公共建筑暖通空调系统提高能效的方法

王秀全

【摘要】暖通空调系统是公共建筑能耗大户，因此暖通空调系统的节能在公共建筑中具有重要意义。如果在优化空调系统的设计及运行管理等方面采用有效的节能措施，可以节约能源，保护环境，有利于推动我国可持续发展。本文举例分析了公共建筑中暖通空调系统的用能以及提高能效的途径，提出了公共建筑暖通空调系统的节能措施。

【关键词】公共建筑；暖通空调；节能

一、绪论

自上世纪七十年代以来，人类依赖能源问题总共经历了四个阶段：1.节约能源，限制能源的使用；2.能源守恒，保持现有的能源消耗不再增加；3.高效利用能源；4.能源可持续利用。第四阶段只有少数发达国家才能达到，我国目前正处于高效利用能源的阶段，正在向可持续利用能源过渡。

公共建筑分为商业建筑、办公建筑、科教建筑、交通建筑等，平均我国每年新增公共建筑3～4亿平方米，公共建筑的能耗约为民用建筑的五倍，并且随着人们生活水平的提高，能耗还在逐渐增大。

二、公共建筑暖通空调系统用能分析

表1是北京与上海商业建筑空调所占建筑总能耗比值：

表1

从表1中可以看出，空调所占比例最大，这与商业建筑内人员密集，流动性大，并且内部分区管理，不同区域对温度要求也不同有很大关系。与民用建筑相比，公共建筑的供暖、通风等设备都是全年运行的，因此具有较高的能耗。

笔者对我国发达城市如北京、上海等公共建筑的能耗进行了调查，总结了我国城市的能耗特点并提出了提高能效的途径。

三、提高能效的途径

1.空调系统的设计

《公共建筑节能设计标准》规定了公共建筑暖通空调的设计原则。从设计阶段开始就应该考虑如何降低空调的能耗，因此在设计时室内的温度、湿度等参数应根据规范要求合理确定，配置与建筑物负荷相匹配的空调机组的容量及数量，提高空调系统的能效。

（1）全年动态负荷计算

负荷计算是设计环节的重中之重，通过计算负荷可以确定工程的冷、热符合，使设计更合理，但是这种计算方式有误差，结果会比实际值多大约1/3，现有的调查结果普遍存在这一问题。

《公共建筑节能设计标准》中规定，在进行负荷计算时必须进行热负荷计算与实时的冷负荷计算。当建筑物的参数无法满足标准时应采用全年动态负荷计算法，计算空调的全年能耗。

（2）提高输配系统的能效

输配系统的作用是将符合设计参数要求的介质送到建筑物用能的各个房间，公共建筑的空调能耗主要来自于输配系统的风机、水泵的能耗。从整体来看，输配系统能耗占空调系统电力能耗的60%～70%，所以空调系统节能工作应将重点放在输配系统上，尤其是大型公共建筑。

变频技术已经成为了空调系统节能的重要技术，很多实际工程项目中使用了该项技术。以某酒店为例，该酒店应用了空调变频技术，使用了三台功率为30KW，流量为262m3/h的冷冻水泵和三台功率为37KW，流量为320m3/h的冷却水泵，这些水泵均安装了变频器，图1就是水泵变频的工作原理：

图1

此系统使用温度传感器实时监测机组的进出口水温，反馈给监控器，监控器经过运算将信号传给变频器，改变系统的输出频率与水泵的转速，从而达到节能的目的。空调出厂时厂家已经预先设置好了冷却水温差（4.8摄氏度）与冷冻水温差（5.5摄氏度）。实际结果表明，应用变频空调可以节能45.65%。但是需要注意，分析计算变频器在水泵上的应用时要从整体出发，考虑到整个系统对其的影响（例如制冷机组的功率、性能等），参数的选择要合理，主要有温度、压力、流量等，是变频器发挥出最大的功效。

（3）合理的室内环境设计标准

目前公共建筑面临的较大问题就是室内设计参数不标准，冬季温度过高，夏季温度过低，这就使得水泵、管路等必须选用较大的号，增加了建设资金与能耗。在空调供暖时，温度每下降1摄氏度，能源消耗会降低5%～10%；制冷时，温度每增加1摄氏度，能源消耗会降低8%～10%。因此，提倡将温度设置到合理的范围，以达到节能的目的。

（4）热回收、可再生能源的利用

设置集中空調系统的建筑采用热回收技术，利用排风对新风进行预热 （预冷）处理，可以降低新风负荷，节能效果很好。充分利用可再生能源，如风能、太阳能等可再生能源。

2.运行管理中的节能控制

合理的运行管理是有效的空调节能手段，可减少前期设计的不合理带来的影响，使空调系统变得更可控，使能源分配更合理。空调系统的节能控制主要包括：设备数量的控制、压力控制、流量控制等，通过这一系列的控制可以节能20%，可以建立自动控制系统（简称BAS）完成上述的控制。BAS的作用是监视、测量、控制整个暖通空调系统的各个设备，使设备运行更合理、更安全，使能源达到最优配比。不过目前我国BAS的应用率较低，在控制中还存在诸多不合理之处，管理制度不完善，管理人员不具备专业知识，系统不会随着建筑内温度负荷发生变化而作出调整等。

（1）能耗的准确计量

笔者在调查中发现目前的公共建筑中没有没有分项计量。因此很难分析具体的能量消耗，无法采取相应的措施，不仅为暖通空调系统能效的提高带来了困难，也造成了空调收费的不合理。所以必须改变建筑能耗计量，实现分项计量，结合具体情况，找到节能潜力点，进而采取有效地措施提高暖通空调系统的能效。

（2）节能制度的健全与完善

建筑类型、用途、规模的不同决定了能耗的不同，所以要对不同建筑深入调研，政府应制定出合乎地方实际的节能标准，对新建筑的施工要加强要求，对旧建筑要求改造。另外，建筑本身也应有一套符合自身实际的节能管理制度，加强管理人员的专业技能，养成良好的节能习惯，使节能长久的发展。

另外，公共建筑定额用能管理制度可以有效控制建筑能耗，对于暖通空调系统的设计人员而言，建筑温度符合指标并没有太大的约束作用，自由度较高。所以，设计人员应统计详细的能耗信息，严格遵守《公共建筑节能设计标准》的规定，结合建筑物所处地区气候条件，建筑物用途等进行设计，提高公共建筑暖通空调系统的能效。

结束语

综上所述，暖通空调系统的节能潜力和意义都很大，对于新建建筑，应进行合理的设计来提高暖通空调系统的能效；对于已经建成的建筑，应加强对设备运行的控制能力，合理分配能源。

参考文献

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