绿色设计在公共建筑项目中的暖通空调专业的应用

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【摘要】目前，建筑运行中存在的问题，除了与系统设计有关外，与系统的运行管理情况也密切相关。空调设备疏于清洗，过滤器、表冷器和冷凝器均有不同程度的堵塞现象，严重的影响了空调系统的正常运行，冷机的冷凝器水侧结垢，冷机COP下降。冷却水是开式系统，更容易有各种杂质进入，使冷机的冷凝器结垢，不仅会导致冷机的处理不足和COP值的下降，而且会影响冷机的使用寿命。本文从公共建筑暖通空调系统的特点分析，主要讲述了空调系统中主要节能技术。

【关键词】绿色设计 公共建筑 暖通 应用

一、公共建筑暖通空调系统的特点

公共建筑一般具有以下特点：

1.建筑体量大，建筑面积达数万平米，有些甚至达到数十万平米。

2.外形美观，建筑结构复杂，多具有高大的共享空间。多功能综合建筑特别是大型多功能综合建筑往往是一个城市的地标建筑，建筑外形极具特色，内部结构复杂。

3.建筑内部功能多，如影院、餐饮、购物、娱乐、停车等功能。

公共建筑中的暖通空调系统具有以下特点：

（1）建筑总负荷大，暖通空调系统庞大。

（2）室内环境要求高，暖通空调系统复杂。

（3）暖通空调系统分区多，各分区设计参数差异大，系统平衡难度大。

2 现行公共建筑暖通空调系统在高能耗的主要原因

在能耗较高的一些办公建筑和综合商厦等建筑中，由开创通风、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、风机长期在偏高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。

外墙多采用玻璃幕墙结构或者窗墙比较大，有多个朝向，而且进深较大。设计时没有考虑内外分区或分区不合理，设计符合不正确等因素，使空调系统在运行中存在冬季内区偏热、外区征程甚至偏冷等冷热不均的现象。内区由于人员、灯光和设备符合相对稳定，且不受室外气象条件的影响，因而全年基本呈现冷负荷，需常年供冷，外区则受室外气象条件的影响较大，负荷随季节变化而出现冷、热负荷交替变化，夏季需要供冷，冬季需要供热。

在有水量不平衡问题的系统中，可能某些水量特别小的用户温湿度得不到保证，影响这些房间的舒适度。为了满足这些流量偏小用户的温湿度要求，最简便的方法就是要增加冷冻水量，降低冷冻水的供水温度，使得冷机的制冷效率下降，其他用户的冷量过剩，影响整个空调系统的节能效果。因此，公共建筑空调系统的节能工作应该通过现场分析，发现一些无谓的能量消耗问题和能效不高的问题，然后及时修正。

目前，建筑运行中存在的问题，除了与系统设计有关外，与系统的运行管理情况也密切相关。空调设备疏于清洗，过滤器、表冷器和冷凝器均有不同程度的堵塞现象，严重的影响了空调系统的正常运行，冷机的冷凝器水侧结垢，冷机COP下降。冷却水是开式系统，更容易有各种杂质进入，使冷机的冷凝器结垢，不仅会导致冷机的处理不足和COP值的下降，而且会影响冷机的使用寿命。

二、空调系统中主要节能技术

1.变频技术

空调系统中的水泵、风机为必需的设备，而且耗电量巨大，在全年使用空调的现代化公共建筑中，风机、水泵的用电量占整个建筑用电量的30%～40%，约占整个动力用电的40%～55%。自90年代以来变频调速器在暖通空调行业逐渐被大家多认识并采用。

（1）变频技术应用在空调系统，就形成了变水量系统。在空调系统的水系统中，变频技术在水泵上的应用研究比较成熟，但在冷水机组上的应用研究还重要集中在制冷量比较小的机组，在大型冷水机组上的应用还不成熟。在设计中冷水泵和冷却水泵的容量是按住奥建筑物的最大设计负载选定的，且有10%的余量，一般冷水设计温差5～7℃，冷却水的设计温差为4～5℃；而实际的负载在绝大部分时间内远远比设计负载低，一年中负载率在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上，系统在流量固定的情况下，在全年绝大部分运行时间内冷水和冷却水的温差仅为1.0～3.0℃，即在低温差大流量的情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，造成了能源的浪费。

（2）变频技术应用到风系统，就形成了变风量系统。变风量空调系统是通过变风量末端装置调节进入房间的风量，并相应地调节空调机的风量来适应系统的风量要求。对全空气空调系统设计的要求是通过向空调房间输送足够数量的、经过一定处理的空气，用以吸收室内的余热和余温，从而维持室内所需要的温度和湿度。变风量系统可以通过改变送到房间（或区域）的风量的办法，来满足这些地方负荷变化的需要，当然，整个系统的总送风量也是在变化的。变风量系统也可以适应一天中同一时间各个朝向房间的负荷并不都处于最大值的需要，空调系统输送的风量可以在建筑物内各个朝向的房间之间进行转移，从而系统的总设计风量可以减少。这样，空调设备的容量也可以减少，既可以节省设备费的投资，也进一步降低了系统的运行费。

