通风空调系统节能控制要点的探讨

摘要：从工程项目开展的全生命周期考虑，深入探讨通风空调在设计阶段、施工阶段及后期运行阶段三个不同时期的节能控制要点。研究结果表明，设计阶段结合建筑负荷变化特点采用合理的节能技术可从源头有效降低系统能耗；应重视施工阶段通风空调系统节能要点控制，从节能材料设备选择、施工工艺优化、自控技术应用及平衡调试等各个环节提高系统节能效果；设备运行阶段可充分利用各项节能控制策略并加强运行维护管理，最大限度地实现节能运行。

关键词：通风空调； 节能控制； 全生命周期

中图分类号：TU834.3+5文献标志码：A

0引言

随着时代的发展和人们对建筑品质要求的不断提高，室内环境的热舒适性逐渐成为评判建筑使用性能的重要参考指标，这也对通风空调系统的应用提出了更高的要求。然而，在通风空调系统满足人们居住环境需求的同时，也由此产生了更大的建筑能耗，因此探讨通风空调系统的节能性是非常具有研究意义的。

目前对于通风空调系统的节能研究大多从设计源头考虑，探讨各类节能技术对通风空调系统的影响，仅有较少部分研究从施工角度分析通风空调系统的节能控制要点，而在实际工程中材料设备的选取、施工品质的好坏及后期调试运维等都会对通风空调系统的运行能耗产生巨大的影响。因此本研究以建筑建造的全生命周期为基准，从节能技术的应用、施工过程中的节能控制要点及后期设备运行的节能控制策略，多角度全方面分析通风空调系统的节能措施，为实际工程中进一步降低通风空调系统能耗提出优化建议。

1通风空调系统节能技术的应用

1.1空调系统形式

目前民用建筑空调系统形式主要包括全空气系统、全水系统、空气-水系统、制冷剂系统。结合建筑结构特点选择合适的通风空调系统形式，一方面需考虑满足一定的通风空调需求，保证室内温湿度及空气品质，另一方面通风空调系统形式的选择对于建筑能耗具有较大影响，适合的通风空调系统形式的选择可以从源头上达到节能效果。

（1）全空气系统是指建筑的热湿负荷全部由空气负担，该空调系统送风量大，换气充足，是最主要的集中式空调系统，目前具有高大空间的大型建筑常采用全空气式一次回风系统。全空气系统包括定风量空调系统和变风量空调系统。相对于定风量空调系统，变风量空调系统采用变频风机，根据房间负荷的变化及温度需求调整送风量，减少了风机能耗，可有效达到节能效果。

（2）全水空调系统是指建筑的热湿负荷全部由经过处理的水负担。此空调系统多指风机盘管系统。而风机盘管加新风系统是较为主要的空气-水系统形式，建筑负荷由空氣和水共同承担，由于增加了新风，相对于全水系统更为常用，适用于多层小空间建筑。

（3）冷剂式系统是利用制冷剂消除房间热湿负荷，主要包括住宅建筑多采用的分体空调系统和小型公建常采用的多联机空调系统，目前多联机系统常配套新风机进行通风换气，保障空气品质。

刘超等［1］通过建筑能耗监督平台对两种空调系统的电耗进行了比较分析，发现多联机系统可灵活调节空调机组参数适应建筑负荷变化，而集中式空调系统的电耗随建筑负荷变化的可调节性较差，且多联机空调系统单位面积电耗明显低于集中式空调系统，更加节能。因此优化集中式空调系统的节能技术需要考虑更多的是其运行效率和控制策略，而多联机空调系统则需要增加室内设备参数的灵活调节度。王海刚等［2］对比了多联机系统和半集中式空调系统的能耗，认为相同条件下多联机较半集中式空调系统节能性更加显著，分析原因认为变频多联机在不同负荷条件下系统性能参数都较高，而半集中式空调系统部分负荷运行工况时偏离设计条件下最高运行能效点，因此多联机较半集中式空调系统更加节能。

通过上述分析可以看到对于大空间建筑，由于风量需求大，负荷变化小宜采用集中式全空气系统，为使空调系统运行更加节能需考虑如变风量空调系统等优化运行策略。对于小型公共建筑，可优先考虑系统运行性能更高的变频多联机空调系统。

1.2排风热回收

热回收技术是建筑通风空调系统节能常用的节能技术，通风空调处理机组上设置新风、排风的热交换装置，充分利用排风余热或余冷对送入室内的新风进行预处理，可有效减少处理新风所需能耗，进一步达到节约能耗的目的。

