節(jié)能技術(shù)及材料在公路建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用

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摘要:以高速公路建筑為例對(duì)暖通設(shè)計(jì)展開分析探討，并闡述節(jié)能型技術(shù)和材料在高速公路暖通設(shè)計(jì)中應(yīng)用的作用，以改善高速公路建筑的服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:節(jié)能技術(shù);節(jié)能材料;高速公路建筑

0前言

傳統(tǒng)暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)的能耗問(wèn)題加劇了我國(guó)能源危機(jī)，不利于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)。為此，在現(xiàn)今暖通設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念加以轉(zhuǎn)變，融入綠色環(huán)保的要求，加大節(jié)能型技術(shù)和材料的應(yīng)用，以解決現(xiàn)有的能耗較高的問(wèn)題，充分發(fā)揮暖通系統(tǒng)的作用，營(yíng)造良好的活動(dòng)空間。

1高速公路建筑暖通設(shè)計(jì)中新型節(jié)能技術(shù)及材料的作用

1．1能源的科學(xué)管控

不管是哪種類型的建筑，暖通工程在其中都占據(jù)著較大比重。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，交通建設(shè)活動(dòng)日漸增多，高速公路承擔(dān)著經(jīng)濟(jì)往來(lái)媒介的作用，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也提出了較高要求。相應(yīng)的，高速公路建筑暖通工程也受到較大關(guān)注。但傳統(tǒng)的暖通設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生大量的能源損耗，有必要在設(shè)計(jì)中加大新型節(jié)能技術(shù)和材料的應(yīng)用，通過(guò)新技術(shù)、新材料的應(yīng)用和替換，解決暖通設(shè)計(jì)的能耗問(wèn)題，控制資源浪費(fèi)。

1．2保護(hù)環(huán)境質(zhì)量

暖通工程建設(shè)和應(yīng)用中產(chǎn)生的廢物、廢氣，直接排放到環(huán)境中會(huì)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重破壞，降低空氣質(zhì)量，破壞水環(huán)境及土地資源。而在高速公路建筑暖通設(shè)計(jì)中，新型節(jié)能技術(shù)和材料的應(yīng)用，則可以很好地解決上述問(wèn)題。新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，可做到資源循環(huán)利用，減少固體廢物、有害氣體的產(chǎn)生，降低環(huán)境中有害元素的含量，更好地保護(hù)環(huán)境。

2新型節(jié)能技術(shù)

2．1余熱利用技術(shù)

余熱利用技術(shù)是將生產(chǎn)產(chǎn)生的余熱、廢熱轉(zhuǎn)化成熱能的一種技術(shù)。余熱利用技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)高速公路建筑周邊工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集和轉(zhuǎn)化，為暖通系統(tǒng)運(yùn)行提供能源供應(yīng)。該技術(shù)可將工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的余熱、廢熱經(jīng)過(guò)二次循環(huán)處理再次應(yīng)用，有效降低暖通系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能耗，達(dá)到節(jié)能效果。且該技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)暖通工程實(shí)行重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)，保證暖通系統(tǒng)布局的合理性、安全性，減少系統(tǒng)運(yùn)行中問(wèn)題的產(chǎn)生，控制能源的損耗。

2．2可再生能源技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，可再生能源技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到現(xiàn)今生活和生產(chǎn)中，并為解決現(xiàn)存的能源危機(jī)提供助力和支持。目前常見的可再生能源技術(shù)以太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能為主，不僅儲(chǔ)量豐富，而且不會(huì)產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境。

2．3太陽(yáng)能一體化技術(shù)

高速公路建筑所處環(huán)境較為開闊，有利于太陽(yáng)能資源的吸收。在暖通設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用太陽(yáng)能一體化技術(shù)，能夠?qū)⑻?yáng)能有效轉(zhuǎn)化成熱能或電能，供暖通系統(tǒng)的應(yīng)用，再借助輔助材料實(shí)現(xiàn)暖通系統(tǒng)制冷和制熱的效果，達(dá)到環(huán)保節(jié)能目標(biāo)(見圖1)。目前該技術(shù)在使用中，會(huì)通過(guò)與工業(yè)余熱、廢熱、生物燃料的配合使用，來(lái)滿足建筑暖通系統(tǒng)運(yùn)行要求，提高建筑的舒適性指標(biāo)。