变风量系统常应用于办公型建筑物或学校建筑物，但是，变风量系统并不仅限于这些应用场合，它还可以广泛应用于商场、购物中心、图书馆、医院等各类公共建筑中，甚至也可以在某些工业建筑中使用。

2.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（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。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。

（1）排风冷、热的回收。空调房间一般没有新风系统，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，直接排入大气就会造成能量损失。因此，在送入新风时，可以回收利用这部分排风中的能量（包括冷量和热量），达到节能效果。

对空调系统的节能，目前往往忽视对换气排风所带走的冷（热）量的回收，造成能量的极大浪费。在建筑物的空调负荷中，新风负荷所占比例比较大，一般占空调总负荷的20%～30%。为保证室内环境卫生，空调运行时要排走室内部分空气，必然会带走部分能量，而同时又要投入能量对新风进行处理。如果在系统中安装能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，提高空调系统的经济性。

（2）冷凝水冷量的回收。当蒸发器表面温度低于空气露点温度时，空气的水蒸气会在其表面冷凝。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。冷凝热一般为制冷量的1.3倍左右，冷凝热一般分为两部分：一部分是来自于温度较高的过热蒸汽的热量，另一部分为较低温度的来自制冷剂两相相变热量和过冷热量。过热蒸汽的温度一般在45℃～50℃之间。而许多实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，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）其他技术

发觉已有的空调系统在运行管理方面的节能潜力，使系统达到最优的节能运行，也是空调节能的重点。

（a）正确确定室内参数标准。人们对空调舒适性的感觉是一个有温度和湿度等参数所构成的较宽范围的区域，在这个区域内人体舒适感没有明显改变，但系统的耗能却有很大幅度的变化，夏季适当提高室内设定温度值，冬季适当降低室内设定温度值，可以获得良好的节能效果。

（b）控制和合理使用新风量。供给新风时保证人们卫生要求和舒适感的基本条件，新风的耗能比较大。在非过度季节，新风量过多就会增加电耗，而处理的新风量过少又会影响空调环境的质量。因此，在满足卫生要求的条件下，减少新风量就可以获得显著的节能效果。在过渡季节应加大新风量甚至全新风，充分利用天然冷源，尽最大可能地节约能源。

（4）着力开发可再生能源，积极推广新能演。

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）能和太阳能灯可再生资源应用于空调指了个，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，包括提让、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。

3.节能技术在我国公共建筑空调系统的应用状况

目前，建筑节能技术的研究主要包括：尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；减少建筑围护结构的能量损失；降低建筑设施运行的能耗；在这三方面，高新技术起着决定性的作用。建筑节能也采用一些传统技术，但这些传统技术使在现今的试验论证和科学的理论分析的基础上才得以用于现代化的建筑中。

在北京、上海、武汉等地的研究人员通过调研获得，这些地方节能技术在建筑运行应用的情况并不乐观，这个主要是由于以下几个方面的原因造成的，一是安装在空调系统的节能技术的初投资大，二是业主对节能技术没有信心，三是运行管理人员的素质跟不上技能技术的要求。

上海的公共建筑采用热回收装置甚少，少数公共建筑虽然也安装了额热回收装置，但不能很好的起到应有的效果。上海的公共建筑空调系统中采用变频技术的仅占10%，上海的公共建筑对空调系统实施自控的还很少。表1.5是我国天津市公共建筑各项节能技术的使用百分率。

表1 节能技术在天津公共建筑的使用百分率（单位：%）

建筑节能和环保措施 天津

利用自然通风 64

利用换热器进行热回收 23

利用蓄热 4

利用太阳能 4

热源机器台数控制 28

控制新风量 24

空调系统区域控制 29

采用VAV方式 17

利用自然采光系统 29

三、结束语

总体来说节能技术在我国公共建筑运行过程中的应用率不大。一方面是由于这些节能技术今年来才逐渐成熟，并且进入我国建筑领域的时间也很短暂，没有引起建筑行业人员的充分重视；另一方面也与建筑的设计人员有很大的关系，许多设计人员头脑里缺乏建筑能源概念，只知道装机容量，不知道建筑能耗水平，成熟的建筑节能技术不愿意采用等。由于设计的缺陷，在使用过程中出现高能耗。在一些节能改造过程中，由于改造的初投资比较大，致使一些业主不愿意进行，这就是建筑节能技术在公共建筑中使用率低和的大量高能耗的公共建筑存在和增加的原因。

参考文献：

[1]李 林 公共建筑项目中暖通空调专业的绿色设计[J] 建筑热能通风空调 2012（31）

[2]姚军梅 公共建筑项目中暖通空调专业的绿色设计[J] 科技资讯 2012（16）

[3]邵晓鸣 绿色节能背景下公共建筑绿色设计探索[J] 新材料新装饰 2013（5）