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關鍵詞:數據中心 節能減排 熱管散熱 ECO模式 模塊化數據中心
中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)12(b)-0125-02
互聯網數據中心(Internet Data Center,IDC)是一種擁有完善的設備(包括高速IP接入、超強的網絡安全、安全可靠的機房環境等)、專業化的管理和應用級服務的互聯網數據平臺。與傳統電信機房相比,其主要特點是服務器、存儲和網絡設備眾多且集中,需要大量的集中供電。數據顯示,2009年我國通信行業年電耗量已達290億kWh 以上,而空調耗電則達100億kWh以上,通信行業成為未來節能減排的重要行業。
數據中心能耗主要集中在服務器設備、制冷設備方面,空調用電占機房總用電量的30~50%。數據中心的高能耗不僅帶來運營成本的急劇攀升,而且產生沉重的碳排量負擔[1-2]。如何利用各種管理、技術措施降低數據中心的能耗,已經成為當務之急。
該文針對目前普遍存在的數據中心高密度機房能耗過高問題,結合數據中心節能減排技術,分別從服務器設備節能、空調設備節能、電源設備節能等方面進行研究[3],以達到機房建設綠色環保、節能減排的目的,同時提高運營商的IT運維水平,以支撐網絡業務的快速增長。
1 服務器節能技術
目前,服務器節能技術方案包括服務器芯片及配件節能、基礎架構級節能和系統級節能。服務器芯片級節能技術主要包括CPU功耗控制、CPU頻率調整、芯片級冷卻技術和專用低功耗部件等。基礎架構級節能主要包括存儲制冷、高效率電源、水冷及液態金屬制冷機柜和智能溫控風扇等。在系統級節能的技術中,可以基于負載情況動態調整系統狀態、實施部分節點或者部件的休眠,根據各進程能耗的不同對CPU任務隊列進行調整,根據能耗進行進程及作業級遷移等。
Performance Level和PowerCap(功耗封頂)是服務器節能方案經常采用的節能技術,其中Performance Level通過設置系統的性能級別,控制CPU的工作狀態,從而實現服務器節能,該技術無需布置BMC網,實施相對簡單,技術適用性極高,能夠有效對所有x86服務器進行節電。PowerCap是服務器BMC(Baseboard Management Controller,基板管理控制器)卡提供的一個功能,通過設置該服務器最高的能耗值來限定整機的功耗,該技術可控制度高且靈活,控制程度更精細,數據精準度達到100%。在實際應用中,服務器節電采用何種控制方式,取決于服務器本身條件。
通過在不同操作系統下針對不同廠家、不同類型的服務器進行實際節能測試,采用Performance Level節能技術,服務器平均可節約功耗87W/h,平均節電比例為16.17%。采用PowerCap節能技術,服務器平均可節約功耗64W/h;平均可節電比例14%。
2 空調系統節能技術
傳統的機房空調節能主要包括采用變頻技術、提高冷水機組運行效率、采用節能環保型制冷劑、充分利用自然冷源(室外新風)等方式[6]。如前所述,服務器是空調或新風系統最終服務的對象,其發熱量降低能夠減少空調及新風的能耗需求。基于此,該文提出一種基于服務器散熱系統定制化的空調節能技術[7],通過有效減少服務器散發到數據中心的發熱量,達到提升數據中心環境溫度和空調系統節能減排的目的。
(1)熱管水冷散熱系統。
該方案將熱管技術應用在服務器散熱系統,充分利用熱管的高效導熱性能,將服務器內部器件產生的熱量傳遞到冷水板,在冷水板中與流動的冷水進行換熱,最后由冷水板中的冷水將熱量排出數據中心。本方案可以有效消除服務器的熱島效應,降低數據中心空調系統的制冷壓力。同時,通過與冷卻塔免費供冷、室外新風量冷卻等技術有機結合,能夠充分利用室外自然冷源,從而到達到空調系統節能的目的。
熱管水冷散熱系統應用方案如圖1所示,整套系統包括熱管固定板、熱管、水冷板和管道等。其中,水冷板裝配在服務器機架外,這樣既可以利用冷卻水高效的冷卻性能,又可以使冷卻水不進入服務器機架,保證服務器運行的安全性。
經過實際測試,當數據環境溫度為25℃、水冷板進水溫度為25℃、水冷板進水流量為0.5L/min時,與采用風扇散熱的服務器相比,兩個CPU溫度最高分別降低38℃和31℃。當水溫從25℃提高至30℃時,CPU溫度分別提高了5℃和4℃,但仍比傳統風扇散熱系統的服務器CPU溫度要低很多。
服務器工作溫度降低,能夠有效消除熱島效應,數據中心空調制冷的壓力也大大降低,按照空調機組蒸發溫度每提高 1℃,機組節能2%計算,空調系統能夠達到不錯的節能效果。
(2)冷卻塔免費供冷。
冷卻塔免費供冷技術是室外自然冷源的一種利用方式。在高溫季節時,冷卻塔可以用來制備冷水機組的冷卻水;當室外空氣溫度降低、滿足免費供冷要求的時,可以關閉冷水機組,通過閥門調節讓冷卻塔直接制備冷水送入服務器水冷板,對熱管蒸發端進行制冷。一般地,按照冷卻塔工藝與冷卻效果,冷卻塔的出水溫度比室外空氣的濕球溫度高3℃,即還存在比室外空氣的干球溫度更低的可能,同時考慮水冷空調系統的制冷效果優于風冷空調系統,因此,冷卻塔免費供冷技術有較高的節能效果。
(3)新風冷卻系統。
