1、公共建筑空调系统节能设计摘要：公共建筑成为建筑中的用能大户,其空调系统高能耗问题逐渐突出。我国各地区进行关于公共建筑空调系统能耗状况以及节能技术在公共建筑空调系统中节能潜力的研究是十分必要的。本文对公共建筑空调系统节能设计进行了探讨。 关键词：公共建筑；空调系统；节能设计 中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号： 引言： 我国大型公共建筑单位面积的采暖能耗一般情况下仅为住宅或普通公共建筑的 50%80%,而除采暖外的其他能耗,折合成等效电耗后,单位建筑面积能耗在 70300kwh/(m.年 )之间 ,为住宅的 5 15 倍 ,是建筑能源消耗的高密度领域。因此,开展对公共建筑特别是
2、大型公共建筑的节能研究对于推动我国的节能事业发展具有重要意义。 1.空调系统高能耗的主要原因 在能耗较高的一些办公建筑和综合商厦等建筑中,由开窗通风、机械排风等造成的室内外通风换气形成的冷负荷会占到总冷负荷的 50%以上。 由于设计不合理、缺少有效的空调系统调节手段,往往造成冷机、水泵、风机长期在偏离高效点的状态下运行,导致能源利用率偏低。由于运行管理不善,导致系统的开关状态切换不及时,匹配不合理,增加了不必要的空调用能。 2.公共建筑空调系统的节能设计 2.1 降低系统的设计负荷 空调的冷热负荷包括：通过围护结构的传热形成的负荷，通过玻璃窗的日照形成的负荷，室内热源散热形成的负荷，处理新风形
3、成的负荷。其中围护结构传热所消耗能量大约占 40%，而处理新风所消耗的能量占 30%40%。目前我国的多数设计人员在设计空调系统时，往往采用负荷指标进行估算，并且出于安全的考虑，指标往往取得过大，造成了系统的冷热源、能量输配设备、末端换热设备的容量都大大的超过了实际需求，形成“大马拉小车”的现象。即增加了投资，也不节能。在进行空调系统的设计时，应正确计算空调系统的冷热负荷。 2.2 自然通风技术 最大限度地利用自然通风也是节能的有效措施之一。在过渡季节自然通风可以提供新鲜空气,进行室内降温;在空调供冷季自然通风也可实现夜间通风,降低围护结构和建筑蓄热,减少空调开机时的启动负荷,特别适合公共建筑
4、采用。实验表明,充分的夜间通风可使白天室温降低 24e。此外,合理的气流组织也是影响自然通风效果的关键因素。 2.3 合理确定新风量的设计标准 在空调系统中输送的新风量越少，则处理空气所需要的冷量就越少，因而该空调系统就越经济。但是，新风量的减少不是无限制的，在满足室内卫生要求的前提下，应利用有效措施适当地控制新风量。 2.3.1 冬季、夏季取用最小新风量，过渡季节增大新风量 对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间，室外新风量越大，系统能耗越大。空调系统冬夏取用的最小新风量，是满足室内卫生要求的前提下，用于稀释有害物、补偿局部排风，保证空调房间一定正压值而确定的。 在过渡季节，随着室外空气焓值的
5、变化，通过调节新风阀和一次回风阀来改变新风和回风的混合比，可以利用室外新风的冷量来推迟和减少使用制冷设备的时间，节省制冷系统的能耗。在冬季和过渡季节，对于那些室内周边负荷影响小，而内区发热量较大的大型公共建筑，如剧场、会堂、大型商场等，室内需要供冷风。这时要充分利用室外新风的冷量，可全部引入室外新风，减少制冷设备的使用时间和运行能耗。 2.3.2 根据室内人员的变化，增减室内新风量 室内空气的卫生要求，一般是由室内所允许 CO2 浓度来确定的，因此，检测 CO2 的浓度，是确定新风量的一个重要依据。而 CO2 的浓度又与室内人员的数量有关，因此，应根据室内人员的变化和检测得的 CO2浓度来确定
6、不同时间段室内所需要的新风量。使用自动控制 CO2 浓度的方法，一般可节约 30% 左右的空调负荷。 2.4 合理选择空调冷热源 空调系统所消耗的能量大部分是在冷热源系统中消耗的，因此，合理选择冷热源系统对空调系统节能至关重要。合理选择冷热源系统应根据建筑物空调规模、功能及用途、冷热负荷特点、所建地区气象条件、能源结构、政策、价格及环保规定等众多因素，通过综合论证确定。空调系统的冷热源方式有多种，常采用的有： 水冷冷水机组+锅炉； 热泵； 溴化锂吸收式 + 锅炉或者直燃式溴化锂吸收机组。 第一种方式是夏季用水冷冷水机组制冷，冬季用锅炉供热。水冷冷水机组要有一个冷却水系统，包括冷却塔和水泵等，机