1.3变频调节技术

对于大型公建，由于室外气象参数及室内热扰处于逐时动态变化，因此建筑热负荷也在逐时变化。结合负荷变化特点，采用合理的空调变频调节技术可有效减少建筑空调能耗。以较为常用的全空气系统为例进行说明，其变频调节方式主要包括变风量调节、变水流量调节。变风量空调系统是指当传感器测得的室内温度与设计温度值产生温差时，通过控制器调节末端风阀改变送风量，同时风道内的压力传感器感受到压力的变化，通过变频器控制风机转速发生变化，因此变风量调节主要减少了风机能耗。传统的空调系统变水流量的调节方式是指当室内环境温度发生变化时，室内温度传感器控制空调机组水管上的电动二通调节阀开度，压力传感器控制总供回水管路上的旁通电动二通旁通从而调节空调水系统的水流量，并通过回水温度调节冷水机组运行台数［3］。相对于该种变水流量调节方式，设置水泵变频调节则更为节能，当用户侧冷热负荷需求降低时，通过变频器改变水泵的转速，减少冷热水的供应量，从而降低水泵能耗，当用户侧需求进一步降低并低于冷水机组允许的最低流量时，压差旁通阀组开启，让一部分供水直接进入系统的回水管。可以看出，无论是风系统还是水系统，采用变频调节方式都是一种有效的节能方式，既能根据负荷变化满足逐时温度变化需求，又能在一定程度上减少空调系统能耗。

1.4冷源系统

除通风空调末端系统形式外，冷源系统配置的合理性也是影响系统能耗的重要因素。对于冷水机组的单台容量和数量的选择应结合建筑能耗的变化特点进行考虑。冷热源设备尽量处于高效工况点运行，可提高冷源系统运行能效，减少机组耗电耗，从而达到节能的目的。结合冷水机组运行负荷需求，调整冷水机组出水温度即冷冻水温度也可使冷水机组处于高效运行工况，有效提高冷水机组运行效率［4］。

2通风空调系统在施工过程中的节能控制要点

2.1材料设备选择达到节能要求

施工过程中，施工材料设备选择的质量对于通风空调系统的节能性影响也是十分重要的。在控制施工成本的同时，应按照节能规范要求采购相应节能材料。特别是隔热保温材料的采用可以有效减少通风空调系统的能量损失。因此应着重考虑保温隔热材料的热导率、热稳定性等性能参数，此外还应按照设计计算采购满足一定厚度要求的保温隔热材料，提高设备的保温性能。

除了保温隔热材料等辅助减少通风空调系统能量损耗的材料外，选择满足设计参数要求且能效比较高的设备也是减少通风空调系统绿色节能运行的重要因素，应格外关注。

此外，监理工程师应在材料设备购置前后对其质量证明材料的合格与否严格把关，检查产品说明书上的性能参数是否满足节能设计要求。节能材料及设备要具有合格的检验报告，监理单位对材料及各种构配件严格的进场验收及检测单位见证取样送检复试等都是对材料品质和节能性进一步确认的重要步骤，应严谨对待。

2.2机组管道安装质量对建筑节能的影响

通风空调系统安装质量存在的问题不仅会影响其使用功能，也会对系统的节能性产生显著影响，因此应做好包括各类设备阀门仪表、送排风系统及空调系统、水系统管路及平衡装置、计量仪表及各类自控装置的安装等。

在通风风管施工过程中，应尽早做好管道的综合排布，通过合理的管道布局，可大幅度减少风管管网的管道阻力，从而通过最小的风机动力实现风口风量需求。同理通过对空调水系统管网的进一步优化，并做好空调水系统平衡阀的布置和安装，可减少水网管路不顺畅的问题，实现空调水系统的节能效果。

建筑论坛与建筑设计冯姗： 通风空调系统节能控制要点的探讨

此外风管连接处的法兰与风管连接不正、风管与空调设备之间的缝隙都会产生一定的漏风量，一旦漏风量过大必然会造成通风空调系统的风量大幅损失，因此在施工过程中应加强对通风管道安装质量的保证，提高安装质量，尽可能实現无缝对接。同时通过对风管系统进行严密性测试，减少漏风产生的能量损耗，确保风管风量的节能施工工艺［5］。绝热风管与金属支架的接触处、复合风管及需要绝热的非金属风管的连接处、加固处也应做好冷桥处理，同样空调水系统管道及配件也应做好与支配件绝热衬垫安装及冷桥隔断，落实好空调水系统管道及配件绝热层和防潮层的施工，避免造成一定的热损失。

通过加强施工质量可有效降低建筑能耗，另一方面可以通过提高通风空调系统的控制技术进一步提升其节能效果。通风空调系统在保证室内热湿环境稳定性，人体舒适度的基准条件下，利用先进的自动控制技术可以避免不必要的能源消耗。通风空调系统中自控技术的应用一方面要通过信息化平台实现对空调系统实际运行能耗和末端温湿度、风速风量的监测，检验其是否满足室内热环境需求并及时反馈相应信息，另一方面自动技术需要一定范围内根据实时负荷需求及时调整通风空调系统的出风温度及送风量等，在一定程度上达到节能的效果。