2．4水源熱泵技術(shù)

水源熱泵技術(shù)是利用水源與外界溫度變化產(chǎn)生的溫差完成能源供應(yīng)的一種方式，該技術(shù)應(yīng)用在暖通系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)于降低系統(tǒng)制冷、制熱時(shí)存在的能源損耗和縮減成本支出有著重要意義(見圖2)。研究發(fā)現(xiàn)，大自然中，水源的平均溫度一直處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣在季節(jié)變化的情況下，水源與外界溫度產(chǎn)生的溫差變化能夠很好地轉(zhuǎn)換成暖通系統(tǒng)可以利用的能源，進(jìn)而加強(qiáng)制冷和制熱效果。具體來(lái)說(shuō)，夏季水源熱泵技術(shù)可將保持在18℃左右的水作為冷源，直接將建筑產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)移到室外較低溫度水源中;而冬季，地下水溫度控制在7℃左右，這時(shí)利用水源熱泵技術(shù)，可將地下水抽取轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)內(nèi)充當(dāng)系統(tǒng)熱源，完成熱能的供應(yīng)，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)內(nèi)的水源溫度可達(dá)到45℃左右，滿足建筑內(nèi)部的供暖需求。應(yīng)用水源熱泵技術(shù)后，系統(tǒng)中制冷和制熱系數(shù)可控制在3～6，相較于傳統(tǒng)暖通系統(tǒng)，不僅能源損耗率明顯降低，而且系統(tǒng)運(yùn)行成本也得到了有效控制，節(jié)約了更多的資金成本。不過(guò)在該技術(shù)使用過(guò)程中，抽取的水源水質(zhì)要保持清潔，以免雜質(zhì)混入縮短暖通設(shè)備使用壽命，提高危險(xiǎn)系數(shù)。水源熱泵系統(tǒng)利用大自然的穩(wěn)定水源作為冷、熱源，是一種污染少、清潔型、可再生的技術(shù)。水源熱泵系統(tǒng)可全年使用，功能適用性強(qiáng)，是一種符合國(guó)家政策和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的新型節(jié)能技術(shù)。

2．5冰蓄冷空調(diào)技術(shù)

冰蓄冷空調(diào)技術(shù)(見圖3)的應(yīng)用目的是實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)管控，降低損耗量，保障不同時(shí)段用電質(zhì)量和安全。在現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展中，電能供應(yīng)已經(jīng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài)，電能作為目前人們生活的重要能源，供應(yīng)質(zhì)量的好壞、價(jià)格高低，已經(jīng)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。我國(guó)針對(duì)現(xiàn)階段電能使用情況制定了一系列政策措施，如差異化電價(jià)，但仍無(wú)法有效把控電能損耗的問(wèn)題。冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的出現(xiàn)，為電能管控提供了機(jī)會(huì)，該技術(shù)節(jié)能效果明顯，應(yīng)用范圍寬泛。高速公路建筑因其自身的特殊性，為保證電能供應(yīng)質(zhì)量，達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)，就有必要加大冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用。冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的工作原理為:在電負(fù)荷低谷階段內(nèi)，可將多余電力通過(guò)電制冷機(jī)組儲(chǔ)存在蓄冰設(shè)備內(nèi)，在高峰時(shí)段內(nèi)，將儲(chǔ)存的電力從蓄冰設(shè)備中調(diào)出，利用電制冷機(jī)組完成系統(tǒng)電能供應(yīng)，在保障系統(tǒng)運(yùn)行效率基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)電的目標(biāo)。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)為:平衡高低階段電力負(fù)荷，調(diào)整高低階段電價(jià)差異，加強(qiáng)電能的轉(zhuǎn)化和控制，緩解能耗問(wèn)題。應(yīng)用冰蓄冷空調(diào)技術(shù)，能源存儲(chǔ)形式有四種，即制冷劑蓄冰、蓄冰設(shè)備制冰、制冷機(jī)制冰、蓄冷設(shè)備和制冷劑聯(lián)合制冰。四種形式可單獨(dú)也可以組合運(yùn)用在暖通設(shè)計(jì)中，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，增強(qiáng)建筑內(nèi)部的舒適性，做好能源控制。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能、冷負(fù)荷分布情況、高峰低谷時(shí)的電價(jià)差異和投資情況，展開綜合分析，選取最科學(xué)、最節(jié)約、最優(yōu)化的系統(tǒng)形式，在降低投資的同時(shí)，節(jié)省更多的運(yùn)行成本，平衡高峰、低谷用電負(fù)荷。

