建筑采暖通风空调工程的节能减排措施探究

王志军WANG Zhi-jun；管志广GUAN Zhi-guang

（山东格瑞德集团有限公司，德州 253000）

0 引言

暖通空调是一种在人们生活中十分常见的建筑内部设备，其运行中会消耗大量的能源和成本。近些年，能源与环境问题日渐严峻，在这样的大背景下，暖通空调在设计和施工中也开始将节能、环保、低耗作为主要方向，通过积极引入节能减排技术，降低能源消耗，提高能源的性能和使用效率，从而更加契合当前社会发展需求，并能够从整体上缓解暖通空调系统的耗能问题。

1 案例工程概述

某建筑工程一共有7 层，地下地上的分布是1 层和6层，建筑的结构是框架结构，总建筑面积为12865 平方米。建筑最大长度为58.90 米，最大宽度为46.60 米，建筑高度为27.4 米，下面的三层高度为3.90 米，地上三层至七层3.60 米，地下一层是汽车停车库，第七层是办公楼，屋面作为现浇屋面，防水等级为二级，防水层的平均使用寿命在15 年左右。整个建筑工程设计时，建设的理念为绿色，所以，建筑工程中的采暖通风空调技术要求比较高。

本工程现有空调系统综合性很强，功能齐全包括取暖、通风、空调等设备的功能，是集三者于一身的新型建筑室内设备。我们日常生活中，常见的空调只是在室内使用，室内的人通过调整设备来达到想要的室内温度，在使用空调时，通常都会将门窗关闭，这会阻断室内的空气流通，使得人们一直呼吸室内的空气，没有新鲜空气的进入和流通。长期吹空调，会影响一些人的身体健康，使其患上空调病。另外空调在运行时，会消耗较多的能源，这也违背了节能减排的环保理念。采暖通风空调和传统的空调不一样，其在传统空调基础上进行优化升级，不仅可以保证室内温度，还能为人们提供一个十分舒适的适宜长期生活、工作的室内环境[1]。

2 节能减排技术在采暖通风空调工程中的具体应用

结合本案例工程实际情况，下文对具体的节能减排措施进行研究：

2.1 空调风系统

2.1.1 进口处的节能

本案例工程空调风系统设计过程中，要对气候环境进行充分的考虑，以免其对建筑室内温度产生影响。比如，在北方的冬季，很多时候风向都是朝北，因此，建筑物的大门在设计时，应该避开朝向北方，进而有效控制冷风进入建筑内部，对建筑物室内温度产生影响。另外，建筑工程设计时，还要考虑门厅的设计效果，避免在门口处设置热风幕，这样会增加空调系统送风的温度及其风量，进而消耗较多的能源。工程设计过程中，还做好进口处的节能设计，有效控制空调系统的能源消耗。

2.1.2 风机及风道节能

针对传统的建筑采暖通风空调工程系统进行分析，其在使用过程中，排烟风机并没有只作为排烟机，还被用作排风机，并且在工作时，会产生很大的噪声污染，因此，在设计建设方案时，要选择一些离心式的通风设备。这样采暖通风空调系统在正常压力送风下，可以采用轴流风机，这时候要对风机压力大小进行确定，保证其可以抵御风道阻力，使得设备能够正常运转。通常情况下，不同的材质风道的风速会不同，如钢板风道的风速在20m/s 而混凝土的就会慢些，在15m/s 左右，想要实现较好的节能减排效果，一定要选择较小的阻力风道，进而节约通风设备的能源[2]。

2.1.3 室外直埋热力管道节能

近些年，科学技术不断发展，建筑采暖通风空调系统工程节能减排体系建设中应用直埋铺设技术，可以有效节能减排。这一铺设技术在城市热水管网中统一集中供热，其和其他的材料对比，具有更多的优势，如直埋管道不仅具有较好的保湿性能，还具有较强的抗拉伸轻度，而且其保护层的效果比较好，耐热且抗断裂。这使得管道在安装使用时，不仅操作简单，并且还能有效节约能源。建筑施工人员在施工时，需要严格按照管道安装的设计图纸来施工，尤其关注管道的连接缝隙，做好连接缝隙的质量检查，保证缝隙连接密切，避免散发热量，影响管道的节能效果。