同时应加强施工过程质量监管，施工过程中及时留存节能施工过程资料，包括节能施工方案，节能施工过程检查检测记录，节能工程检验批及分部分项验收记录，并按照规范要求落实通风空调系统调试和质量验收及问题整改工作。

2.3设备及系统调试对建筑节能的影响

机电设备安装后，通风空调系统设备及系统的调试也是保证其正常节能运行的重要环节，不应忽视。系统调试前，应先对空调机组的出风量、系统末端及控制系统进行性能测试，保证其基本功能的正常实现。对于制冷设备出力不足、能效低的问题应请专业设备厂家及时调试，满足室内环境的舒适性要求，而当其调试为能效比最高的运行工况时，性能会明显提升。设备调试后，还需对通风空调系统进行整体调试。特别是具有显著节能性、并对空调系统控制及调试要求较高的变风量空调系统等随负荷变化进行自动调节的复杂空调系统形式，对风系统进行风量平衡调试，系统送风温度调试，空调水系统调试及系统联合运行时的功能验证都是十分重要的环节［6］。应合理对系统管网过滤器及各类阀件开度调整，并通过装设动态平衡阀有效改善系统的水力失衡问题，减少空调系统的能量损失，进而达到节能效果。

3设备运行过程的节能控制策略

对于空调设备运行过程的节能控制策略，由于室内负荷规律性变化，应根据末端空调设备使用情况及时调整制冷设备的运行，按需控制设备启停运行，通过自控系统反馈参数并及时调整，保证系统处于高能效、低能耗的运行状态，以实现最大限度的空调系统节能运行效果。具体来说，对于大型公建的中央空调主要采用水冷机组，包括冷机循环系统，冷冻水循环系统和冷却水循环系统。冷水机组大多是集群控制，根据不同季节时段的负荷变化特点及末端回水温度，设置合理的冷水机组运行台数，调整运行强度，使冷水机组所承载负荷尽可能处于高效运行工况。冷冻水循环系统的能耗主要在冷冻水泵上，采用变频调节的水泵，并依据末端负荷变化情况及时调整冷冻水系统流量可有效降低冷冻水系统的运行能耗［7］。同理冷却水系统运行能耗主要在冷却水泵和冷却塔风机所需要的电能。因此需合理控制冷却水泵的运行频率，并使冷却塔冷却效能最大化。

从空调系统运行维护角度看，施工单位在工程移交时应提供设备使用说明并派专业人员对使用单位空调设备运维人员进行培训，提高设备运行人员的节能运行意识。此外，应定期对空调系统进行维护。定期改善空调水系统水质、避免设备结垢、及时更换脱落损坏保温层等措施可有效改善制冷量降低、电耗增加等问题。

4结论

以建筑建造的全生命周期为基准，对通风空调系统节能控制要点进行全面分析，探讨了通风空调系统节能技术的应用、施工过程中的节能控制要点及后期设备运行的节能控制策略。可以得到几点分析结论：

（1）结合建筑负荷变化特点选择合适的空调系统形式、采用排风热回收、变频调节、对冷源系统合理设置等节能技术的应用可在设计阶段有效降低通风空调系统的运行能耗。

（2）应重视施工阶段通风空调系统节能要点的控制。选择性能优良的设备和隔热保温材料并加强质量监督；合理布局管道，优化施工工艺减少风量损耗和热量损失，利用自控技术加强信息反馈和技术调整；重视设备及系统调试，提高通风空调系统的节能效果。

（3）采取冷水机组集群控制、冷水系统水泵变频调节等措施，充分利用通风空调系统节能控制策略并加强运行维护管理可有效保证通风空调系统处于高能效、低能耗的运行状态。

参考文献

［1］刘超，赵天怡，张吉礼，等.基于建筑能耗监管平台的VRV空调系统及集中式空调系统运行电耗分析［J］.建筑科学，2016，32（6）：108-115.

［2］王海刚，钱付平，陈乐端，等.大学生公寓多联机及半集中式空调系统能耗分析［J］.节能技术，2008（5）：475-478.

［3］关文吉.变频调速在空调风系统中的实际应用［J］.暖通空调，1997（3）：17-19+41.

［4］李洪砚，袁苗.公共建筑通风空调系统节能改造研究［J］.价值工程，2018，37（19）：159-160.

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［6］王刚. 既有建筑变风量空调系统调试研究［D］.北京：北京工业大学，2012.

［7］王瑾烽，郑丽军.水冷中央空调节能控制及运行策略研究［J］.科技创新与应用，2022，12（13）：142-145+149.

［作者简介］冯姗（1995—），女，硕士，从事工程管理工作。