智慧城市中绿色建筑及暖通空调设计研究

刘旭峰， 陈力， 蒙飞， 陈勇

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司）

1 智慧城市与绿色建筑的概念简述

1.1 智慧城市

智慧城市在我国是一个全新的概念，它是指将先进科学技术应用到城市规划、建设和管理之中而形成的一种新型城市化发展模式，是实现人、社会和自然之间协调发展的重要途径。信息通信技术、互联网、物联网等新信息技术在城市规划管理中的应用推动了“智慧城市”的出现。相关人员在此基础上以计算机技术、控制技术为核心，通过对各种信息资源进行有效整合而形成的新型城市规划管理模式，也被称为智慧城市管理体系，该体系具有明显的数字化特征，通过数字化手段实现对信息资源的收集、存储、处理、分析和利用，达到优化资源配置、提升城市管理效率、增强城市综合竞争力的目的。

1.2 绿色建筑

绿色建筑指的是在满足人们生活质量需求基础上，以节约能源消耗以及减少环境污染为目的，采用一系列可持续发展理念建设而成的一类建筑物，是人类在建筑实践中追求与自然和谐相处的产物。作为一种新的建筑设计理念，绿色建筑建设的主要目的在于通过对环境和资源进行合理有效的利用，达到人与自然和谐相处。若要站在智慧城市的角度上来说，绿色建筑已经成为建筑行业的发展方向之一。

2 绿色建筑与暖通空调在智慧城市中的设计原则

2.1 智能化原则

就目前情况来看，智慧城市在不断发展中已经展现出较强的高效性特征，而智能化是推动智慧城市进一步发展与建设的重要力量，相关人员在加强智慧城市、绿色建筑、暖通空调的建设中应时刻遵循智能化原则，并将其始终摆在首要位置上。通常情况下，智慧城市的智能化主要显现在门禁管理、一卡通停车制度、自动化安全监控系统、楼宇自动化控制系统、智慧社区、智慧环保、智慧交通等几方面，这些设备和系统的智能化应用不仅大大提高了智慧城市绿色建筑的管理效率和质量，还能为楼内用户营造一个安全舒适的工作和生活氛围，增强用户的个人体验。

在暖通空调的智能化管理中，可通过能量消耗系统对目标暖通空调进行二十四小时不间断监控，从而明确该暖通空调的能量消耗情况。技术人员也可以利用该系统和其监测到的相关数据信息对暖通空调的运行风速等进行有效管理与控制，从而利用绿色建筑与暖通空调的智能性提升整个智慧城市建设的能源节能性能[1]。

2.2 节能化原则

节能化原则是相关人员在智慧城市建设时必须遵循的基础性原则，该原则在暖通空调中的设计主要体现在以下几个方面：暖通空调能源消耗量的降低、可再生能源在暖通空调中的使用、暖通空调节能排放系统等。此外，在暖通空调的实际设计与建造过程中，若能将节能化原则与智能化原则结合起来，将相关工艺或技术融入暖通空调的送风、取暖、制冷、除湿等环节的建设与管理中，势必会加强对该暖通空调运行各个环节能源消耗的合理控制，从而大大减少该空调的能源消耗。

2.3 技术性原则

绿色建筑与暖通空调设计与实际建设的技术性原则要求相关人员在开展实际工作中，必须要加大对各种工艺和技术的使用力度，在保质保量完成工作任务的同时，尽可能提升绿色建筑与暖通空调的运行稳定性和可靠性。不仅如此，技术性原则还是实现绿色建筑与暖通空调智能性与节能性的基础。

3 绿色建筑与暖通空调在智慧城市中的具体设计分析

3.1 太阳能节能技术的应用

为了推动绿色建筑、暖通空调与智慧城市建设的进一步融合，在实际工作中可以借助太阳能节能技术。众所周知，太阳能作为一种可再生能源，目前已被广泛应用于我国各个行业和领域中，其在建筑行业中的应用效果最为显著。

在暖通空调的设计和使用方面，技术人员可以在暖通空调中安置具有较高自动化和智能化的集热器或循环控制系统，该系统既能对太阳能进行有效收集和存储，又能将这些太阳能自动转化为热能，为绿色建筑提供其运行所需的热能。若遇到该系统无法收集太阳能的阴雨天气，暖通空调就会自动切换为燃气模式，持续为目标绿色建筑提供热量[2]。

3.2 地源热泵技术的应用

地源热泵技术在绿色建筑与暖通空调中的有效应用已经成为我国能源可持续发展战略的重要组成部分，并且随着国家对节能减排工作重视程度的不断提升，这也为地源热泵技术在建筑行业的推广普及提供了良好机遇。

具体来说，地源热泵技术指的是通过将地下埋设于土壤中的能量转化装置所产生的热量实现建筑物供热及制冷需求的一种新型高效节能环保系统，其能够充分利用自然界取之不尽用之不竭的浅层地温能资源。技术人员和绿色建筑施工人员可以利用地下埋管系统将热能从一处区域传输至另一区域并利用其自身高效的换热能力实现制冷或制热功能的一种新型供暖和空调方式，其中包括地下水回灌式、空气源热泵以及土壤源热泵等多种类型。

