公共建筑暖通空调系统节能设计初探

摘要:公共建筑的空调系统能耗占据着建筑能耗的主要部分。本文从目前公共建筑暖通空调系统设计中存在的主要问题出发，基于空调节能设计原则，提出了一系列空调系统节能的优化设计方案，仅供参考！

关键词:空调系统 设计原则 节能设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统应用的范围越来越广，暖通空调所消耗掉的能源也不断增加，这使得资源的供应形式更加严峻。实施建筑节能特别是空调节能势在必行。如何通过科学合理的设计实现高公共建筑能源的充分利用和能耗的有效控制，是建筑节能与空调节能的重要任务。

1公共建筑的空调系统的设计现状

1.1设备选型方面

设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能。调查中发现，即使在最热的室外条件下，很多建筑仍有闲置的制冷机组，大多数建筑都不能达到满负荷运行。目前的设计人员很多都错误地利用设计手册中提供的方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标，直接作为施工图设计阶段确定空调的冷、热负荷的依据。由于总负荷偏大，从而导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象，也直接导致了初投资增加、能量消耗增大。

1.2水系统

水系统采用的大多是定水量系统，由于设计时水流量按最大冷负荷和 5℃的供回水温差确定的，但在全年运行时最大负荷出现的时间很少，绝大部分在部分负荷下运行，因此普遍存在大流量小温差的问题。

1.3冷热源的选择

空调冷热源选择比较单一。由于目前我国的电力和燃气存在负荷不均衡的现象：夏季电力频频告急，而燃气资源却得不到充分利用，到了冬天正好相反，形成了与电力季节相反的“峰谷差”。 另外，复合能源使用很少。调查中只有 C 建筑采用了多种冷热源结合的方式，在电力紧张时仅用直燃机，而风冷热泵的使用由于受到室外气象条件的影响，一般只在过渡季节或者部分负荷时使用。

1.4热回收

很多建筑没有考虑空调系统的热回收，实际上，由于新风的引入，空调环境必然要将一部分室内空气排掉，排气的温度相对大气温度有一定的温差，如制冷若室内温度为 28℃，室外温度为 35℃，则将 28℃的气体排入大气会带来能量损失，采用热回收交换设备使新风在被处理前先与排气进行热交换，新风温度会有所降低，这样可减少新风机组的负荷，减少了能耗。

2公共建筑暖通空调系统的设计原则

2.1 以节能为原则，以热舒适指标指导工程中的节能设计的实际应用

影响热舒适指标的主要因素是：温度，湿度，平均辐射温度，风速，劳动强度。通过寻找这六者之间的合适比例，巧妙组合，达到舒适和节能的协调。同时恰当地利用房屋围护结构的热导性，抵抗室外气候的变化，使得房间内产生舒适的微气候。管路系统设计要简单，这样管材消耗量少，而且便于施工，可以达到节省初投资的目的。

2.2处理好整体和局部的关系，个人与全体兼顾

在一定的条件下，实行集体供暖，无疑会很大的降低能耗，但是也需要注意满足个人需求，不强求全面统一，这样对节能和控制的灵活性均有利。一方面暖通空调系统应保证各个房间的室内温度能独立调控；二是便于实现分户或分室热量分摊的功能。

2.3利用室内的通风量，控制室内空气品质

节能设计中总的发展趋势是通风量应增大，在这个过程中必然要解决的就是空气的质量问题，消除空气中的细菌、浮游尘埃，臭味等有害人体的物质，通过室内进排风合理的气流组织，从而达到改善空气的品质，改善居住环境，节约能源的目的。

3空调系统节能优化设计措施

3.1 选择科学的设计参数，选择合适的空调方式

为了实现暖通空调节能降耗的目标，需要从节能的角度对建筑物室内的温度和湿度标准进行科学合理的设计，因为暖通空调系统的能耗大小除与建筑物的护结构隔热性能、室外气象参数、室内发热散湿量有很大的关系外，室内设计温、湿度标准也在很大程度上影响着空调系统的负荷大小，这就要求设计人员要根据当地的气象状况和建筑物的特点，结合供冷供热的具体要求对设计参数进行科学的确定。随着变频技术的发展，变频空调近年来得到了快速的发展和应用，可以说变频空调是空调发展的一个必然趋势，在暖通空调的节能降耗方面将起到非常重要的作用。

