现代建筑中暖通空调节能设计的探讨

摘要：我国能源形势紧迫，本文论述了我国中央空调耗能的现状和空调节能的意义,从空调系统的冷热源选择、空调水系统及空调系统设备几个方面阐述了公共建筑中央空调的节能措施；并且指出，要实现中央空调的节能，不仅仅要做到“节流”，还要注意“开源”，开发太阳能、地热能等新能源，配合现有节能技术，开发出空调节能新方法，实现中央空调节能。

关键词：现代建筑；暖通空调；节能探讨

Abstract: The urgent energy situation in China, this paper discusses the present situation and the air conditioning energy saving in China central air conditioning energy consumption of the significance, selection, from the air conditioning system of water system and air conditioning system several aspects of energy saving measures in public buildings central air conditioning; and points out, to achieve energy-saving central air conditioning, not only to do "throttling", but also pay attention to "open source", the development of solar energy, geothermal energy and other new energy sources, with the existing energy-saving technology, developed a new way to realize energy-saving air-conditioning, central air-conditioning energy saving.

Key words: modern building; HVAC; discussion on energy saving

中图分类号：TU201.5 文献标识码：文章编号:

引言：近年来节能观念逐渐深入人心作为节能的重要领域之一建筑节能已经成为我国实施能源节约战略的重要环节，目前国内兴建的采用中央空调的场所普遍存在着高能耗问题一般来说，空调耗能占到建筑能耗的50-60%由于空调设计时其负荷均按最高环境温度设计，而最高环境温度对一个城市来说也只是一个月，所以绝大多数空调系统（主机、冷冻水泵风机等）大部分时间处于“大马拉小车”的运行状态，这就造成了资源的很大浪费。在中央空调系统中水泵的能耗约占系统总能耗量的15%－20%因此优化调整水泵使其运转台数随中央空调负荷的增减而增减可以取得显著的节能效果与经济效益。

1、我国公共建筑空调耗能研究现状

在国内公共建筑空调系统的能耗研究工作起步较晚，最初的测量多是为了满足空调系统中某一具体的研究，如新风冷热负荷能耗、热回收节能效益、水泵或风机的能耗等，而相对于整个建筑空调系统的能耗的研究，数据比较贫乏。九十年代以来，部分高校开始进行了这方面的研究，测量和分析典型的公共建筑的空调系统的能耗，为建筑物的节能运行管理和今后的改造提出了建议，为优化设计和节能技术的推广打下了基础。

暖通空调系统的节能研究方向有很多，很多学者已经对降低其能耗的方法有所探讨。包括降低建筑冷热负荷、选择设计合理的空调系统冷热源、优化空调系统设计并对其各个部件进行优化控制、提高制冷机组工作效率、采用自然通风或二次回风系统等措施来实现中央空调真正节能。

2、暖通空调节能设计的几点优化

1、暖通空调控制器在线滚动优化

暖通空调广义预测控制的在线滚动优化是利用模型辨识部分提供的预测输出信息，根据优化的目标函数及选定的优化方法进行在线的滚动优化，从而得到合理的控制规律，考虑在线优化的计算量，这里用RBF模糊神经网络完成广义预测控制的在线滚动优化。按性能指标，利用优化方法获得未来控制长度内的冷冻水调节阀电压，并取其首分量作为当前时刻的冷冻水调节阀电压。考虑降低在线计算的复杂性，采用了较常用的梯度下降法作为主要的优化算法。优化过程的关键是计算性能指标对RBF模糊神经网络控制器参数的导数。 通过RBF模糊神经网和修正方法，利用暖通空调预测模型提供的信息来完成给定目标函数的优化，进而准确的提供冷冻水调节阀电压，从而实现广义预测控制的在线滚动优化来得到暖通空调的合理控制规律。