服務器散熱系統中熱管主要偏重于將服務器CPU產生的熱量以及少部分其他部件產生的熱量帶走,因此,在高溫季節,數據中心仍需開啟機房空調來保持較低的環境溫度。而在冷季或者過渡季節,當室外溫度低于室內機房溫度時,理論上即可將室外較低溫度的新風送至室內,帶走室內負荷后再由排風機排出機房。此時,可以考慮將機房空調直接關閉,盡最大量地利用自然免費冷源,從而達到節能的目的。新風的直接引入會對機房環境造成影響,在做新風直接引入系統的同時需要考慮機房溫度、濕度、潔凈度等問題。
3 服務器電源系統節能技術
傳統數據中心中供電系統構架一般是由市電、變配電系統、柴油發電機組系統、樓層配電系統、交流不間斷電源系統、交流列頭柜和設備機架電源組成[8]。該文在不改變傳統供電系統結構的基礎上,對數據中心的UPS主機運行模式進行調整,將傳統UPS的雙變換在線工作模式更改為ECO經濟運行模式。綠色休眠在線UPS技術(ECO模式)是在市電正常情況下通過靜態旁路給負載供電,只有在市電斷電情況下才切換到電池逆變模式,通過減少UPS主機整流濾波和逆變環節來實現電源系統的節能減排,其技術應用方案如圖2所示,與傳統雙變換在線式UPS系統相比,綠色休眠在線UPS系統節能效果突出。
運行效率高:現有UPS主機采用ECO運行模式,UPS主機效率在98%以上,且UPS主機的運行效率與UPS主機負載率無關。
可靠性高:市電停電時,由蓄電池組通過逆變器為IT設備提供電源,逆變器切換時間小于10ms。
電源質量:靜態旁路正常供電時UPS輸入、輸出電源質量包括:電流、電壓、頻率等均滿足服務器電源模塊輸入要求。
目前,UPS主機ECO運行模式能夠在市電正常時,由UPS主機旁路為IT設備提供交流電。但是,為了保證市電斷電時轉換開關切換時間滿足IT設備需求,UPS主機整流濾波電路和逆變器電路需要時刻處于待機狀態,因此存在電能損耗問題。
4 單元模塊化建設方案
數據中心基礎設施的模塊化建設是近年來一個非常熱門的話題。在新型綠色數據中心建設方面,可以采用單元模塊化建設方案。按照最初的定義,模塊化數據中心(Modular Data Center,MDC)把整個數據中心場地分為若干獨立區域,各區域的規模、功率負載、配置等均按照統一標準進行設計,數據中心的擴展隨著業務需求的不斷增加由一個模塊擴展到另一個模塊[9]。隨著集裝箱數據中心的出現,MDC也用來描述集裝箱數據中心。然而,目前國內的地理環境不具備部署集裝箱的條件,因此,越來越多的客戶開始嘗試采用開放式機架構成模塊化模組,將送風單元、配電單元與機柜整合后構成標準的模塊化數據中心模組,按照業務需求進行分階段部署。
數據中心采用模塊化建設,可以大大提高數據中心的可用性、靈活性以及降低成本,其中降低成本方面包括降低初始投資成本、降低非能源的運營成本和降低能源成本。就節能減排而言,數據中心采用模塊化建設方案,可以按照現有的IT需求規劃基礎設施,并根據IT需求的增長添加新的組件,這種方式使用戶只需為所需的設備提供配電和制冷,因此節約的電力成本非常可觀。此外,模塊化UPS設計使得UPS的容量與負載需求更為匹配,從而提高了UPS的工作效率并減少了實現冗余所需的UPS模塊的容量。
在該文提出的空調節能方案中,由于熱管散熱系統集成在服務器機架上,制冷模塊里主要包含冷卻水系統。為保證水冷系統的長期有效安全運行,在數據中心建設中,冷卻水可以采用二級換熱冷卻技術,即水冷板中的冷卻水采用閉式水循環系統,以保證循環水的水質來保證水冷板的換熱效果。在冷卻水的另一端通過加設板式換熱器,來與冷卻塔中的冷卻水進行“水-水”換熱。
5 結語
該文針對數據中心能耗過高的問題,分別從服務器設備、空調設備、電源設備和模塊化數據中心建設等方面進行了節能性方案研究,并綜合考慮服務器與空調系統和電源系統的聯動效果,提出一種基于服務器散熱系統定制化的空調節能技術和綠色休眠在線UPS技術,通過實測表明,提出的技術方案能夠實現良好的節能效果。隨著數據中心數量的迅速增長和規模的急劇擴大,節能減排仍是未來數據中心的主要研究方向。
參考文獻
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關鍵字:暖通空調;節能設計;暖通技術
Abstract: With the development of science and technology, energy saving in modern society has been considered to have strategic issues, for HVAC engineering such an energy consumption of relatively large projects, to do a good job of energy conservation work, we should not only in the production process to optimize the construction technology, improving construction design, but also to meet people's daily needs of heating on, improve technology, to design the most reasonable. The related technical problems of air-conditioning energy saving design in this paper analyzes hvac.
