智能城市中绿色建筑与暖通空调设计分析

张 剑

（天尚设计集团有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

暖通空调的设计和优化可以有效地解决气候和能源问题，甚至对经济发展也有间接的促进作用[1]。这种方式是完全符合智能城市核心理念的，可以促进智能城市的发展。而这一措施的实施对全面实现智能化城市，构建节约型社会，提高生态环境的质量等都有非常大的促进和推动作用。

1 智能城市中绿色建筑与暖通空调设计原则

1.1 智能化原则

智能城市的发展过程中具备高效性特点，同时绿色建筑暖通空调的设计还需要与相关管控体系进行完美的结合，实现全面的管控和智能化操作。绿色建筑与暖通空调设计是为了更好地实现暖通空调的操作便捷和高效运转，需要对暖通空调的能耗、运行状态以及相关的信息进行监测，并在此基础上建立起空调内部体系的监控和内部感应、信息获取体系，来实现对暖通空调运行信息的有效管理，以便操作人员可以实现高效的管理和控制。

1.2 节能环保化原则

在建设智能化城市的过程中，节能环保是基本特点和原则，并且这个原则在智能城市的建造过程中被广泛的应用，在暖通空调的设计和建设中也要充分体现这一原则，降低暖通空调的能源消耗，保障暖通空调的使用对环境不会产生污染。暖通空调的节能环保化原则是需要对暖通空调供暖、制冷、除湿功能中进行节能环保设计，保障暖通空调在运行中可以尽可能低的消耗能源，减少污染，保护环境[2]。

1.3 技术性原则

技术性原则是绿色建筑暖通空调设计的基础，技术性原则主要是通过技术的改进和创新以及新技术的使用来提高暖通空调系统中的节能环保性能，并且还要保障暖通空调系统运行的稳定性和可靠性。在暖通空调的绿色智能设计中应该按照技术性原则来进行设计，这样不仅可以让我们更加清楚地了解到暖通空调系统在运行中能源的消耗情况，同时还可以检测出系统在运行中哪些部分出现了问题和故障，方便管理人员可以及时地对故障地方进行排查和维修，以此来保障暖通空调系统的正常运行。

2 智能城市中绿色建筑暖通空调的设计建议

2.1 太阳能节能技术智能化应用

太阳能是一种可再生能源，其应用范围非常广。在绿色城市与暖通空调的设计中也可以充分地发挥出太阳能节能技术，可以通过智能化循环和集热器控制系统来实现太阳能到热能的转换，在暖通空调中加以利用，实现空调的供暖设计[3]。另外，在阴雨天气，智能化系统可能没有办法取得丰富的太阳能量，这时，绿色建筑与暖通空调中的能源转换系统可以直接把太阳能能量的使用模式调整成为燃气使用模式，通过这2种模式的转换来为居民提供热能。如图1所示，太阳能空调系统和蓄能技术进行结合来实现暖通空调的运行。在太阳能吸收式制冷方面，主要是依靠发生器、蒸发器、冷凝器以及吸收器来共同作用。在这个吸收式制冷方法中主要是通过不同沸点的工作物质来实现制冷作用。例如以高沸点为吸收剂，低沸点为制冷剂。

图1 太阳能空调系统

2.2 地源热泵技术智能化应用

在智能城市发展中使用可再生能源是智能城市发展的重要方法，而可再生资源中地热泵技术的应用范围和应用频率也是非常高的，这种技术在暖通空调的设计中，满足空调的供暖、制冷作用。地热泵技术是利用一部分电能把低位热能转化成为高位热能，建立起内部的热泵空调体系，以此来实现采暖效果。在寒冷的冬天，智能化的地源热泵技术可以把地下的热能引入到地上，并通过技术的运转来为居民提供热能。相反的，在夏季，地源热泵技术可以将地上的热能传播到地下，实现能量的循环，以此来为人们提供制冷作用。在绿色城市与暖通空调的设计中可以充分地利用地源热泵技术来提高建筑中居民们的居住质量。

