建筑空调的节能设计

【摘要】我国能源形势紧迫，因此节能减排是一项重大举措，作为耗能大户的空调，必须设计出新的节能措施，以实现空调的节能。本文首先分析了当前空调系统设计方面存在的问题，进而提出了空调系统节能设计中的若干节能措施，确保从多方面入手，以实现节能的目的。

【关键词】建筑空调 节能设计 措施

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

世界性的能源危机，对建筑业发展带来了很大的影响。能源的合理利用和新能源的开发日益得到广泛的重视。世界各地正投入大量的人力、物力、财力来研究节能建筑，也对建筑供暖、通风和空调的节能提出了更高的要求。为改善居住环境，公寓、别墅及外事用房等住宅区已开始采用集中空调，空调如何提高设备和系统的效能，建筑设计如何有效利用能源，是急需解决的问题。

一、空调设计常见问题

1、制冷量的确定。关于制冷量的确定，我国的有关文件《采暖通风与空气调节设计规范》中有着较为明确的规定，即在制定制冷量时，要对方案设计的空调区进行较为全面和详细的冷负荷计算。实践中，一些涉及单位和工程人员往往不能按时提交冷负荷计算书，有的甚至存在冷负荷计算书不完整和现象。这都是非常不利于空调系统的设计和安装的，因为没有详实的冷负荷计算，装机容量、水泵配置、冷却塔配置以及、风管和水管尺寸等指标就无从确定，任意估算导致的直接后果就是给工程造成不必要的经济损失。

2、风系统设计。（1）机械进排风口的设置问题。如果制冷机械与排风口的距离过短，或者设备与排风口的体积高度相近，将会引起设备运行过程中的线路故障，主要表现为系统短路。因此，要在系统设计的过程中，协调好二者的位置和距离。（2）新风口、排风口风速问题。在系统设计的过程中，要将新风口和排风口的风速同实际设备运行情况结合起来，如果建筑物的具体方位和外观对风速有着较明显的影响，也应该将其计入到干扰因素内综合进行考量。（3）排风出路问题。实践中我们发现，一些工程系统中的二级排风往往存在没有出路的情况，这不仅增加了一级排风通道的负担，也不利于发挥良好的排风效果。

3、设计过于保守。设计时出于安全考虑，设计参数偏大，从而降低了系统的节能性。例如，负荷计算取值偏离实际值较大，冷热源设备装机容量偏大，水泵选型偏大，系统配置不合理。即使选择效率再高的主机，但如果长期在部分负荷下运行，其总体效率仍然不高。另外，主机余量过大也会导致水泵等其他输送动力设备的容量过大，整个管路特性远离最佳工作点，使得总体能耗过大。因此，在空调系统设计过程中不应太保守。

4、静态设计。静态设计是指仅根据设计工况下进行系统设计，而没有从全年空调系统节能运行的角度出发；未充分考虑利用新风供冷，仅仅考虑减小冬、夏两季的新风负荷，而将新风口及空调机组的新风入口按照冬、夏两季的风量设计，使得过渡季节仍需要开启冷水机组，这也会导致空调能耗增大。

5、水系统设计。（1）冷凝水排水距离太远。主要表现为在设计方案中只有一条供冷凝水排放的管道，这样导致的结果就是需要兼顾到各个设备的冷凝水排水问题，从而导致管道线路过长，距离过远。由此较容易引发排水管道的漏水事故，所以我们要适当的调整冷凝水的排水距离。（2）空调处理机、风机盘管共用一个水系统。由于水阻力不同，阻力难于平衡，水系统用太多的调节水力平衡装置，各水系统间未进行水力平衡计算。

二、空调节能措施

1、优化建筑设计。（1）建筑方案阶段，暖通和建筑充分沟通，对建筑能耗进行模拟分析。（2）使用新型材料。如采用外墙保温和隔热、屋顶保温与隔热，使用传热系数小的外窗和玻璃幕墙，使用低辐射的镀膜玻璃、夹层充惰性气体的双层玻璃。

2、优化控制技术。（1）冷却塔设置水温控制系统。当冷却水温较低或制冷机部份开启时，关闭冷却塔风机，利用冷却塔自然降温，以利节能。（2）设置最佳冷冻水出水温度。冷冻水出水温度越高，制冷机组的制冷系数越大，就越节能。所以可根据每天的气候变化和一年的季节变化，设置不同的出水温度，以提高制冷机组的制冷系数。（3）控制制冷机开启的台数。通过控制制冷机开启的台数，使每台制冷机都运行在高效率区。

减少输送系统的动力能耗。（1）采用变流量技术。在设计空调水系统时，如采用定水温变流量或变水温变流量的调节方式，使供水量随空调负荷的变化而增减，不但可以减少处理过程的能耗还能节省输送能耗。（2）增大送风温差和供回水温差。若系统中输送冷(热)量的载冷(热)介质的供回水温差采用较大值，则当它与原温差的比值为N时，从流量计算式可知，采用大温差时的流量为原来的流量1／N，而管路损耗即水泵或风机的功耗节能效果显著。故应在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下，尽可能加大温差，但供回水温差一般不宜大于8℃。(3)降低水和空气流速。减少阻力损失，可节约输送能耗，水泵和风机的功耗与管路系统中流速的平方成正比，故采用低流速能取得较好的节能效果，且有利于提高水力工程的稳定性。

室外新风量控制。在满足卫生、补偿排风、稀释有害气体、保证室内正压等要求的前提下，根据室内人员数量的变动及相应新风量需求的变化，通过检测二氧化碳的浓度，最佳控制室温新风量，方法如下：在回风管道上设二氧化碳检测器，根据二氧化碳气体浓度自动调节新风阀门；监视室内人员情况，根据人数的变动，用手动方式预先把新风阀门开启到一定的位置。使用自动控制二氧化碳浓度的方法，一般可节约30％左右的空调负荷。

热回收。在建筑物空调负荷中，新风负荷的比例很大，一般占总负荷的20％～30％。利用热交换器回收排风中的能量，节约新风负荷是空调系统节能的一项有力措施。如果在排风中设置热交换器，可回收排风能量的70％左右。相当于节约lO～20％空调负荷。热回收系统目前在国外特别是在日本相当普遍。

6、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：（1）水冷冷水机组+锅炉；（2）热泵；（3）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。

空调系统的设计环节，对于整个系统的运作质量的影响是非常严重的，合理的设计方案不仅可以有效的提高系统运行质量，还能够节约能源。在空调设计中，只要多总结和多留意，上述设计常见问题是可以在设计过程中避免的。节能设计的各项措施均可根据具体项目和投资费用情况加以运用。其中制冷量的确定不仅影响空调效果、工程造价还影响运行费用，对此必须予以足够的重视。

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