Key words: HVAC energy-saving HVAC technology; design;
中圖分類號:TU201.5
隨著我國工業化進程和城鎮化速度的加快,建筑也如雨后春筍般在城市興起,隨著這一現象的出現,城市能耗也在逐年攀升。據統計,在城市能耗中,建筑能耗已經占據社會總能耗的 27%,有些城市則接近 40%。而在建筑能耗中,暖通空調系統所占據的比例屬最高,因此如何提高暖通系統的工作效率,降低暖通工作系統的能耗對于我國建設資源節約型社會和走新型工業化道路有著至關重要的作用。
一. 暖通空調系統節能的設計方向1. 要合理的選擇熱源系統。
在設計暖通空調節能系統時,要根據具體的工程建筑選擇實用有效的熱源系統。一般來說,當前國內市場上的熱源種類主要有熱電站、熱泵、直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組、小型鍋爐、區域鍋爐房等。而從能量利用效率上來看,其中以熱電站的效率最高,其次是熱泵技術。 熱泵是以大自然中蘊藏著大量的較低溫度的低品位熱能為熱源,如以大氣、地表水、地熱或工廠排放的廢水(氣)為熱源,通過壓縮機的工作從這些熱源中吸取其中蘊藏著的大量較低溫度的低品位熱能,并將其溫度提高后再傳給高溫熱源。熱泵按熱源的不同可分為:空氣源(風冷)熱泵。目前的產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組。地源熱泵(尤其是土壤型)可以節能30 %左右,而直燃型溴化鋰吸收式機組供熱式的效率相當于燃油或燃氣鍋爐,對于鍋爐房來說,大型區域鍋爐房明顯優于小型鍋爐。通過這些科學的分析,設計人員在設計暖通空調節能系統時,就可以根據工程建筑自身的情況,選擇合理的可行的熱源系統,因為不同地域不同建筑工程的需要和條件不一樣,所以從設計階段開始就必須注意對熱源的選用。 2. 在設計時必須考慮到減少熱媒介輸送過程中能耗的主要措施。
一是在設計要求材料的選用上,可以制定選用保溫效果好的新型保溫材料對管道進行保溫節能,如在設計上采用熱水預制保溫直埋管等。二是在能力的輸送系統管理的設計上,可以選用計算機系統對供暖系統進行全面的水利平衡調試,采用以平衡閥及其專用智能儀表為核心的管網水力平衡技術,以便科學有效的實現對管網流量的合理分配和控制,進一步提高輸送能量的效率,以達到節能的效果。三是在設計時考慮實用性強的動力傳輸系統,力求在設計時對動力系統的優選,以保證在實際施工和使用中實現節能的效果。可以選用效率高、部分負荷特性好和大溫差、低流速、低摩阻管道,輸送效率高的載能介質的動力設備,這樣就可以有效的減少輸送過程的能耗,從而提高輸送效率,既改善供暖質量又節約能源。 3. 在設計上合理選擇采暖、通風與空調相結合的節能系統,采用科學的空調方式有效的降低負荷。根據具體工程建筑的需要,依據技術標準,在設計時應注意朝向、周邊區與內區、使用功能的差異等對系統進行選擇和劃分,同時要考慮分開設置或分環設置以便于控制、調節及管理。比如在采暖中散熱器宜明裝在外墻窗臺下,散熱器表面涂料及安裝形式、南北向房間系統宜采用分環設置等措施。在通風空調系統的設計上,采用不同朝向、內外區系統應分開設置或分環設置,或采用多分區新風機、多分區空調機系統,對內外區分別輸送不同參數的風,風量也可分別調節與控制,從而避免不同區域出現過冷或過熱的能量浪費現象。例如變風量(VAV)系統、變露點送風系統、輻射板供冷與供熱系統、變水量系統、水環熱泵系統、變制冷劑流量(VRV)系統、多分區新風機、多分區空調機系統等都具有節能的優點,分析環境控制場合的特點和各種系統具有的特點,使二者有最佳的配合,從而達到既經濟又節能的目的。在通風空調系統的氣流分布模式的設計上,可以選擇具有節能優點的氣流分布模式,如下送風模式、置換通風模式等。
二.各種新興環保能源和節能技術的利用
1.新興環保能源的利用。
1.1采用天然氣作為空調制冷設備的能源,天然氣是繼煤炭和石油之后的第三大常規能源,能夠有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量,減少環境污染,對人體健康危害降低。使用天然氣為能源的制冷空調市場前景廣闊。
1.2利用各種可再生資源,如地源熱、地下水、太陽能、自然風、海洋能等自然資源。地源熱泵空調,是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然資源的能量,向建筑提熱能,夏天向天然資源釋放熱量,給建筑物供冷的一種高效節能的空調系統。主要用于居民住宅、別墅、學校以及商業建筑。太陽能空調利用太陽光的輻射為能源進行制冷工作。它的使用,彌補了供電不足的缺口,緩解了供電壓力,也非常環保,不會帶來傳統電空調使用過程中所帶來的城市熱島效應,并且由于太陽能空調的使用原理中并不包括氟利昂,就不會產生相關的有害物質致使大氣環境遭受破壞。是名副其實的綠色節能空調。
