合置換式送風(fēng),將新風(fēng)采用下送風(fēng)方式送入室內(nèi),既保證室內(nèi)空氣品質(zhì),又保證良好的室內(nèi)熱環(huán)境。而采用空調(diào)去濕方案,首先可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì);其次采用去濕保證了綠色建筑對室內(nèi)濕度控制在 60%以下的要求。
3.2 蒸發(fā)冷卻技術(shù)
蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù),包括間接蒸發(fā)冷卻(IEC)和直接蒸發(fā)冷卻(DEC)。該系統(tǒng)采用水作為制冷劑,實現(xiàn)空調(diào)運行對環(huán)境無污染,另外,蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的COP 值比機械制冷大得多,且它的制冷不消耗壓縮功能,它是一種節(jié)能環(huán)保型綠色空調(diào)技術(shù)。
3.3 具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)
新風(fēng)的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發(fā)性有害物質(zhì)造成室內(nèi)空氣污染。因此,綠色建筑中的暖通空調(diào)應(yīng)該具備良好的通風(fēng)系統(tǒng),實現(xiàn)合理的自然通風(fēng),因為新風(fēng)在室內(nèi)的流動對健康是必不可少的。
3.4 免費供冷空調(diào)系統(tǒng)
免費供冷(FREE COOLING)技術(shù)通過水系統(tǒng)來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷,是一種節(jié)能降耗的系統(tǒng)形式。免費供冷的實現(xiàn)方式是:當(dāng)室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關(guān)閉冷水機組, 以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷,提供建筑空調(diào)所需要的冷負荷。在空調(diào)系統(tǒng)中,冷水機組的能耗占有極高的比例,如用冷卻塔供冷技術(shù)可少開或不開冷水機組,其節(jié)能效率將會是顯著的。
3.5 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調(diào)方式。土壤是一種很適宜的熱源,其溫度適宜、穩(wěn)定,蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定,不需要其他輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實現(xiàn)冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的 COP 值可達 4.0 以上。對于采用深井回灌方式的水源熱泵,由于地下水抽出后經(jīng)過換熱器回灌至地下,屬全封閉方式。因此不使用任何水資源,也不會污染地下水源。
36 冷熱源及空調(diào)水系統(tǒng)
常規(guī)的冷熱源,電力型或熱力型(如燃氣)的壓縮式制冷機(或熱泵)、吸收式制冷機、直燃式冷熱水機組均可用于大空間建筑。從供冷供熱的角度出發(fā)應(yīng)該考慮:當(dāng)所在地區(qū)已有足夠規(guī)模的區(qū)域供冷供熱設(shè)施時,可利用其裝置提供冷熱量;在供冷供熱的基本方式上應(yīng)盡可能采用熱泵和蓄冷蓄熱技術(shù);在有些場合燃氣機熱泵也是十分合理的能源方式。
4、空調(diào)自動控制系統(tǒng)
4.1 制冷機房控制
自動檢測冷卻水供回水溫度:自動檢測制冷機、冷卻塔的運行狀態(tài)、故障報警并根據(jù)測量值計算系統(tǒng)冷負荷,以實現(xiàn)制冷機運行臺數(shù)的最優(yōu)控制。根據(jù)冷水供回水壓力,自動調(diào)節(jié)冷水供回水管間旁通閥的開度,以保證管網(wǎng)的壓差和流量平衡。
4.2 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)
自動檢測各機組回風(fēng)口(新風(fēng))溫度,各機組盤管回水管上的回水溫度,實現(xiàn)防凍保護:各機組防火閥的狀態(tài),并實現(xiàn)與送風(fēng)機連鎖:各機組送風(fēng)機前后壓差狀態(tài),實現(xiàn)風(fēng)機故障報警。根據(jù)送風(fēng)溫度及設(shè)定值,自動調(diào)節(jié)各機組管回水閥開度,以保證房間溫度達到設(shè)定值。
5、回風(fēng)系統(tǒng)
一般采用一次回風(fēng)系統(tǒng),即在集中處理空氣過程中,室內(nèi)回風(fēng)和室外新風(fēng)混合后,經(jīng)過表冷器冷卻降濕后,直接送入建筑內(nèi)部或加熱后再送入建筑內(nèi)部。在教堂底下一層設(shè)有兩臺排風(fēng)排煙風(fēng)機, 總排風(fēng)排煙量為80000m³/h。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50015-2006,內(nèi)部的的排煙量以 60m³/h·m²換氣標(biāo)準(zhǔn)計算,折合 12 次/h 換氣標(biāo)準(zhǔn)計算。設(shè)兩臺排煙風(fēng)機其中一臺為變頻,平時可根據(jù)季節(jié)變化,選擇開啟臺數(shù)。發(fā)生火災(zāi)需要排煙時,兩臺風(fēng)機全部切換到最大排煙狀態(tài)。
6、水管固定支架的受力計算
從熱源出來的空調(diào)冷熱水總環(huán)管直徑大、長度長,局部區(qū)域的水平長度達到100m,故需考慮補償措施,通過計算,在該直管道上需設(shè)置補償量為 70mm 的波紋補償器,并在其兩端設(shè)置固定支架和導(dǎo)向支架。由于總環(huán)管均需安裝在地下室梁下,所以需詳細計算固定支架受力,然后提交給結(jié)構(gòu)專業(yè),對安裝固定支架的梁進行校核。固定支架所受水平荷載中,僅內(nèi)壓產(chǎn)生的推力就相當(dāng)大,在此工程中,系統(tǒng)工作壓力為 1.0MPa,以 DN60的水平干管為例,經(jīng)計算內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力為 441026N,再加上活動支架的摩擦反力、補償器的彈性反力,固定支架總的受力約為531000N。
7、結(jié)束語
隨著社會的進步,人民對生活質(zhì)量的追求使得大空間建筑越來越多,對于這些大空間建筑的環(huán)境設(shè)備也要求在健康、舒適,以及能源有效利用等方面更趨合理,并不斷完善。因此,暖通空調(diào)設(shè)備如何適應(yīng)這種需要也是現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計中值得注意和探討的問題。此外,由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分,所以進行暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計對于降低建筑物的能耗有著重要的作用。此外這還關(guān)系到國家能源安全、資源消耗和環(huán)境污染是關(guān)系國計民生和國家可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè),因此,暖通空調(diào)設(shè)計的從業(yè)人員應(yīng)給予足夠的重視。
文章標(biāo)題:淺談大空間建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計
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