2.1.4 室外采风口及排风口节能

建筑采暖通风空调工程中，为了实现节能减排的效果，在设计时，要做好节能减排设备的安装和使用，而室外采风口及排风口就是一项十分重要的节能设备。本案例工程使用最大限度的利用了自然通风，自然通风是因为室内和室外的风压不同，进而会使得室外的空气和室内的空气进行交换，进而形成风流，这样就可以有效改善室内空气环境以及温度，以达到节能减排的目的。其原理如图1 所示。建筑工程设计风口时，要做好风口阻力的分布设计，充分利用室外风压，来失效节能的目标。另外，还要对室外风压的影响因子进行考虑，利用风压对系统阻力的影响，来确定风口的类型，对于排风型风貌和进风型风貌可以利用风压来对系统进行引风和排风，这样可以保证通风的效果，还能有效节约能源。利用风向标将风口一直朝向风直吹的方向，充分发挥风压的正压作用，将室外空气引入到这个暖通系统中，使得建筑室内通风效果良好。

图1 自然通风原理图

2.1.5 公共空间及其他房间空调设计节能

公共空间通常面积较大，如指体育馆、门厅等，并且人们使用的时间比较长，而且人员相对密集、集中，因此，公共空间的空气质量情况对人的健康有着直接影响，所以，对于公共空间室内空气环境有着较高的要求。针对建筑物的公共空间要做好通风能力的设计，传统的空调系统是采取单风道、机组类的空调系统，有些房间是利用着变风量系统。建筑工程设计人员，应该根据不同场所对空调系统的要求，来分别设计出适合独立运行的空调系统，便于不同空间的区分和控制，进而有效控制室内温度，减少空调系统的能源消耗，实现节能减排的目标[3]。

2.2 空调水系统

2.2.1 优化空调水系统构成

空调水系统的节能减排是非常重要，在本次案例案例工程中为了有效节约水资源，采用了闭式循环水系统，三管制水系统的冷热水是通过同一根回水管实现的，这会引起较大的水资源浪费，所以，不符合节能环保的目标，所以，工作人员在综合考虑费用成本问题，结合管径的大小，来选择双极泵系统，这样可以分别设置循环水泵，使得冷水和热水分两侧，进而可以降低能源的消耗，节约用水。另外，设计人员应该根据实际需求，来设计选择合适的水泵，如果是系统比较小的系统，可以使用单次泵，而如果用水量比较大的系统，应该选择二次泵，然后采取适当的调节方式。一般情况下，冷水回水和供水的温度差应该保证在一定的范围内，通常都是5℃以上。空调水系统的构成如图2 所示。

图2 空调水系统的构成

2.2.2 合理选择机组容量

建筑采暖空调主机对整个空调系统来讲，是核心组成部分，因此，这部分的能源消耗也最大。主机运行消耗的能源包括有效功率与空载功率。本次案例工程在选择机组容量时，在保证建筑内的采暖需求时，选择尽量小的空载功率，提高采暖机组的使用效率，采用了差额配置的主机配置形式，也就是大容量和小容量机组的组合形式。大容量机组是指200 万kcal/h 的冷水机组，小容量机组指的是60 万kcal/h 冷水机组，在采暖需求量最大的时候，使用大容量的机组，如果需求量比较小，使用小容量的机组即可，这样能够有效降低能源消耗，实现节能减排的效果。

2.2.3 利用复合能源

复合能源的应用也是本案例工程节能减排的一大特点。当前能源、环境问题严峻，清洁能源的开发与利用已经成为建筑空调采暖能源供给的主要方向。本工程采用了传统电力与燃气能源驱动相结合的方式实现能源的供应。这种能源功能方式，大大降低了采暖空调对于传统能源的需求，在电力生产中有效降低了CO2的排放，也降低了硫化物的产生，有效控制了污染物对周围环境的污染。另外，这样的设计可以同时应用多种能源，因此，采暖空调可以稳定运行。但是如果电力一旦供应不足，就需要进行错峰用电，甚至是停止用电，这时候就可以采取复合能源的方式，来保证空调机组的正常运行，有效控制采暖空调停止运转所带来的不好影响，最大程度的维持人们的生产生活所需[4]。

2.2.4 调整与改造水系统

循环水系统是建筑采暖空调热量交换的重要结构，驱动改系统所需要的能源占据整体耗能的15%-30%左右，由此可见，控制好这部分的水能源控制是非常关键的，本工程基于这方面的节能减排需求做了如下的调整：

结合本工程采暖空调运行理论参数与实际参数，选择了两种水泵型号更替的方式，这样就解决了换热液态流通速度过大，阀门封闭不严密的问题，有效控制了水源的浪费。同时，也保障了采暖效果。