2.新的環保節能技術應用。
2.1蓄冷空調,一般主要利用冰和水兩種介質。由于許多大城市白天供電緊張,為了限制用電,白天和晚上的電收費水準不同。一般晚上定點以后,電價低廉,就可以采用冰冷空調。此種空調正是在夜間電價低廉時,開啟一部分制冷機組進行制冰,并儲存總能量。在白天電價較貴的用電高峰期,再進行融冰用以提供低溫水,釋放出所儲存的能量,用以應對大量的用電需求,這樣的方式能夠有效降低用電成本。除了冰和水,也有利用變溫相變材料做蓄冷介質的,如共晶鹽等。但由于技術的不完善和高額的制作成本,此項新技術仍然在研究階段。
2.2熱回收技術,是將空調機組排放出的熱量進行回收,避免排風系統直接將空調房內的空氣排出室外,造成能量的浪費。此種技術可以有效減少熱污染,對熱量的回收再利用,也獲得了變廢為寶的效果。
2.3低溫地板輻射采暖技術,是在地板中直接埋設熱水管用以加熱地板,由地面輻射產生的熱來加熱室內空氣。使用這種方式,常用熱水做介質,輻射體表面溫度不大于45攝氏度。低溫地板輻射采暖過沖中,熱量均以對流的方式向上方傳遞,致使室內溫度下高于上,讓人們感受到腳暖的同時保持頭頂的涼爽,感覺舒適。低溫地板輻射采暖,地板供熱不僅舒適性和私密性好l而且能減少揚程,有效節省空間,方便計量改造,從各方面節省了維修費用。
三. 結束語
暖通空調系統的節能占建筑節能的主要部分,因此暖通空調系統的節能成為關系國計民生和國家可持續發展的重要行業。要想做到空調系統的節能,不僅需要節能技術的開發及可再生能源的循環利用,還需要設計、施工、監理、質監、市政管理等部門的密切配合,以及政府等有關部門的支持和大力推廣。
參考文獻:
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摘要:能源是人類生存與發展的重要基礎,經濟的發展依賴于能源的發展。當今能源問題已經成為全世界共同關注的問題,能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。因此在建筑中推廣節能技術勢在必行。
關鍵詞:生態節能 新能源 節能設計
一、建筑節能設計的重要意義
我們現在應用的能源主要是以煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源。這些能源在使用過程中會排放大量的有害物質(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大氣污染和生態環境破壞的重要原因。因此提倡建筑節能,減少污染物的排放也是改善生存環境,提高生活質量的一種有效的方法。隨著現代化建設的發展和人民生活水平的不斷提高,人們追求更加舒適的建筑生活環境。冬季采暖,夏季空調都需要能源的供應。而在當前能源十分緊張的狀況下,節約建筑能耗就顯得尤為重要了。
二、 我國在建筑節能方面的概況
1、我國建筑能耗概況
統計數據表明,中國建筑能耗的總量逐年上升,在能源消費總量中所占的比例已從上世紀70年代末的10%,上升到近年的27.8%。我國是以煤炭為主要能源的國家,由于我國大部分地區的氣候條件呈現夏熱冬冷的特點,因此我國的建筑耗能量巨大,燃煤排放了大量有害物質,對環境造成了嚴重的污染和破壞。據統計1999年我國排放CO26.67億噸,居世界第二位,其中85%是由燃煤排放的,2000年我國排放SO21995萬噸,居世界第一位,其中90%是由燃煤排放的,由于污染物的排放造成57%的城市顆粒物超過國家標準,48個城市SO2濃度超過國家二級排放標準。種種數據表明建筑節能在我國的推廣已經是迫在眉睫了。
2、我國建筑節能的發展概述
我國的建筑節能工作開始于80年代初期,通過各方積極努力,到1995年末,全國建成的節能建筑面積已達4700萬平方米,到1998年節能建筑面積達到1億平方米。各地相繼建成一些建筑節能示范工程,如北京安苑北里小區、周莊小區、臥龍小區、天津倚華里小區、甘肅建筑科學研究院宿舍等,這些工程在節能方面都取得了良好的效果。為全面推廣節能設計,我國制定了一系列的法規和標準,如《中華人民共和國節約能源法》、《民用建筑節能設計標準》、《既有建筑節能改造技術規程》、《采暖居住建筑節能檢驗標準》、《建筑節能管理規定》等。相信隨著建筑節能法規和標準的逐步完善,我國的建筑節能事業將得到進一步的普及和推廣。
三、新能源的開發和利用
1、新能源的含義和分類