2．6大溫差空調(diào)送風(fēng)技術(shù)

大溫差空調(diào)送風(fēng)技術(shù)在高速公路建筑暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較為廣泛，該技術(shù)在凈化空氣方面起到顯著效果，可改善建筑內(nèi)部環(huán)境，提高舒適性。該技術(shù)借助送風(fēng)機(jī)組增大送風(fēng)溫差，開展內(nèi)部空氣環(huán)境的調(diào)節(jié)，發(fā)揮暖通系統(tǒng)作用優(yōu)勢(shì)。大溫差空調(diào)送風(fēng)技術(shù)應(yīng)用中，需要注意的內(nèi)容為:設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑功能、冷熱負(fù)荷、溫差變化等參數(shù)數(shù)據(jù)加以了解和計(jì)算，調(diào)整送風(fēng)溫差變化范圍，以達(dá)到能耗控制的效果;對(duì)送風(fēng)溫度加以控制，避免因溫度過(guò)低產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，對(duì)系統(tǒng)管材的使用壽命帶來(lái)影響，增加維護(hù)成本支出;合理規(guī)劃保護(hù)措施，加大監(jiān)督檢查力度，促進(jìn)設(shè)備設(shè)施的高效運(yùn)轉(zhuǎn);定期開展電量消耗量檢查，并做好詳細(xì)記錄，對(duì)其中存在的能耗問(wèn)題予以及時(shí)解決和處理。

3新型節(jié)能材料的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)日益完善，生產(chǎn)力也有所提升，暖通空調(diào)行業(yè)中也出現(xiàn)了多種新型的保溫絕熱材料。新型橡塑保溫材料在空調(diào)水管、風(fēng)管和設(shè)備中均得以廣泛應(yīng)用，在發(fā)揮絕熱保溫作用的同時(shí)，也可全面彰顯系統(tǒng)節(jié)能效果。橡塑保溫材料是一種典型的彈性閉孔材料，自重輕、柔軟度高、耐冷和耐熱性能好，抗老化性和抗腐蝕性較為理想，同時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較低，可吸收噪音，減輕噪音污染。完成該材料的施工作業(yè)便捷，工程難度較小，材料內(nèi)部不含任何纖維粉塵，不易出現(xiàn)霉菌等多種有害物質(zhì)。此類新型材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低、絕熱性能優(yōu)越的特性，溫度為0℃的環(huán)境下，導(dǎo)熱系數(shù)較小，與巖棉等傳統(tǒng)保溫材料相比，該類材料的保溫厚度明顯縮小，節(jié)約了管道安裝的空間，降低了管道安裝施工中的成本投入。故而在工程施工期間，整體式橡膠保溫管殼得以廣泛應(yīng)用。在高速公路工程施工的過(guò)程中，若將橡塑保溫材料用作絕熱材料，則應(yīng)全方位考量被絕熱介質(zhì)的熱力性質(zhì)、溫度、環(huán)境溫度和濕度等因素，防止發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。在全面計(jì)算和科學(xué)比較后，明確橡塑保溫材料的最小厚度，選擇經(jīng)濟(jì)性與合理性最為顯著的保溫厚度。除此之外，工作人員還需保證橡塑保溫材料燃燒性能高于難燃B1級(jí)，以此完善材料的阻燃性能，滿足消防要求。

4結(jié)語(yǔ)

希望通過(guò)本文論述，專業(yè)人員可對(duì)高速公路建筑暖通設(shè)計(jì)中，新型節(jié)能技術(shù)和材料應(yīng)用有所了解，全面掌握節(jié)能技術(shù)工作原理和優(yōu)勢(shì)作用，并在日后工作中，科學(xué)使用節(jié)能技術(shù)和材料，以此改善暖通系統(tǒng)性能，達(dá)到綠色節(jié)能的目標(biāo)。

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作者:劉志強(qiáng) 單位:山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司