本工程中还应用变频调速技术，这是一种有效的节能减排技术。变频节能技术可以在建筑采暖通风空调系统中进行应用，其节能效果相对比较理想。这个技术的应用原理是结合空调运行的实际负荷需求来调整空调系统，进而可以实时调整风机、水泵等设备，使得整个系统高效协作，有效节能。暖通系统中应用变频技术能够将系统能耗降低到原来的60%。建筑的中央空调系统中应用变频技术，根据温度限值来进行设计，确定出需要注入的水量，然后留好预留的10%水量。这样在空调系统中冷冻水的温度在保持5～7℃一段时间后，水泵调动就会自动进行最大功率工作，造成较大的能耗。而在变频技术应用之后，可以有效节约能耗。对水泵测试分析之后发现，制冷量为75%时，机组所需的冷却水流量是34%，水泵的耗电量为20%；制冷量为50%时，机组所需冷却水流量是22%，水泵的耗电量为15%。可见变频技术在暖通空调系统中应用的效果。

2.2.5 加强日常管理提高节能效益

本工程在空调水系统方面的日常管理力度也很大。应该针对建筑内的采暖空调系统开展专门的维护，提升维护的频次，针对于一些阀门、管道等关键器件，应该定期和不定期的进行检修，进而可以及时发现问题，一旦出现问题时，可以迅速采取措施进行补救。针对一些容易积累污垢的蒸发器、过滤器等器件，要定期做好清理工作，保证设备的干净，正常运行。针对系统的电气控制系统，应该每天做稳定性检测，确保各项设备可以正常运行；另外，还应该对采暖空调系统运行参数做24 小时的全天候监控，一旦发现异常参数时，应该马上查明原因，进而采取有效的措施进行改进，以免出现隐性能耗，影响系统的节能效果；针对不需连续工作的空调系统通风，应该有效控制器预冷时间，采取采用循环风的方式，来控制其预冷时间；人员数量变化比较大的空调系统，最冷月份和最热月份新风量根据室内CO2浓度监测器数值，自动控制新风入口阀，调节新风量，从而节省了冷（能）量。

2.2.6 采用先进的空调系统自控策略

建筑内部可以根据实际需求，采用先进的采暖空调自控策略，这时候需要有一个专门的空调系统控制平台作为基础管理，可以对整个建筑物内部的房间空调表冷器进行控制，设置空调的启动和停止，使得室内的温度保持在合理的范围内，一般是夏季≥25℃，冬季≤18℃，达到预期的温度值之后，空调就会自动停机。到下班时间前半小时时，系统会自动将所有空调进行关机，如果有人需要加班，可以向系统管理人员申请，修改管理平台的指令，针对某个房间的房间空调表冷器单独送电。这个空调系统自控策略的应用，可以利用集控能耗分析软件，来对能耗进行分析，进而确定每个系统的运行情况，有效改善系统的能源消耗，目前已初见成效[5]。

3 节能分析

3.1 水系统

如果以较高的指标，对全满负荷运行的需冷量进行分析，一般这个数值不会超过设计的80%。如果建筑入住率不高，同时，结合季节变化以及昼夜转化的温度变化，机组需要进行中负荷、低负荷的运行调整，结合前面的分析可知，平均负荷最大不能超过85%，如果以这个百分比进行计算，冷冻水泵电机一台55kW、冷却水泵电机一台55kW。

电机空载损耗=（55+55）×15%=16.5kW

当转速为额定的85%时，轴功率为：P=（55+55-16.5）×0.63+16.5=36.696kW

如果以年为单位，进行平均预算：平均每天运行5 个小时，那么，平均每年系统就会运行1825 小时，如果以高峰期、低峰期的平均电价0.85 元/度计算，一年可以节约电费0.85*（55+55-36.696）×1825=133,779.80 元。

3.2 风系统

依旧是按照平均负荷率不超过85%进行计算，电机空载损耗为：（11+11）×15%=3.3kW，如果转速额定85%，那么，轴功率为（11+11-3.3）×0.63+3.3=7.3392kW 如按全年平均预算：平均每天运行5 小时，那么一年系统运行时间为1825 小时，将低峰期与高峰期平均电价为0.85 元/度计算，一年可以节约电费为：0.85*（11+11-7.3392）×1825=26,755.96 元

通过以上分析能够判断出，使用变频器后的空调系统，节能效果更好。

4 结束语

暖通空调工程在建筑工程发挥着采暖、通风等作用，与人们生活密切相关，暖通空调系统在为人们提供舒适服务的同时，也带来了一定的能源与环境问题，随着这些问题的日渐严峻，暖通空调工程从设计到施工都开始向着节能环保的方向发展。本文针对暖通空调采暖通风工程特点、其中存在问题，以及相关的技能减排措施进行了讨论，并对节能减排措施具体应用进行几点具体分析，旨在更好地助力于我国暖通空调工程的创新与发展。