新能源和可再生能源的概念是1981年聯合國在肯尼亞首都內羅畢召開的能源會議上確定的。它不同于目前使用的傳統能源,具有豐富的來源,幾乎是取之不盡,用之不竭,并且對環境的污染很小,是一種與生態環境相協調的清潔能源。聯合國開發計劃署(UNDP)目前將新能源分為三類:1、大中型水電。2、新可再生能源,包括小水電、太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能。3、傳統生物質能。
2、開發利用新能源的重要意義
隨著能源需求的不斷增加,地球上不可再生能源的資源將進一步的減少直至枯竭。為了社會的發展和人類的進步,在提高能源的使用效率,節約能源的同時還必須要開發和利用綠色環保并可再生的新能源。根據專家預測,到2060年,全球可再生能源的用量將發展到能源總用量的50%以上,成為未來能源結構的主要部分。采用新能源是保護生態環境,走可持續發展道路的重要措施。
3、將新能源技術應用于建筑的意義和未來展望
建筑消耗大量能源,當前我國建筑業發展迅猛,把節能、綠色環保、生態技術應用于工程是建筑發展的必然趨勢。太陽能、風能、地熱能等新型能源在建筑上的有效應用,不僅可以代替資源有限的傳統能源,而且可以減少污染物的排放,保護生態環境,它的開發和利用具有廣闊的前景和深遠的意義。
四、生態節能技術和新能源在建筑設計上的實際應用
在設計中采用生態節能技術的實例很多,在北京工業大學高技術能源實驗樓的設計中就采用了多項節能和新能源利用技術。根據校園總體規劃,高技術能源實驗樓擬建在北京工業大學校園北區的東南角,南面正對校園東西中軸路“北工大南路”,北面是北京工業大學科技實驗區,西面是學校運動場,地理位置十分重要。建設場地呈長方形,東西長約85米,南北寬約35米,總用地面積約4000平方米,擬建建筑面積5000平方米。根據基地特點,整幢建筑采用“一”字型布局,主入口朝南面對中軸路,將內燃機實驗室的實驗車輛入口及次要入口布置在北面,這種形式既方便了對外聯系,又避免了互相的干擾。將建筑整體向北退后紅線10米,留出主入口前廣場和室外停車場,并布置綠化和地面鋪裝,從而形成良好的室外空間環境。另外建筑物耗熱量指標隨著體形系數的增長而增長。實驗樓簡單規整的建筑型體由于外表面積較少,體形系數較小,所以能夠有效地減少建筑能耗,對于實現建筑的節能要求非常有利。
節約建筑能耗最重要的措施是合理改善護結構的熱工性能,高效保溫的墻體節能效果顯著。實驗樓采用250mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊作為護墻,這種材料是利用火力發電廠排放的粉煤灰作為主要原料,采用先進的生產工藝及裝備生產的新型墻體材料,這種材料可以有效地減少建筑垃圾,利于環保和減少資源浪費,是一種真正的綠色建材產品。在已經滿足保溫節能要求的情況下,又增加了一層30mm厚的有機硅保溫砂漿,從而減少了護結構的傳熱系數。太陽能是我們可利用的最清潔、最豐富的能源,在實驗樓屋頂安裝了太陽能電池發電系統,可以將太陽輻射能直接轉換成電能,利用蓄電池組貯存太陽能電池受光照所發出的電能,并可以隨時向用電設備供電,從而滿足樓內的動力和照明系統的用電需求。太陽能電池發電技術具有許多優點,如安全可靠,無污染,不消耗常規燃料,不受地域限制,維修簡便,適合在建筑物上安裝等特點,因此它是當今世界上最具有發展前途的新能源利用技術。實驗樓內的空調系統全面采用了地源熱泵技術,它利用地表淺層中蓄存的能量,室外空氣溫度波動很大,但地表面幾米以下的地溫全年相對恒定的特點(地球表面溫度通常保持在15℃左右),在夏季將室內多余的熱量不斷地排出而為大地所吸收,使建筑物室內保持適當的溫濕度。這項技術具有低能耗、對環境影響小、維護費用較低以及設計靈活等突出特點,是一種高效、環保的能源利用系統。
關鍵詞:建筑;節能;新能源利用;
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
引言:建筑節能是當今人類面臨生存環境日益惡化,追求人類社會可持續發展的必然選擇。建筑節能的發展,以智能化及施工技術推動建筑的節能發展,節約能源,促進新能源、新技術的應用,降低資源消耗和浪費,增強能效,減少污染是建筑智能化發展的方向和目的。
一、減少建筑的建設能耗
一、加強相關法律法規,制定、完善節能政策,使建筑節能工作走上法制化軌道。注重建筑節能立法,建立完善的建筑節能管理體制,采取經濟政策鼓勵建筑節能,加強節能與開發并重的科學研究,加大建筑節能技術革新,完善建筑節能技術標準體系,加強建筑節能技術應用轉化與工程開發,培育建筑節能科技創新與服務企業,逐步形成“政府主導、市場主體、全社會參與”的良好格局。