7、组运行时有一定的耗水量，在水源比较充足的地区使用水冷冷水机组比较合适。 热泵型机组的使用对节能是很有利的，其中风冷热泵冷热水机组在中央空调中使用的较多，这种机组一机两用，夏季制冷，冬季供热。特别适用于缺水地区。 溴化锂机组的能效比（制冷量 / 消耗的热能）比较低，外燃式为1.01.2 左右，直燃式机组稍高。溴化锂机组节电不节能。对于有废热、余热的地方，如热电厂、钢铁厂、化工厂等企业使用外燃式溴化锂机组,既利用了废热、余热，又达到了制冷的目的，是非常合适的。对于缺电而无废热或余热的地区可考虑使用直燃式机组。 2.5 热回收技术 热回收系统是回收建筑物内、外的余热(冷)或废热(冷),并把回收的热(
8、冷)量作为供热(冷)或其它加热设备的热源而加以利用的系统。热回收系统可以提高建筑能源的利用率,是建筑节能发展的一个方向。空调系统中可供回收的余热(冷)主要分布在排风和冷凝热中。 排风冷、热的回收。空调房间一般设有新风系统,同时有许多房间设有排风系统,由于排风的空气参数接近空调房间的室内参数,排气的温度相对大气温度有一定的温差,直接排入大气就回造成能量损失。因此,在送入新风时,可以回收利用这部分排风中的能耗(包括冷量和热量),达到节能效果。 冷水机组冷凝热的回收利用。水冷冷水机组的冷凝热通常通过冷却塔排入大气,造成环境的热污染。许多使用中央空调的建筑中要求供应热水,而一般热水要求温度在 60左右
9、,根据两种热量性质的不同,可以采用直接回收和间接回收,以节约能源。 3. 空调系统节能运行 3.1 空调水系统节能运行 冷冻水和冷却水循环泵开启台数与开启冷机的数量相等。应按照冷机的实际需要，在冷机开启时只开启相应的冷冬水泵和冷却水泵，避免多开水泵的现象。冷冻水泵、冷却水泵实际运行效率不宜低于 60，对于运行效率地域限制的水泵宜根据实际运行工作点参数（扬程、流量）重新调整或更换水泵，而不宜通过调节冷冻机房内的阀门限制总流量大小。冷冻水供回水温差应大于 4；当冷冻水泵、冷却水泵可变频调节时，应对其转速进行控制，使冷冻水、冷却水的供回水温差不低于 4.5；当采用二级泵系统时，二次侧冷冻水供回水温差
10、不得低于 4。冬季采暖工况下，热水供回水温差不宜小于 8。 3.2 空调风系统节能运行 间歇运行的空调系统宜在使用前 30 分钟启动空气处理机组进行预冷或预热，预冷或预热时关闭新风风阀；宜在使用结束前 1530 分钟关闭空气处理机组。年运行时间超过 1200 小时、风机功率大于 5kW 的全空气空调系统的空气处理机组中，风机宜采用变频控制，根据被调节房间的温度来调节风机转速。为保持空调运行期间建筑物内部的风平衡，应合理控制新风机组和排风机的运行，避免外窗开启，减少无组织新风，同时避免楼梯间与电梯间等非空调空间与空调空间之间不合理的空气流动。对于上述与空调空间相连的厨房、车库等空间，应设置送风门
11、，保持与排风机联动，维持厨房、车库等为负压。局部热源的热量应通过局部排热系统就地排除，避免进入空调区域带来不必要的空调负荷。排风热回收装置应正常运转，空调系统运行时应开启热回收装置，保证新、排风通风阀开关位置正确。过渡季节利用新风降温时，如设有旁通措施，应采取旁通运行。 4.结语 公共建筑的空调能耗大是一个普遍存在的问题，节能已成为空调设计的基本课题和方向之一。合理运用各种节能方法与措施，选择经济合理的节能方案，提高暖通空调系统的能源利用率，可以从根本上扭转公共建筑用能严重浪费的状况，为实现国家节能减排和保护环境的战略做出应有的贡献。 参考文献： 1 赵辛,姜国伟.中央空调系统的节能方法J.渤海大学学报，2009，29(1). 2 陈丽茹.高层建筑空调节能设计的探讨J.洁净与空调技术，2010(2). 3 刘军,张立群,姜允涛.公共建筑空调节能设计的探讨J.低温建筑技术,2010(2).