2、暖通空调广义预测控制反馈校正

预测控制算法在进行滚动优化时，优化的基点应与系统实际一致。由于暖通空调系统受诸多干扰的影响，有可能导致辨识模型的失配。既基于不变RBF模糊神经网模型的预测不可能和实际空气处理单元完全相符。这就需要用附加的预测手段补充模型预测的不足，或者对基础模型进行在线修正。况且滚动优只有建立在反馈校正的基础上，才能体现出其优越性。对RBF模糊神经网络各隐单元的“是心”和“宽度”和隐层到输出层的权值采用梯度下降法进行调整，在控制的每一步，都实时检测被控对象的实际输出与RBF模糊神经网络预测器输出之间的误差，若此误差大于预先设定的允许误差，则利用上述修正方法修正暖通空调预测模型的RBF模糊神经网络参数：否则，维持原有的RBF模糊神经网络预测模型。

在设计上合理选择采暖、通风与空调相结合的节能系统,采用科学的空调方式有效的降低负荷根据具体工程建筑的需要,依据技术标准,在设计时应注意朝向、周边区与内区、使用功能的差异等对系统进行选择和划分,同时要考虑分开设置或分环设置以便于控制、调节及管理。比如在采暖中散热器宜明装在外墙窗台下,散热器表面涂料及安装形式、南北向房间系统宜采用分环设置等措施。在通风空调系统的设计上,采用不同朝向、内外区系统应分开设置或分环设置,或采用多分区新风机、多分区空调机系统,对内外区分别输送不同参数的风,风量也可分别调节与控制,从而避免不同区域出现过冷或过热的能量浪费现象。例如变风量(VAV)系统、变露点送风系统、辐射板供冷与供热系统、变水量系统、水环热泵系统、变制冷剂流量(VRV)系统、多分区新风机、多分区空调机系统等都具有节能的优点,分析环境控制场合的特点和各种系统具有的特点,使二者有最佳的配合,从而达到既经济又节能的目的。在通风空调系统的气流分布模式的设计上,可以选择具有节能优点的气流分布模式,如下送风模式、置换通风模式等。

3、合理选择热源系统

热泵是以大自然中蕴藏着大量的较低温度的低品位热能为热源,如以大气、地表水、地热或工厂排放的废水(气)为热源,通过压缩机的工作从这些热源中吸取其中蕴藏着的大量较低温度的低品位热能,并将其温度提高后再传给高温热源。热泵按热源的不同可分为:空气源(风冷)热泵。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。地源热泵(尤其是土壤型)可以节能30 %左右,而直燃型溴化锂吸收式机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉,对于锅炉房来说,大型区域锅炉房明显优于小型锅炉。通过这些科学的分析,设计人员在设计暖通空调节能系统时,就可以根据工程建筑自身的情况,选择合理的可行的热源系统,因为不同地域不同建筑工程的需要和条件不一样,所以从设计阶段开始就必须注意对热源的选用。

4、设计方案应吸收设备工种参加

现在有不少工程,在方案阶段只有建筑师埋头创造,不吸收设备工程师参加方案设计,结果建筑方案中选后设备空间没有考虑,造成设备设计很大困难。机房设在某一角落,风道拉得很远,既不经济也影响通风效果;进风口与排风口挤在一起,不合规定;管道夹层当机房使用,噪声、振动直接影响上、下客房,不但增加了消声减振的费用,还难以取得满意的效果。诸如此类举不胜举。要改变这一现实,要想适用、经济、美观地建造起现代化建筑,建筑师在方案阶段就吸收设备工程师参加设计实为当务之急。

3、应采取的节能设计措施

1、采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式

影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。结合实际情况合理选择空调冷热源力求实现冷热源的多元化随着暖通空调系统的广泛应用对不可再生能源的消耗也大幅度上升，同时对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理的选择冷热源,已经引起了各方的广泛关注。

2、着力开发可再生能源积极推广新能源

由于空调系统中所使用的高品位、不可再生能源所引起的资源环境问题也日益突出，必须开发一些合理有效的可再生能源以缓解目前的紧张局面。地热(冷)能和太阳能等可再生资源应用于空调制冷，具有一定的优势,而且清洁无污染。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作为冬季热源和夏季冷源,是既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。

4、结语

节能技术的开发及可再生能源的循环利用，应当得到政府等有关部门的支持，并大力推广。并且设计、施工、监理、质监、市政管理等部门应密切配合，抓紧实施按冷、热计量装置收费,使老百姓真正从节能建筑中得到实惠, 同时要提高公众的节能意识,大力开发推广新的节能技术，从而实现社会的可持续发展。