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土木工程智能结构体系的研究与发展

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摘要:暖通空调及给排水是实现现代建筑使用功能的必要设施,也是建筑使用过程中能源消耗、能量的转换核心,因此按照绿色建筑节能与环保标准,需要在暖通空调及给排水的设计和施工中采取措施,从机电设备选型、建筑结构与各个功能系统的布局、新型节能技术与理念应用以及可再生能源使用等方面,实现建筑能耗优化。本文首先介绍了绿色建筑节能理念以及暖通空调和给排水节能技术,进而详细分析了建筑相关系统设计与安装过程中节能技术的应用。

关键词:暖通空调;给排水;节能技术;优化设计;绿色建筑

引言:

绿色建筑在施工技术、材料应用以及建筑能耗控制方面均有明确要求,在工程的设计、施工以及运转中都需要采取相应措施,才能让各项指标达到绿色建筑的建设标准。而暖通空调与给排水系统直接参与了建筑使用过程中的能源和水资源使用,因此对建筑节能有关键影响。

一、绿色建筑节能理念

绿色建筑的建造理念不仅关注施工工艺、建筑材料的环保特性,还致力于降低建筑全寿命周期能源和资源消耗。首先,在设计过程中,会根据使用要求、环境特征以及相关节能技术标准,合理的安排建筑整体布局和结构设计,以便充分利用自然通风与光照条件,减少室内照明以及通风设施的能耗。其次,绿色建筑的施工技术应用也有别于普通建筑,例如采用装配式施工技术和利用可循环使用的钢材等做为主要材料等。而绿色建筑的管理和维护同样注重节能技术应用,通过智能化或自动化监控系统,实现对照明、暖通空调等系统的精确控制,或者在绿化和清洁工作中循环利用雨水等,从而减少不必要的能耗。

二、暖通空调及给排水节能途径

建筑室内环境调节以及给排水系统主导了其和环境之间的能量、资源转换,其中供暖和空调系统在不同季节通过能量等转化,将建筑内部温湿度控制在体感舒适范围[1]。通风系统控制着建筑与环境之间的空气交换,因此暖通空调系统对于建筑能耗有直接影响。而给排水系统在建筑使用中主导了水资源的消耗,供水系统设计的合理性、雨水以及生活废水处理方式,都對建筑实际耗水量以及周边环境中水资源的安全有很大影响。所以实现绿色建筑的暖通空调及给排水非常重要,常见的有以下途径:

(一)可再生能源和原材料的使用

推进绿色建筑工程建设的目的是使资源与能源得到合理使用。因此在暖通空调及给排水系统的施工和使用中,尽量使用可以再生和循环利用的材料与能源,是实现节能减排的重要途径。首先,优先考虑利用自然环境条件优势,通过门窗结构布局优化,实现自然通风并充分利用自然光。其次,在采暖、热水供应以及空调制冷等设备的能源供应方面,可以直接或间接使用太阳能、地热等,降低对煤炭、石油等传统能源的依赖。

(二)节能型机电设备应用

建筑给排水以及暖通空调系统中有大量机电设备,包括了空调机等大功率设备,这些设备的功耗、性能以及运行状态都会极大的影响建筑能耗。此外优先选用应用了最新节能技术的设备,例如太阳能地热供暖、有蓄冷功能的空调机组等,虽然成本相对较高,但是其使用周期内所节约的能源完全可以弥补这部分额外投资。

(三)降低建筑对不可再生能源与资源的依赖

由于暖通空调及给排水系统的应用意在维持舒适健康的室内环境,因此在绿色建筑的设计中利用节能技术,降低建筑对不可再生能源与资源的依赖,同样是非常有效的节能途径。首先,在实现对自然通风与光照条件充分利用的基础上,还可以强化建筑维护结构的保温隔热性能,使用绿色节能材料降低建筑内外环境之间的热量交换,从而达到减少供暖与制冷需求的目的[2]。

三、暖通空调与给排水系统常用节能措施

(一)机电设备的选型

机电设备是完成能量转换、维持通风与给排水系统正常运转的核心,因此应在设备选型环节充分考虑节能需要。首先,在设计过程中要对建筑供暖、制冷以及通风等方面的负荷进行精确计算,根据气象条件、空间大小以及室内温湿度要求等,计算所需热量、冷量以及供水压力等,从而选择相应的空调机组、给排水水泵以及通风机械设备,以确保相关设备在最佳工况下运行[3]。其次,在设备性能方面,应优先选择具备智能化或自动化控制系统的设备,以便在使用过程中自动根据环境调节需要控制设备运行参数,实现对环境温湿度等参数的动态调节,减少空调等设备不必要的能耗。

(二)优化系统和建筑结构与布局

给排水、暖通系统的结构以及建筑整体布局对能耗有很大影响,因此优化设计也是必不可少的节能手段。首先大型建筑的给水系统为了保证所有区域的供水压力,往往导致多数供水节点超压,体现为给水流量超出使用需求,不仅不利于节水,还会因压力不稳产生噪音并冲击破坏管道的密封材料。而通过在管道中配置减压阀以及优化供水系统结构,就可以实现水压均匀且满足所有用户需要。最后在排水系统中增加雨水、废水回收与循环利用系统,将屋面雨水以及盥洗用废水进行收集处理,进而经由专用管道引入卫生间以及绿化灌溉系统再次利用。

(三)新型节能技术的应用

由于绿色建筑施工与节能需求的不断增长,相关领域的新技术不断面世,因此在暖通空调与给排水系统中,应重视新技术的应用。首先蓄冷蓄热技术目前已经比较成熟,应在空调与供暖系统中加以运用[4]。从而在空调与供热低谷时段充分发挥设备潜能,将能量转换为热量或冷量进行储存,保障高峰时段的制冷与供热需要。其次可以采用热泵系统或太阳能实现室内温度调节,降低电能以及煤炭等资源的消耗。

四、结束语

暖通空调与给排水系统对绿色建筑的节能起到了关键作用,因此在其设计与机电设备安装过程中,应从建筑全寿命周期视角对相关方案进行评估,优先选择可再生能源做为系统能量来源,并尽量应用最新的节能技术实现对水、电等资源的优化利用。

参考文献:

[1]陈业桂. 绿色建筑的暖通空调设计节能与优化措施[J]. 工业c, 2016, 6(8):00080-00081.

[2]胡滨, 沈高林. 绿色建筑在暖通空调及给排水方面的节能措施[J]. 丝路视野, 2017(16):123-123.

[3]华清松. 绿色建筑的暖通空调设计节能与优化措施[J]. 科学与财富, 2017(11):266-266.

[4]李晓芳. 绿色建筑的暖通空调设计节能与优化措施[J]. 居舍, 2018(31):113.

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