大型公共建筑中央空调系统节能改造设计

孙 莉

（菏泽城建建筑设计研究院有限公司，山东 菏泽 274000）

对于目前的大型公共建筑而言，中央空调系统属于建筑技术的核心所在，同时也是不可或缺的基础设施。

1 大型公共建筑中央空调系统概述及其应用现状

1.1 概述

社会经济的持续发展、城镇化进程的不断加快，使得能源消耗成为发展受到阻碍的首要因素。目前，人们一直在关注节能与节电。在城市建筑的电力消耗之中，中央空调能源消耗占据了较大的比例，达到总能耗的40%～60%。尤其是针对大型公共建筑，考虑到用户本身存在的节能观念低下、能源利用率不高等问题，想要从整体上提升中央空调的节能水平，就需要考虑到有效的技术措施和管理措施的运用[1]。

1.2 能源现状与建筑能耗

在当前主要的能源消耗结构中，基于煤炭资源为主，火力发展占据了大部分。目前我国能源实际利用率较低，相比发达国家低了10个百分点。在我国，能源问题一直影响经济发展与社会进步，想要推动社会发展，就会加大能源消耗，导致面临的能源问题越来越严重。只有真正提升能源的实际利用率，提升产品的科技含量，才能够降低能源的实际消耗，实现社会的可持续发展。城市建筑能耗作为当前城市能耗的主要内容，有一半的能源都是为了维持室内的温度平衡。再加上城镇化建设进程的不断加快，能源消耗会越来越大，从而为能源利用带来巨大的负担，这是当前需要重点思考的问题。

2 大型公共建筑中央空调系统能源消耗存在的主要问题

随着时代的不断发展，针对当前的大型公共建筑，还需要考虑到其中央空调系统能源实际消耗的问题。但是就现阶段的实际情况来看，大型公共建筑的中央空调系统能源消耗还存在一定的问题，其主要包含了空调系统本身以及建筑结构两个方面的问题，只有通过具体的分析探讨之后，才能够对其有一个明确的认识和了解。

2.1 空调系统的结构问题

（1）没有做好空调冷水机组、水泵、空调风机等对应的设备维护，导致设备热循环降低，增高能耗。（2）长时间运行冷水机，会导致设备老化，让设备损耗进一步加快，这样就会降低其能效。（3）空调系统安装位置不当，也会影响空调系统的调节效果，进而增加空调的实际运行时间[2]。

2.2 建筑结构的问题

室内热环境难免会受到建筑结构的直接影响，如建筑的通风条件、采光、建筑空间分布等。如果建筑结构不够合理，就会受到外界气温的影响，导致稳定性难以保持；在建筑物的施工过程中，所使用的隔热层材料不达标，也无法发挥其隔热效果；建筑外窗的采光条件，会对室内的热环境稳定性带来影响；建筑空间大小的分布，会对空调的调节效果产生直接的影响。

3 公共建筑中央空调系统的节能设计

为了更好地研究中央空调系统的节能，选择某多功能综合服务的现代商贸综合体，其建筑总高度为99.84m，占地面积为12488m2。本建筑一共32层，其地下2层和地面上的1～4层属于公共建筑区域。其建筑模型立面图如图1所示。

图1 立面图

了解中央空调系统的节能设计，才能够对该公共建筑中央空调系统的具体组成部件的实际工作原理加以分析，具体如图2所示。

基于该公共建筑中央空调系统的基本工作原理，在进行系统节能改造的策略制定时，需要重点考虑到下述几个方面的内容。

3.1 变频控制系统优化设计

科学技术的持续发展，使得变频技术在越来越多的行业中得到应用。在中央空调系统中，变频技术是绝对的主流。通过中央空调变频系统的优化设计，不仅有利于中央空调系统性能的提升，同时也可以满足自我调节和对应的节能处理，最终实现能耗的控制与降低。

基于中央空调系统建筑物热负荷实际变化情况来进行监测，这样就可以设计中央空调的流量和压力。在空调系统水流量稳定要求得以满足的前提下，其实际的温度差在7℃左右，并且水泵能耗也能够降低20%～30%。通过中央空调变频设计的优化处理，最终就可以满足35%～50%的节能要求[3]。

图2 中央空调系统工作原理

3.2 送风系统节能的优化设计

在空调总装机的功率中，其送风机的桩基功率为25%。风机功率和风量体系成正比关系，送风系统的体积流量要比送水系统高。所以，送风系统的压损就要比送水系统低。对于该次选择的商贸中心，其送风机桩基功率为375kW，在风管相同的前提下，风机功率和送风量三次方成正比。不难看出，送风量减少，就可以降低实际的风机能耗。另外，若因设计不当，导致购置风机过大，这样就会出现局部阻力损失增大的情况，进而造成不必要的浪费，这时需要做好挡板平衡风压的及时调整。

3.3 围护和管道的节能优化设计

中央空调在运行之中，室内与维护结构负荷是其主要的负荷所在。通过增加中央空调系统安装的建筑物门窗的气密性，可以有效降低建筑物能耗。在实际的运行环节，对于运行的设备与管道进行合理的保护，也能够达到优良的节能作用。如果运行的过程中没有针对运行管道和设备进行保温处理，就会导致中央空调系统的冷量出现消耗，进而提升冷水温度，让空气直接进入室内，导致室内的湿度出现超标的现象。想要解决这一问题，就需要进行对应的优化设计处理，使之最终满足节能效果的全面提升。

3.4 水系统智能化节能优化设计

由于中央空调系统使用设备较多，再加上功率较大，会有大量电能消耗的出现。对此，需要针对性地进行节能优化设计。针对水系统的冷冻水温度，其确定是依靠蒸发器的设定值，并且按照其接收热量，就可以确定回水实际温度。在具体的控制中，回水和冷冻水的温度差异一般在5℃内。针对性地实施节能优化设计，就需要在系统蒸发器的回水管和出水管之中安装温度变送器，并且让其能够和温度调节器、变频器等设备形成闭合的控制系统。这一系统主要是利用冷冻水泵的运行控制冷冻水的实际温度，这样就能够让其随着系统热负荷的实际变化从而出现对应的改变。如果第一台机组运行无法满足工作效率要求，就需要起动第二台机组，并且实现第一台机组的合理调节。在实际运行中，通过有效的调节，可以达到智能化与节能的实际需求。针对冷却水系统的优化处理，其原理等同于冷冻水智能化节能设计，可以满足实时情况的控制和调整，也能够达到对应的运行效果要求，最终匹配节能需求[4]。

4 结束语

总而言之，针对大型公共建筑而言，在中央空调系统设计中，还需要结合不同区域环境、通风条件、建筑物结构，确保能够全方位多角度地提升系统的工作效率，进而降低空调系统的能耗，满足节能的需求。并且通过合理的技术更新和管理措施，实现空调系统内部稳定性和高效性，制定对应的区域发展节能标准，以加强大型建筑中央空调系统的节能改造。