二、加強規劃設計,提高項目管理水平。建筑的規劃設計是建筑節能設計的重要內容之一。要對建筑的總平面布置、建筑平、立、剖面形式、日照、自然通風等氣候參數對建筑能耗的影響進行分析,使得建筑物在冬季最大限度地利用太陽輻射的能量,降低采暖負荷;夏季最大限度地減少太陽輻射的熱并利用自然通風降溫冷卻,降低空調制冷負荷。加強容積率控制,努力提高綠化率,美化環境,緩解熱島效應等。智能化建筑還要求項目管理采用一種具有統一協調界面、責任明確的責任管理體系,防止因為項目管理不善而造成巨大的浪費。
三、需要高素質的物業管理團隊。建筑如果沒有高素質的物業來管理維護,那就是一個擺設,不但浪費巨大的投資,而且無序、無管理的運行也將導致巨大的能耗。
二、建筑節能施工技術的應用
1、屋面節能工程施工技術
(1)保溫隔熱屋面。屋面保溫隔熱層應當按照具體的施工方案施工,應符合以下要求:①現場采用澆、噴、摸等工藝施工的保溫層,其配合比應當計量準確,保持表面平整。攪拌均勻;②板材應平整,粘貼牢靠,使得縫隙嚴密;③松散材料應按要求壓實、分層敷設,保持表面平整,確保坡向正確。為了保證建筑物的保溫效果,應在保溫隔熱層施工完成之后盡快的進行防水層施工。
(2)對于松散材料保溫層施工,應注意以下幾點:①鋪設基層應干燥、干凈,材料的含水率不超過設計規定;②保溫層施工完成后,應及時的進行防水層施工和抹找平層;③鋪抹找平層時,為了防止巖漿缺水,導致強度降低。可在松散保溫層上鋪一層隔水物;④松散材料保溫層應采取分層鋪設的方式,并適當的壓實,一旦壓實后不得直接在上邊堆放重物或是行車;⑤惡劣天氣條件下不得鋪設松散保溫層。
(3)對于整體現澆保溫層施工,應注意:①應采用人工攪拌的方式;②控制水灰比在2.5左右;③用木條分格,控制每倉寬度在800mm左右;④保溫隔熱層抹平壓實之后,應及時的采取措施對保溫隔熱層進行保護。
(4)架空隔熱屋面。架空隔熱層施工應注意:①架空隔熱屋面適用于通風較好的平屋面建筑.對于寒冷地區的建筑及通風差的建筑,應當采取其他的隔熱措施;②架空的高度一般視屋面的坡度和高度而定,約為200mm左右;③鋪設架空板之前,需清掃屋面上的雜物和塵土等,目的是保證隔熱層的氣流通暢;④架空屋面的出風口應當設在負壓區,進風口應當設在正壓區;⑤架空板的鋪設應牢固、平整。縫隙處采用水泥混合砂漿或是水泥砂漿填充;⑥為了避免損壞已完成的防水層。架空板支座底面的柔性防水層上應當采取必要的加強措施。如增設柔軟材料或卷材等。施工完畢后,應檢查架空層內氣流的通暢情況以及架空層的完整性,查看架空層內是否有破損、斷裂的情況,以及是否殘留雜物。同時,還應采取有效的防潮措施,對保溫材料進行保護。
2、墻體節能工程施工技術
(1)墻體施工。墻體節能工程在施工前應按照施工方案及設計要求對基層進行處理.并且處理后的基層應當符合施工方案的要求。在施工過程中,應當采取適當的防水、防潮等措施。以保證保溫材料的節能保溫性能。
(2)外墻部位的施工。寒冷地區外墻熱橋部位的施工,應當按照設計要求采取保溫節能等隔斷熱橋措施。對于施工過程中產生的腳手眼、穿墻套管等墻體缺陷,應當及時的采取措施解決,不得影響墻體的熱工性能。當需要在墻體內設置隔汽層時,隔汽層使用的材料、位置、構造做法等應符合相關的標準和設計要求,并且隔汽層應嚴密、完整,排水構造應符合設計要求。
(3)墻體飾面層的施工。墻體節能工程各類飾面層及其基底的施工,應符合GBS0210(建筑裝飾裝修工程質量驗收規范及設計要求。并且滿足:①飾面層施工的基底應清潔、平整,無空鼓、脫層和裂縫現象。且含水率符合要求;②外墻外保溫工程盡量不采用粘貼飾面磚;③采取必要的防水措施,保證外墻外保溫工程的飾面層不發生滲漏;④保證外墻外保溫飾面層與其他部位交接收口處的嚴格密封。
3、地面節能工程施工技術
(1)地面節能保溫施工。地面節能工程施工前,為了使基底滿足施工方案和設計要求,保證工程質量。應對其進行必要的處理。
(2)保護層與防潮層施工。保溫層的表面保護層和防潮層必須符合設計要求。目的是為了防止保溫層受到外力的破壞和保溫層材料吸潮后含水率增大,提高其表面的抗沖擊能力。在施工過程中,地面防潮可采取的措施有:①室內地表面應當采用蓄熱系數小的材料,以減少空氣溫度與地表溫度的差值;②避免濕空氣與地面發生接觸,控制室內空氣濕度和地表面溫度處于一個合適的范圍;③地表采用帶有微孔的面層材料。
4、門窗節能工程施工技術
(1)外門窗框安裝。外門窗框與洞口之問的間隙應使用密封膠密封.并用彈性閉孔材料填充飽滿。副框與外門窗框之問的縫隙應使用密封膠密封。
(2)門窗玻璃安裝。①玻璃安裝前應滿刮2m厚的底油灰,鋪平鋪嚴,認真操作;②玻璃安裝工程的施工不得偷工減料,必須按照施工工藝規程進行;③玻璃安裝時,使玻璃在框I:1內準確就位.保持內外側間隙相等。一般在4mm左右;④玻璃安裝后用手輕輕敲打,根據響聲判斷是否安裝嚴實。
