智能城市中綠色建筑與暖通空調設計分析

張 劍

（天尚設計集團有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

暖通空調的設計和優化可以有效地解決氣候和能源問題，甚至對經濟發展也有間接的促進作用[1]。這種方式是完全符合智能城市核心理念的，可以促進智能城市的發展。而這一措施的實施對全面實現智能化城市，構建節約型社會，提高生態環境的質量等都有非常大的促進和推動作用。

1 智能城市中綠色建筑與暖通空調設計原則

1.1 智能化原則

智能城市的發展過程中具備高效性特點，同時綠色建筑暖通空調的設計還需要與相關管控體系進行完美的結合，實現全面的管控和智能化操作。綠色建筑與暖通空調設計是為了更好地實現暖通空調的操作便捷和高效運轉，需要對暖通空調的能耗、運行狀態以及相關的信息進行監測，并在此基礎上建立起空調內部體系的監控和內部感應、信息獲取體系，來實現對暖通空調運行信息的有效管理，以便操作人員可以實現高效的管理和控制。

1.2 節能環保化原則

在建設智能化城市的過程中，節能環保是基本特點和原則，并且這個原則在智能城市的建造過程中被廣泛的應用，在暖通空調的設計和建設中也要充分體現這一原則，降低暖通空調的能源消耗，保障暖通空調的使用對環境不會產生污染。暖通空調的節能環保化原則是需要對暖通空調供暖、制冷、除濕功能中進行節能環保設計，保障暖通空調在運行中可以盡可能低的消耗能源，減少污染，保護環境[2]。

1.3 技術性原則

技術性原則是綠色建筑暖通空調設計的基礎，技術性原則主要是通過技術的改進和創新以及新技術的使用來提高暖通空調系統中的節能環保性能，并且還要保障暖通空調系統運行的穩定性和可靠性。在暖通空調的綠色智能設計中應該按照技術性原則來進行設計，這樣不僅可以讓我們更加清楚地了解到暖通空調系統在運行中能源的消耗情況，同時還可以檢測出系統在運行中哪些部分出現了問題和故障，方便管理人員可以及時地對故障地方進行排查和維修，以此來保障暖通空調系統的正常運行。

2 智能城市中綠色建筑暖通空調的設計建議

2.1 太陽能節能技術智能化應用

太陽能是一種可再生能源，其應用范圍非常廣。在綠色城市與暖通空調的設計中也可以充分地發揮出太陽能節能技術，可以通過智能化循環和集熱器控制系統來實現太陽能到熱能的轉換，在暖通空調中加以利用，實現空調的供暖設計[3]。另外，在陰雨天氣，智能化系統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中的能源轉換系統可以直接把太陽能能量的使用模式調整成為燃氣使用模式，通過這2種模式的轉換來為居民提供熱能。如圖1所示，太陽能空調系統和蓄能技術進行結合來實現暖通空調的運行。在太陽能吸收式制冷方面，主要是依靠發生器、蒸發器、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的工作物質來實現制冷作用。例如以高沸點為吸收劑，低沸點為制冷劑。

圖1 太陽能空調系統

2.2 地源熱泵技術智能化應用

在智能城市發展中使用可再生能源是智能城市發展的重要方法，而可再生資源中地熱泵技術的應用范圍和應用頻率也是非常高的，這種技術在暖通空調的設計中，滿足空調的供暖、制冷作用。地熱泵技術是利用一部分電能把低位熱能轉化成為高位熱能，建立起內部的熱泵空調體系，以此來實現采暖效果。在寒冷的冬天，智能化的地源熱泵技術可以把地下的熱能引入到地上，并通過技術的運轉來為居民提供熱能。相反的，在夏季，地源熱泵技術可以將地上的熱能傳播到地下，實現能量的循環，以此來為人們提供制冷作用。在綠色城市與暖通空調的設計中可以充分地利用地源熱泵技術來提高建筑中居民們的居住質量。

熱泵循環性能系數，可以通過以下公式來計算：

式中：ξ—性能系數；ε—制冷系數；ε=Qo/P；P—壓縮機耗費的補償功率；另外，Qo和Qk分別代表了系統從低溫環境中吸收的能量和向高溫中釋放的能量。

2.3 冰蓄冷系統技術智能化應用

在智能城市中綠色建筑與暖通空調設計時還可以使用冰蓄冷系統技術；此項技術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濟效益。冰蓄冷系統技術的智能化設計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在制冷方面的能源消耗[4]，如圖2所示。這種技術的智能化可以在很大程度上降低暖通空調中能源消耗的速度，實現全天的能源循環，在白天積累的高熱能量通過暖通空調來實施供暖，實現暖通空調的能源消耗。

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的進水溫度；ts主要是指系統供水的溫度，也就是蓄冷過程中制冷機的出水溫度；te是蓄冷過程匯總制冷機的蒸發溫度；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是制冷機進出口溫差；Δt3是制冷機的出水溫度和蒸發溫度之間的差距；表示的是制冷機蒸發側的傳熱性能。

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系，而這些關系可以更好地實現冰蓄冷系統如：

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系的定義。而這些公式是冰蓄冷系統正常運轉的基礎。首先，Δt3制冷機蒸發側的傳熱性是不能根據其他的參數來變化的；其次，蓄冷過程中傳熱能力不能受到系統流量變化的影響，在此基礎上才可以保障冰蓄冷系統的正常運轉。

2.4 暖通空調設計中的智能優化應用

在綠色建筑中應用暖通空調智能化系統，主要采取的是對空調排量的控制和調節的方法。如通過VAV系統和BA系統的聯合來實現智能化的管控，并對暖通空調的供暖、制冷時新風的排量進行控制和調節，在改善室內空氣的基礎上來減少暖通的能源消耗。另外，暖通空調的設計需要通過智能系統對能量消耗的需求量進行設定，在空調的運行中智能系統會對能源消耗的速度進行控制，使空調運轉所消耗的能量保持在設定的范圍中[5]。此外，在調整暖通空調的整體效能時，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中的系統和參數設計來實現控制，提高暖通空調的整體運行效率，提高智能化的管控，從而降低暖通空調在使用過程中能源的消耗[6]。

2.5 暖通空調系統中的熱回收應用

在暖通空調系統設計中也可以進行熱回收系統的應用，這種方式可以有效地對資源進行控制，在暖通空調系統的運轉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生一定的污染和浪費，因此如果對這些熱氣體進行回收利用，通過熱回收系統來處理這些熱氣體，并讓這些熱氣體轉換成暖通空調系統中的熱能量，成為暖通空調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現熱回收利用，同時還可以實現節能環保，讓綠色城市和暖通空調設計可以更好的為人們提供便利，從而促進智能城市的發展。

3 結論

智能城市的發展離不開暖通空調的智能化設計，而綠色建筑中暖通空調的智能化設計不僅為使用者提供了方便，同時還實現了對生態環境的保護，實現節能減排以及能源的回收和利用，為生態環境的可持續發展提供便利。基于此，該文對智能城市中綠色建筑和暖通空調設計進行了分析和探討。旨在為智能城市中綠色建筑與暖通空調設計提出一些可行性的建議，以此來促進智能城市的快速發展。