3.3 冰蓄冷系统技术的应用

冰蓄冷系统技术指的是把太阳能、地热能等低品位能量转化为高品位冷能储存在蓄冰装置中，通过冷冻或蒸发方式将低温热量释放出来供空调使用。或是将建筑物中存储有大量冷量的空调水进行冷冻，并通过蓄冰装置对其储存的低温冷量进行回收利用。这种方法可以在不影响用户正常使用空调系统的情况下，有效降低空调系统的能耗，具有较好的节能效果和经济效益。

技术人员在利用该技术对暖通空调进行设计时，首先要分析不同建筑类型的需求特点及要求，然后根据实际需要选择合适的空调形式以及制冷机组容量；其次要合理确定制冷系统与设备选型，包括压缩机型式、蒸发器型式、冷凝器型式、节流器型式及控制系统方案等；最后要优化系统运行控制，确保空调机组安全稳定地运行。

3.4 暖通空调的低温增焓系统

就目前情况来看，低温环境下的暖通空调在运转过程中主要会出现三个问题。第一，空调系统的回气压力会随着所处环境温度的降低而降低，而回气压力的降低也会进一步导致暖通空调内部的制冷剂吸气比容出现增加和提高的趋势，系统制冷剂在这一作用的推动下会减少相应的流量，最终导致整个空调的供热能力与制热量呈现出下降的趋势。第二，暖通空调的系统压比与系统回气压力之间成反比关系，即系统压比会随着系统回气压力的降低而增大，系统压比的升高会提高空调的排气温度，从而阻碍空调系统的润滑油发挥作用，不仅会导致润滑油性能的下降，严重时还会对整个暖通空调的运行产生消极影响。第三，若暖通空调的侧换热器在室外结霜，也会影响换热器的正常工作，从而对暖通空调的制热与供热起到阻碍作用[3]。

因此，为了减少或避免上述情况的发生，使暖通空调能够迎合绿色建筑与智慧城市建设的需求，技术人员应加强对暖通空调的设计与研究，为其增设低温增焓系统。由于低温增焓系统原理复杂，压缩机需要经济器或者闪蒸器辅助才能实现制冷剂运行，制冷剂经外界降温后，会被喷气增晗压缩机冲入压缩腔内，由此冷却压缩腔中的原气体，以实现暖通空调排气温度下降。为了确保喷气增焓压缩机能够正常稳定的发挥作用，就必须要做好其日常维护管理工作。采用喷气增晗压缩机，既可以增强小型家用空调制热和供热能力，也可在一定范围内有效地控制排气温度，大大降低或者避免故障，提升压缩机及整体空调运行的安全性和稳定性。

3.5 暖通空调设计的智能化应用

暖通空调设计的智能化应用主要借助以VAV系统和BA联网技术为主的各类技术手段，这些智能化技术不仅能对暖通空调的新风量、送风静压等进行有效控制，还能在此基础上实现对周边环境和空气质量的改善。

一方面，要想实现对暖通空调能量消耗的管理与控制，技术人员可使用具有高度智能化特征的定量化模拟系统，并由此推动暖通空调、绿色建筑与自然环境的融合与协调发展；另一方面，技术人员还应在原有基础上想办法增强暖通空调的整体性能，尽可能减少或避免相关能源或资源的不必要消耗或浪费[4]。

3.6 热回收应用

暖通空调热回收应用技术是指在建筑围护结构中的各个部位，对建筑物所需的热量进行吸收、转换和存储，以达到降低室内温度或调节室内环境温湿度的目的。具体包括：利用空气源热泵机组将室内空气与室外新鲜空气交换后产生的冷热源（即新风）送入到建筑物内；采用热泵机组向建筑物内部供给生活热水等。通过合理选择使用各种不同类型的冷热电联产系统，使其既能满足人们舒适宜人的居住环境要求，又可取得可观的节能效果。

而对于智慧城市与绿色建筑来说，暖通空调的热回收应用不仅能解决传统空调带来的能源浪费问题，而且还能够实现建筑节能减排目标。技术人员在运用热回收技术进行相关作业时，要考虑实际工程条件和具体需求，并结合当地气候特点、地理状况以及经济水平确定热回收方式及其运行模式，这样才能充分发挥该技术的优势作用。首先要了解热回收装置的工作原理，其次要根据实际需求设计出符合当地气候条件的适宜的热回收设备。同时，还要从多方面入手提高热回收技术的可靠性与稳定性，并做好各项安全保障措施，这样才可以充分发挥热回收技术的作用。

4 结语

综上所述，加强绿色建筑与暖通空调的建设目前已成为推动智慧城市建设的重要抓手，但在实际建设与运行中还存在诸多问题。因此，相关技术人员和施工人员应及时转变自己的传统观念和思维，通过各种手段加强对智慧城市的认识和了解，并站在全局视角下重新审视绿色建筑与暖通空调的设计工作。这样才能提供高质量服务，提升整个行业和社会的经济效益、社会效益与生态效益。