(3)門窗保溫密封條施工。①密封條的規格、品種的選擇,應當與門窗的縫隙寬窄、類型等相匹配;②貼密封條之前。應先將門窗縫隙處的污物、灰塵等清理干凈;③貼密封條的位置。應做到完全密封接縫。避免門窗關的過松或過緊。并且對于自粘性密封條,一定要黏結牢靠。
5、采暖節能工程施工技術
(1)防潮層和保溫層的施工。①防潮層不得有氣泡、裂縫、褶皺等缺陷,應密封良好;②保溫層材料的厚度、規格應當滿足設計要求;③保溫管殼應做到鋪設平整、粘貼牢靠,避免發生松弛、滑動或斷裂的情況;④松散的保溫材料在進行包扎時,應保證搭接處不留縫隙。
(2)散熱器的安裝。①散熱器在安裝時,應嚴格控制墻面與散熱器中心之間的距離。②管道與散熱器的連接方式應當采用便于拆裝的連接件;③散熱器支托架應盡可能對稱分布,排列緊密、整齊。并且不允許發生接觸。
(3)熱水采暖系統安裝。①選用的采暖系統應符合設計要求;②不得隨意更換或是增減儀器儀表的數量及安裝要求;③計量裝置、溫度調控裝置、壓力平衡裝置等。應安裝在便于操作、觀察和調試的方向和位置。
三、解決建筑節能的問題及措施
要實現建筑工程節能降耗,已經具備了許多成熟的條件,但同時也存在許多問題有待于解決。
(1)設計管理問題
如前所述,設計對節能性有著重要的影響。然而在實際中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視,使得設計建造的系統不僅投資大,運行能耗也相當驚人,大大超過了國家標準。據實測,有的公共建筑的空調能耗占建筑總能耗的60%。為此,我們有必要建議政府有關職能部門加強對設計項目的管理,可以委托相關技術部門對設計圖紙文件進行嚴格節能審查,對未達到國家有關節能標準的設計嚴禁施工建造。
(2)運行管理問題
除設計外,系統的運行管理也起著非常重要的作用。有些單位,一年四季只有開機關機和冬夏季轉換操作,顯然系統達不到相應的節能效果。為此要求運行管理人員不僅要有強烈的責任心,上崗前還必須要進行系統的培訓和考核,對沒有達到要求的,應重新培訓,考核合格后才能上崗。在調查中我們發現,同樣一套系統,管理人員不同,系統的能耗大不相同,有的甚至相差50%以上。
(3)控制方法及新的節能技術的開發應用問題
采用新型空調方式、合理的空調設備、新的控制方法,不僅能顯著提高熱舒適性而且可以使系統大幅度節能。我國對新型空調方式和控制方法的研究目前是比較成熟的,近幾年已經取得了一些比較可喜的成果,只要政府部門略加扶持這些成果將很快得到適用,并形成產業化,對這些項目的實施,將對我國的能源、環境和經濟都將起到巨大的推動作用。
(4)使用可再生能源空調系統的開發推廣應用問題
利用可再生能源的系統,如地源熱泵空調系統、太陽能制冷、供熱系統,不僅有著顯著的環境和社會效益,有的還有著顯著的經濟效益(如地源熱泵系統的地源熱提取問題等),也需要進一步研究完善,也需要政府部門的重視和支持。
四、新型建筑節能材料的應用
當前,世界各國都在進行綠色建筑的設計與建造。新型建筑節能材料廣泛應用于綠色建筑。這樣就促使建筑物與環境的協調,利用自然界中的能源,減少能源的消耗。新型建筑節能材料促使綠色建筑節省能源,遵循可持續發展原則,充分利用自然界的資源。綠色建筑采用太陽能提供能源,減少了采暖和空調的能源消耗。對于資源消耗方面,由于采用了新型建筑節能材料,不但減少資源的使用,而且促進了資源的可再生利用。新型建筑節能材料的使用對人體不產生危害,就保證室內空氣清新。
應用的新型建筑節能材料主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、節能門窗和節能玻璃。建筑中的新型墻體材料朝向綠色化方向發展,由于限制粘土磚二保護了土地資源,新型墻體材料的發展能改善建筑物的使用功能,綜合利用工業廢渣,實現墻體材料的可持續發展。保溫隔熱材料能夠減小墻體的傳熱活動,節能材料已成為節能發展的重點。防水密封材料能夠替代紙胎油氈防水材料。當前應大力生產和使用新型防水密封材料。節能門窗和節能玻璃能夠改善人們的居住的質量,這些節能材料促使建筑的密閉、保溫、隔熱,具有廣闊的發展前景。
結束語:
隨著社會工業化的發展,國際社會致力于推進可持續發展,以“綠色”思想為指導,將各種先進技術應用于建筑物,促進資源節約與環境保護。智能技術是現代綠色建筑的重要組成部分,它將人與自然和諧共存。節能綠色建筑的智能技術是具有調節、控制、管理、規范、優化建筑與生態系統關系、人與建筑關系、人的行為與生態系統的集成智能。
參考文獻:
[1]謝秉正;綠色建筑工程技術[M].南京:東南大學出版社,2007.