热泵循环性能系数，可以通过以下公式来计算：

式中：ξ—性能系数；ε—制冷系数；ε=Qo/P；P—压缩机耗费的补偿功率；另外，Qo和Qk分别代表了系统从低温环境中吸收的能量和向高温中释放的能量。

2.3 冰蓄冷系统技术智能化应用

在智能城市中绿色建筑与暖通空调设计时还可以使用冰蓄冷系统技术；此项技术可以大大地降低建筑物体本身需要的能量，提高建筑物体的使用效益和经济效益。冰蓄冷系统技术的智能化设计主要是把夜间的冷能量积累起来，在白天使用电量比较多的时候把积累的冷能量释放出来，以此来降低暖通空调在制冷方面的能源消耗[4]，如图2所示。这种技术的智能化可以在很大程度上降低暖通空调中能源消耗的速度，实现全天的能源循环，在白天积累的高热能量通过暖通空调来实施供暖，实现暖通空调的能源消耗。

如图2所示，其中，tM是指蓄冷剂的相变温度，一般情况下主要以水为蓄冷剂，tM=0℃；tr是指蓄冷过程中制冷机的进水温度；ts主要是指系统供水的温度，也就是蓄冷过程中制冷机的出水温度；te是蓄冷过程汇总制冷机的蒸发温度；Δt1是蓄冷剂相变温度和蓄冷槽中载冷剂的平均温差；换句话说是蓄冰槽的传热温差；Δt2是制冷机进出口温差；Δt3是制冷机的出水温度和蒸发温度之间的差距；表示的是制冷机蒸发侧的传热性能。

图2 蓄冷过程简化分析模型示意图

图2中各个温度之间有着一定的关系，而这些关系可以更好地实现冰蓄冷系统如：

以上公式中（1）～（3）是对不同的温度差之间的定义，（4）是对温度差之间的等恒关系的定义。而这些公式是冰蓄冷系统正常运转的基础。首先，Δt3制冷机蒸发侧的传热性是不能根据其他的参数来变化的；其次，蓄冷过程中传热能力不能受到系统流量变化的影响，在此基础上才可以保障冰蓄冷系统的正常运转。

2.4 暖通空调设计中的智能优化应用

在绿色建筑中应用暖通空调智能化系统，主要采取的是对空调排量的控制和调节的方法。如通过VAV系统和BA系统的联合来实现智能化的管控，并对暖通空调的供暖、制冷时新风的排量进行控制和调节，在改善室内空气的基础上来减少暖通的能源消耗。另外，暖通空调的设计需要通过智能系统对能量消耗的需求量进行设定，在空调的运行中智能系统会对能源消耗的速度进行控制，使空调运转所消耗的能量保持在设定的范围中[5]。此外，在调整暖通空调的整体效能时，要尽可能地减少一些不必要的能源消耗，可以通过对暖通空调中的系统和参数设计来实现控制，提高暖通空调的整体运行效率，提高智能化的管控，从而降低暖通空调在使用过程中能源的消耗[6]。

2.5 暖通空调系统中的热回收应用

在暖通空调系统设计中也可以进行热回收系统的应用，这种方式可以有效地对资源进行控制，在暖通空调系统的运转过程中也会释放出大量的热气体，这些热气体如果排放到空气中会产生一定的污染和浪费，因此如果对这些热气体进行回收利用，通过热回收系统来处理这些热气体，并让这些热气体转换成暖通空调系统中的热能量，成为暖通空调释放热能中的一部分，以便为人们提供冬季所需要的供暖热量。而这种方式不仅可以实现热回收利用，同时还可以实现节能环保，让绿色城市和暖通空调设计可以更好的为人们提供便利，从而促进智能城市的发展。

3 结论

智能城市的发展离不开暖通空调的智能化设计，而绿色建筑中暖通空调的智能化设计不仅为使用者提供了方便，同时还实现了对生态环境的保护，实现节能减排以及能源的回收和利用，为生态环境的可持续发展提供便利。基于此，该文对智能城市中绿色建筑和暖通空调设计进行了分析和探讨。旨在为智能城市中绿色建筑与暖通空调设计提出一些可行性的建议，以此来促进智能城市的快速发展。