上海江桥万达广场暖通节能系统技术研究

摘要：随着经济日新月异的发展，能源问题日益突出。对暖通空调系统在商业建筑节能进行研究是一个紧迫的课题。本文针对空调系统能耗的影响因素和商业建筑的特征，结合工程实例，从以下方面，分析了商业建筑空调节能的具体措施和实施方案。

关键词：商业建筑； 暖通空调；节能措施

1 工程概况

本工程位于上海市嘉定区，总占地面积约为60855 ，总建筑面积为384748 ，其中包括百货楼、超市楼、娱乐和室内商业步行街、办公楼等。百货楼为五层，综合楼为四层，超市为三层，娱乐为四层，地下一层为汽车库和冷冻站、水泵房等设备用房。该工程属于大型综合商业建筑。

2 商业建筑空调系统的主要能耗问题

商业建筑空调系统的能耗主要有以下2个方面：

1）平时工况下冷热量的消耗

主要包括人员、照明、设备发热、维护结构的冷负荷等。

2）空调系统运行设备的实际能耗

主要包括冷水机组的能耗、水泵及水系统运行的能耗、末端空气处理设备的能耗等。其中冷热源的能耗是由建筑物所需要提供的冷热量所决定，建筑物的空调冷热量影响因囊有室外参数(如温湿度、太阳辐射强度等)、建筑物空调设计标准、外墙和门窗韵导热特性、室内人员照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。

3空调节能的主要控制方案

结合工程实际，我们认为商业建筑空调系统的节能措施主要可归纳为以下方面：

3．1 减少冷热负荷

由于建筑物规模大，冷负荷较大，通常在设计中，空调系统对设备的选型，其基础数据就是冷热负荷，包括系统主机设备、制冷机、供热锅炉、冷却塔、锅炉及系统辅助设备等；也包括空调末端设备，如变风量空调箱、组合式空调机组、风机盘管等。这些设备在直观意义上说，基本都是具有电动机的设备，需要电能的支持，因此这些设备的选型大小也直接影响到电力配备的问题，如果在选型时候能够恰到好处满足大楼最不利负荷情况下的工况，而不是放出太多余量，不仅是节约能源的一个重要方面，更可以在运行费用上进行节约。故而减少冷热负荷是空调节能的一个重要因素。

对于减少冷热负荷，可以采取以下的一些措施

3.1.1 改善建筑的保温隔热性能

影响商业建筑能耗最主要的因素之一，是建筑围护结构保温隔热性能。房间内冷热量的损失是通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能，可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷，如，控制窗墙比，提高窗户的保温隔热性能，是提高建筑护结构节能指标的有效途径.

3.1.2选择合理的设计参数

商业建筑的室内温度既要考虑顾客购物环境的需要,更要满足人们的办公、学习、等。美国供热制冷空调工程师学会设计手册的基础篇里，提到人体感觉舒适的室内空气参数区域，大致是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。,因此，在满足室内设计参数的条件下，尽量提高夏季供冷温度和相对湿度参数；尽量降低冬季供热温度和相对湿度，找到最佳的室内温湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。

3.1.3 对于局部大量热源进行特别处理

对于一些特殊使用功能的房间，如厨房、库房、产生热量大的实验室和强弱电机房等，可以根据大楼的建筑特点和情况进行单独的排风设置，在过渡季节时可以不进行单独的空调冷热供应，而利用独立排风系统进行冷热负荷的消耗。

3.1.4 合理设置与利用新风系统

由于新风负荷占建筑物总负荷的20％～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。在这方面，除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风。

3.2提高冷源的工作效率

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数(COP，Coefficient 0f Performance)，是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度TO’和冷却剂温度TK’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低或冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。

3.2.1降低冷却水温度

由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。据测定,冷却水的供水温度每上升l℃，冷机的COP下降近4％因此，降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管阀门应即时关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水将使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温，就会额外耗能。

3.2.2提高冷冻水温度

由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高，冷冻水供水温度提高l℃，冷机的制冷系数可提高3％左右，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度，使冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。

3.3充分利用自然冷源

比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种

1） 充分利用地下水资源

由于地下水常年保持在18℃左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。采用热泵技术供热是利用低位可再生能源的一项重要技术，也是合理利用高位能的典范，对节能减排和经济运行意义重大。

2）采用空气源

自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较低。可用于空调系统供冷。室外冷空气的利用也有两种方法一是春秋季利用低温室外空气供冷，当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷，空调系统设计时注意要有足够的新风道引入室外新风。第二种方法是利用冷却塔供冷，具体方法是春秋季利用冷却塔将冷却水温度降低，再通过板式换热器冷却冷冻循环水，被降低了温度的冷冻水送到末端的散冷设备，如风机盘管、空调箱，再将冷量送到各个需要供冷的房间。

此外，冬夏季利用全热交换器回收冷热量，也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内，同时将室内污染度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外空气热，夏季比室外空气冷。通过全热交换器，将排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量的70～80％：左右，有明显的节能作用。

3．4 减少水泵电耗

空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8％～16％，占空调系统耗电量的15％～30％，耗电量接近于全楼照明用的电量，所以水泵节能非常重要。

3.4.1 将冷却水开式系统改为闭式系统

开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔时克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的人口，这种冷却水系统就成为闭式冷却水系统，冷却水泵也就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力。所以所需要的水泵扬程要比开式冷却水系统小得多，能耗也就小很多。

3.4.2 减小阀门、过滤器阻力

阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀或电动动态平衡阀开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

3.4.3 提高水泵效率

水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率(一般80％左右)变化。在输送流体的要求相同、即要求的输出功率相同的条件下，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的输入功率，水泵的能耗就会较大。因此，空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时，也要注意让水泵工作在高效率状态点。

3.4.4 设定合适的空调系统水流量

空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的，空调水供回水温差越大，空调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，又会引起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量增大。所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回水温差4℃～6℃、空调热水的供回水温差10℃较经济合理。而实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2～3℃，如果将供回水温差提高到5℃，水流量将减少到原来的50％左右，水泵耗电量也将减少87．5％，节能效果非常明显。但是实际工程中常出现如果减少水流量，有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况，而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡，夏季过热的房间所属的支路阻力大，当流量减少时，阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度，致使房间过热。如果加大流量，阻力小的支路就会超过需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求，不会出现夏季室温降不下来的情况。但这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。

变频水泵的使用为上述情况的改变提供了可能。由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50％左右。如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化，那么全年平均的水量只有最大水流量的50％左右，使水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12.5％，节能效果是非常明显的。

3.5减少风机电耗

空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的，空调系统风机电耗所占比例最大，风机节能的潜力也就最大。减少风机能耗主要从以下几个方面人手：定期清洗过滤网（袋）、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适等。

3．6提高改善空调系统自控功能

目前有很多商业建筑的空调系统来设空调自控，这使得空调系统的运行管理很不方便。特别是对于面积较大的商业建筑，可能有上百台空调箱、新风机组，运行管理人员连每天启停空调箱都没有足够的精力去实现，更淡不上让其节能运行。因此很多商业建筑的空调箱、新风机在空调季节只得让它们全天24h运行。如果为空调系统均能加装自控系统，即使是最简单的启停控制，也可以极大节省空调能耗。

4 结语

商业建筑能耗中暖通空调能耗占有很大比重, 通过上述具体措施，可以有效的降低商业建筑的空调能耗，在已建成的大型商业建筑中均取得了理想的节能效果。

参考文献：

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