3.2降低冷冻水大温差的能耗

1）冷冻水大温差的能耗分析

根据水泵定律，即扬程与水量成平方比关系，功率与水量成立方比关系：H′/H=(W′/W)2，N′/N=(W′/W)3，又由于流量与温差成一次反比的关系，由此得到：H′/H=(tw/tw′)2,N′/N=(tw/tw′)3，式中，H为水泵的扬程，m；N是水泵的功率，W，W是水的流量，Kg/s；tw是水温差，摄氏度。在实际工程中的研究和应用表明，冷冻水泵在大温差下的节能非常可观，最高可达 20％～50％。当蒸发器出口水温恒定时，制冷剂蒸发温度随冷冻水进出口温差的增大而增大；在冷冻水进出口温差恒定时，制冷剂蒸发温度随蒸发器出口水温的增大而增大。此外，在蒸发器出口水温恒定时，单位制冷量能耗随冷冻水进出口温差的增大而降低；在冷冻水进出口温差相同时，单位制冷量能耗随蒸发器出口水温的升高而降低。

2）控制温差增大带来的不良影响的优化设计

对风机盘管，可采取以下措施可以通过降低冷水的进水温度，从而提高风机盘管的去湿能力和制冷能力，抵消部分冷水供水温差增大对风机盘管带来的不良影响。另外，增加风机盘管的排数，可以提高风机盘管的制冷能力和去湿能力。对表冷器，可以降低冷水供水温度喝增加排数来降低水温差过大带来的影响。增加表冷器排数是为了补偿采用大温差后导致的冷量下降和出风温度升高。但一般不宜超过 8 排，否则，换热效果增加不多而空气阻力增加很多，会引起风机能耗的增加造价也会过分增大。

3.3 加大新能源、新技术的应用力度

为了起到良好的节能降耗的效果，暖通空调系统应当加大对地热能、太阳能、等清洁可再生能源的应用研究，积极采用水源热泵系统、太阳能热泵系统、地热热泵系统等节能新技术，减少暖通空调系统的能源消耗量和污染物的排放量。

3.4 对空调的新风量进行控制

空调的新风量是影响空调节能降耗的一个关键因素，尤其是在新风量过大的情况下，必然会增加空调系统的运行负荷，导致耗电量的增加。因此，根据空调环境做好送风温度和新风比例的调整对暖通空调系统的节能降耗是非常有帮助的，例如在过渡季节，室内一般不需供冷或供热，空调系统可全部采用新风，这将有效降低空调系统的耗电量。

3.5维护结构的节能设计外墙的节能设计

1）外墙的节能设计，最主要的是要注意墙体的保温。通常采用轻质高效的玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等保温材料。这样能大大增强墙体的热阻，增加墙体的隔热能力，建筑能有效防御室外气温对室内热环境的影响，从而使围护结构引起单位面积冷热负荷最小、建筑能耗最低。

2)窗户的节能设计

为了提高外门窗的气密性，在门窗与墙体、框与扇、扇与扇以及扇与玻璃之间，可采用泡沫塑料、橡胶等材料密封。另外，还可通过扩大窗扇减小缝隙，扩大单块面积减小窗芯，窗户的框材选用导热性能差的材料或采取断热处理等措施来提高其保温隔热性能。

3）屋顶的节能设计

屋面的保温应结合防水等要求综合考虑，常用且隔热效果明显的措施有：通风屋面、夹心隔热保温及生态型建筑屋面隔热技术，后者为绿色建筑，符合国家可持续发展战略，是最具发展潜力的建筑隔热技术。

4结语：

尽管目前空调系统设备的性能和系统的设计方法有了很大的进展，但是，现有空调系统在实际设计和运行过程中，还存在很多问题。因此，对公共建筑的空调系统的研究仍有很大的空间。

参考文献

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[2]顾珊珊.关于暖通空调节能问题的探讨[J].科协论坛，2009(1).

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