【關鍵詞】建筑工程 施工 新型 綠色節能 應用
進入新世紀后,人們的節能環保意識不斷提升,傳統的建筑工程技術已經不能滿足人們的需求,不僅要求建筑物具有安全、適用、耐用等性能,更需要建筑具有節能環保等。所以在新的背景下,要求建筑行業不斷提升綠色施工工藝,滿足人們的這一需求,讓資源、社會、人和建筑和諧的相處,實現可持續發展。為了順應人們的要求,新型綠色節能施工技術不斷發展,筆者認為新型能源節能技術應該立足節能減排、防治輻射,這對建筑工程的施工來講具有較大的現實意義。
一、綠色節能建筑概述
我們所說的綠色節能建筑,指的是在滿足人們對舒適、安全居所要求的基礎上,有效的促進建筑的使用壽命,讓建筑材料使用的效率有效的提升,建筑建設和使用的過程中減少對環境的破壞和污染,在建造和使用的過程中使用清潔無污染的能源。總而言之,綠色建筑就是一類以節能為目標,使用綠色材料進行建造的現代建筑。和傳統工藝建造的建筑相比,該類型的建筑所具有的優點主要有:其一,節能環保理念在綠色建筑的整個生命周期內都被體現出來,也就意味著,綠色建筑從剛開始的準備建造、使用到最后的拆除回收,都可以使用相關技術通過合理的手段對資源進行回收利用,因此它對環境的污染被大大的降低,最大化的提升資源的利用效率。其二,滿足建筑的基本需求是綠色建筑建設的基礎,不會出現浪費資源的現象,有效的節約能源資源。其三,綠色建筑致力于和大自然的和諧共處,滿足人類自身需求的同時還會滿足自然生態的需求。
二、建筑工程中應用新型綠色節能施工技術的意義
目前,全球性的能源短缺現狀越演愈烈,中國也不例外,同時我國是世界上產生建筑垃圾最多的國家。進入新世紀后,眾多的學者開始關注節能環保施工,新型綠色節能施工技術和未來建筑的發展需求相匹配。筆者分析了國內建筑工程施工現狀,發現國內建筑行業存在突出能源消耗問題,資源、能源的消耗不僅提高了建筑的成本,更對大自然造成嚴重的污染。在建筑工程中使用新型綠色節能施工技術可以有效地保障建筑工程的經濟性,在節能環保上也發揮著重要的作用,有效的促進國內城市建設的進程并切實的促進建筑施工水平的提升,有效的促進國內建筑行業的發展和進步。在建筑施工中以內新型綠色節能技術,對國內整個建筑行業具有重大的意義。新世紀科學技術的發展速度不斷增加,太陽能、天然材料以及可循環材料在國內建筑施工技術中已經開始使用。這些技術的使用讓建筑工程施工過程中的能源消耗有效的降低,建筑成本和產生的建筑垃圾不斷下降。
三、新型綠色節能技術在建筑工程中的應用
1、水循環利用技術
建筑工程進行施工的時候,要向外中排放各種用水,對污水進行治理不僅增加了建筑投入,其環保性能也有待商榷。所以,在施工過程中引入綠色綠色節能施工技術,回收施工中使用的水,不斷地循環使用,一方面達到節水的目的,經濟性較強;另一方面增加了環保性,使用的能源更少。實際使用的時候,可以把坑基降水施工的時候集中使用設備抽出的地下水,貯存在一定的容器中,把其作為生活用水或者工程用水。也可以使用回收雨水的技術,有效的收集雨水,使用于揚塵的處理、沖洗設備機械、廁所等。充分的使用水資源,有效的提高其利用效率。
2、墻體節能技術
建造建筑的時候,要是對施工技術合理的使用,把工藝參數控制好,可以讓墻體具有節能環保的功能。一般而言,保溫。防滲是墻體本應具有的功能,但是一旦在寒冷的地區開展工程項目,鋼筋混凝土的熱導率不滿足施工需求,為了提高墻體的保溫性能,一般使用添加保溫層的方式提高保溫系數。以施工方式而言可以分為外保溫和內保溫。具體使用哪種施工技術需要根據室內供熱的方式進行確定,通常情況下,要是室內具有較長的供熱時間,室內溫度升高或者降低的比較緩慢可以使用外保溫技術,反之使用的供暖方式則為間歇式,要是室內的溫度升降都比較快,筆者推薦使用內保溫技術。需要我們注意的是,內保溫因為有隔墻的作用,有可能出現冷橋,導致部分墻體結露,在施工的時候我們要重視。
3、建筑物頂面光照節能施工技術
其一,對建筑物頂面進行施工的時候可以使用新材料,如使用導熱率較低的建材,也可以在頂面加入一層性能良好的保溫材料等,讓頂面下部有效的和外界輻射隔離開。其二,如今使用最廣泛的為屋面種植技術,在滿足建筑物防水和承重的基礎上,把植物等在屋面上種植,一方面可以有效抵御夏天的曝曬,另一方面可以使用屋頂生產無公害蔬菜,經濟環保性能較高。其三,隨著技術水平的提升,可以把太陽能板鋪設在建筑物頂板上,使用太陽能板收集太陽能用于建筑自身的使用,這不僅可以有效的改變建筑冬冷夏熱的情況,還為建筑的運行提供清潔的能源,這是新型綠色節能施工技術中使用最廣、最有實際意義的做法。
結束語:
通過上面的論述,我們知道未來建筑工程施工的發展趨勢為綠色節能建筑施工技術,這就要求施工企業重視綠色節能技術的開發和研究,在施工的過程中積極的使用綠色節能施工技術。同時國家要大力的宣傳節能減排政策,讓建筑施工盡可能的減少對大自然的污染和破壞。與此同時,我們要轉變設計和施工理念,不斷研發新的綠色節能施工技術,讓環境保護在建筑工程施工中被切實的體現。
參考文獻:
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