基于DeST预测下高大建筑的空调节能技术分析

刘康

摘   要：由于暖通空调系统在建筑耗能中占比显著，不同空调设计方案的节能效果具有较大差异，研究高大建筑群体中空调系统的节能技术具有重要意义。文章针对目前的公共建筑性能特点，从空气处理机组、室内环境要求以及空气处理过程切入，采用DeST能耗软件进行模拟预测，得出了对现有暖通空调节能技术的现状分析与改进措施。

关键词：建筑节能;暖通空调;DeST能耗软件;温度模拟

1    高大建筑暖通空调研究背景

1.1  高大公共建筑耗能现状

自“十一五”规划提出以来，节能减排在国家经济发展中的地位便逐渐提高，国内建筑大多可分为公共建筑和住宅建筑两类，伴随我国经济的高速发展，高大建筑的数量也在逐渐增加，特别是南方的经济发达地区，与住宅建筑相比，其具有结构形式复杂、房间数量较多、能耗较高等特征。2018年，我国建筑节能研究中心指出，国内主要城市高大公共建筑能耗占建筑总能耗的26.7%，高大公共建筑总面积占比同样高达5.8%。我国的公共建筑耗能主要包括照明、设备用电以及空调设施3部分，因建筑类型的差异，3种耗能形式在不同公共建筑的耗能占比也不尽相同，部分主要城市空调、设备及照明能耗比如表1所示。

通过对表1数据的分析，在各大地区主要城市的建筑能耗中，空调系统耗能占比最大，尤其是在南方地区冬夏两季，以南京地区为例，年空调耗能占比41.36%～75.62%，如表2所示。

1.2  高大建筑暖通空调控制意义

暖通空调的控制意义包括改善空气品质与保持人体健康两方面，其可以改善进入室内空气的气流速度和温湿度等与人体之间的对流和辐射换热，甚至可直接调节人体热湿平衡对室内环境的需求[1]。

数据显示，人体的活动范围中，有接近70%是在室内，因此，暖通空调的合理设计对人体健康有重要作用。随着各种家装进入千家万户，人们在享受美好居住环境的同时，忽略了对空气品质的改善，华丽的壁纸、地毯等会发散有害气体，由于在高大建筑中房屋较封闭，改善空气品质的重任就落在暖通空调上，提高室内的通风能力可改善室内空气品质，暖通空调的存在就显得格外重要，因此，必须加强空调系统的深入研究。在改善室内空气品质的同时，耗能问题也日渐突出，如何更好地兼顾提高室内空气品质和减少空调带来的较大能耗显得格外重要。

2    高大建筑暖通空调节能技术的应用

2.1  建筑热回收技术的推广

在暖通空调系统的运行中，热回收指当两种状态不同的流体通过热交换设备进行总热交换时，不需要消耗或尽可能少地消耗冷热源，即可完成其所需要的热湿处理过程。流体的热量转移不仅可以通过不同介质之间的密度差引起热质交换过程来进行，也可通过伴随流体状态改变的过程来进行，对于回收热源，可取自大气、天然土壤等自然资源，也可取自冷凝放热、排风等处理过程[2]。

空调热回收技术有以下两个优点：（1）对高大公共建筑的暖通空调系统来说，夏季新风冷负荷在空调总负荷中占比大于32%，而学校、养老院、体育场等人口密度较大地区，对新风的需求量就更大，甚至会要求全新风系统，利用回收技术所获取的余热对部分新风进行预热处理，以达到高效节能的目的。（2）将室内排风所带走的房间热量，通过有效装置对其进行部分回收利用，以便处理新风，对于原本由制冷机组所承担的处理新风负荷的要求就有所降低，实现节能环保。

2.2  暖通空调蓄能技术

所谓蓄能空调，即将冷量储存在蓄冷介质的显热或潜热中，当到达用电高峰期时，将其释放出来以满足高大建筑暖通空调系统的需要，实现精确填补的功效。其中，潜热储存是将蓄冷介质的温度升高以实现蓄冷，而显热储存是将蓄冷介质的温度降低以实现蓄冷，二者恰恰相反，所用介质分别为共晶盐水化合物与盐水。我国对于暖通空调系统在蓄冷技术上的节能研究尤为重视，目前的研究方向包括蓄冷空调、蓄冰空调、水蓄冷空调3方面，其中，应用最为广泛的是水蓄冷空调，与其他两种相比，具有如下特点：（1）直接利用水的温差来实现蓄冷，不需要其他辅助设备。（2）可实现蓄冷蓄热双重功能，蓄冷范围更加全面。（3）所需的储水设施与蓄冰技术相比较大。

2.3  暖通空调系统变流量调节

研究发现，空调系统在实际运行中并非时刻保持满负荷运转，其满负荷运转时长占比仅为25%左右，其余大部分时间都在以非满负荷的情况运转，变流量技术即为适应空调系统变负荷运行情况，对水泵、变频主机、风机等进行的冷热媒流量调节，具有较强的节能作用。我国最常见的变流量调节系统是依据空调房间二氧化碳质量浓度、温度等的变化由系统自动调节送风，风力变化范围在35%～95%，这种系统常用于人口密度较大的地区，此系统包括变制冷剂的流量调节与变水量的流量调节两种方式[3]。

除上述高大建筑暖通空调的节能技术以外，还有去湿空调技术、热泵技术、低温送风空调技术、蒸发冷却空调技术等措施，它们都将根据不同建筑物的特点发挥各自应有的效果。

3    高大建筑暖通空调节能技术的应用现状及应对措施

暖通空调节能技术的应用现状主要体现在以下3个方面：首先，用户方面，在暖通空调的使用过程中，用户由于缺乏对空调的正确了解，造成了电能的较大浪费，盲目的操作对节能技术的作用发挥也有较大影响。其次，设计方面，大多数研发人员受到经费等的限制，不敢对空调技术进行革新，故缺乏具有创新性的节能技术。最后，由于节能技术尚未普及，其结构较为复杂，修复困难，并未发挥其全部的实效。

对于目前存在的3方面问题，需要对研发人员进行积极倡导和鼓励，鼓励其在节能技术上敢于作为，创造出更多有利于環境保护和建筑节能的空调新技术。另外，应该提高空调的售后质量，真正做到让购买者对空调的有效使用有所知悉，减少故障的同时，也可降低能耗损失。