公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

1、公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)王震張君潔西安長(zhǎng)安大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究有限公司710064摘要:公共建筑成為建筑中的用能大戶,其空調(diào)系統(tǒng)高能耗問題逐漸突出。我國(guó)各地區(qū)進(jìn)行關(guān)于公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗狀況以及節(jié)能技術(shù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中節(jié)能潛力的研究是十分必要的。本文對(duì)公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:公共建筑;空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TU201.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):引言:我國(guó)大型公共建筑單位面積的采暖能耗一般情況下僅為住宅或普通公共建筑的50%80%,而除采暖外的其他能耗,折合成等效電耗后,單位建筑面積能耗在70300kwh/(m.年之間,為住宅的515倍,是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。因

2、此,開展對(duì)公共建筑特別是大型公共建筑的節(jié)能研究對(duì)于推動(dòng)我國(guó)的節(jié)能事業(yè)發(fā)展具有重要意義。1.空調(diào)系統(tǒng)高能耗的主要原因在能耗較高的一些辦公建筑和綜合商廈等建筑中,由開窗通風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)等造成的室內(nèi)外通風(fēng)換氣形成的冷負(fù)荷會(huì)占到總冷負(fù)荷的50%以上。由于設(shè)計(jì)不合理、缺少有效的空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段,往往造成冷機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在偏離高效點(diǎn)的狀態(tài)下運(yùn)行,導(dǎo)致能源利用率偏低。由于運(yùn)行管理不善,導(dǎo)致系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)切換不及時(shí),匹配不合理,增加了不必要的空調(diào)用能。2.公共建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)2.1降低系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷空調(diào)的冷熱負(fù)荷包括:通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱形成的負(fù)荷,通過玻璃窗的日照形成的負(fù)荷,室內(nèi)熱源散熱形成的負(fù)荷,處

3、理新風(fēng)形成的負(fù)荷。其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗能量大約占40%,而處理新風(fēng)所消耗的能量占30%40%。目前我國(guó)的多數(shù)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí),往往采用負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行估算,并且出于安全的考慮,指標(biāo)往往取得過大,造成了系統(tǒng)的冷熱源、能量輸配設(shè)備、末端換熱設(shè)備的容量都大大的超過了實(shí)際需求,形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。即增加了投資,也不節(jié)能。在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)正確計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷。2.2自然通風(fēng)技術(shù)最大限度地利用自然通風(fēng)也是節(jié)能的有效措施之一。在過渡季節(jié)自然通風(fēng)可以提供新鮮空氣,進(jìn)行室內(nèi)降溫;在空調(diào)供冷季自然通風(fēng)也可實(shí)現(xiàn)夜間通風(fēng),降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)和建筑蓄熱,減少空調(diào)開機(jī)時(shí)的啟動(dòng)負(fù)荷,特別適合公共建筑采

4、用。實(shí)驗(yàn)表明,充分的夜間通風(fēng)可使白天室溫降低24e。此外,合理的氣流組織也是影響自然通風(fēng)效果的關(guān)鍵因素。2.3合理確定新風(fēng)量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在空調(diào)系統(tǒng)中輸送的新風(fēng)量越少,則處理空氣所需要的冷量就越少,因而該空調(diào)系統(tǒng)就越經(jīng)濟(jì)。但是,新風(fēng)量的減少不是無限制的,在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下,應(yīng)利用有效措施適當(dāng)?shù)乜刂菩嘛L(fēng)量。2.3.1冬季、夏季取用最小新風(fēng)量,過渡季節(jié)增大新風(fēng)量對(duì)于夏季需供冷、冬季需供熱的空調(diào)房間,室外新風(fēng)量越大,系統(tǒng)能耗越大?？照{(diào)系統(tǒng)冬夏取用的最小新風(fēng)量,是滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下,用于稀釋有害物、補(bǔ)償局部排風(fēng),保證空調(diào)房間一定正壓值而確定的。在過渡季節(jié),隨著室外空氣焓值的變化,通過調(diào)節(jié)新風(fēng)

5、閥和一次回風(fēng)閥來改變新風(fēng)和回風(fēng)的混合比,可以利用室外新風(fēng)的冷量來推遲和減少使用制冷設(shè)備的時(shí)間,節(jié)省制冷系統(tǒng)的能耗。在冬季和過渡季節(jié),對(duì)于那些室內(nèi)周邊負(fù)荷影響小,而內(nèi)區(qū)發(fā)熱量較大的大型公共建筑,如劇場(chǎng)、會(huì)堂、大型商場(chǎng)等,室內(nèi)需要供冷風(fēng)。這時(shí)要充分利用室外新風(fēng)的冷量,可全部引入室外新風(fēng),減少制冷設(shè)備的使用時(shí)間和運(yùn)行能耗。2.3.2根據(jù)室內(nèi)人員的變化,增減室內(nèi)新風(fēng)量室內(nèi)空氣的衛(wèi)生要求,一般是由室內(nèi)所允許CO2濃度來確定的,因此,檢測(cè)CO2的濃度,是確定新風(fēng)量的一個(gè)重要依據(jù)。而CO2的濃度又與室內(nèi)人員的數(shù)量有關(guān),因此,應(yīng)根據(jù)室內(nèi)人員的變化和檢測(cè)得的CO2濃度來確定不同時(shí)間段室內(nèi)所需要的新風(fēng)量。使用自動(dòng)

6、控制CO2濃度的方法,一般可節(jié)約30%左右的空調(diào)負(fù)荷。2.4合理選擇空調(diào)冷熱源空調(diào)系統(tǒng)所消耗的能量大部分是在冷熱源系統(tǒng)中消耗的,因此,合理選擇冷熱源系統(tǒng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能至關(guān)重要。合理選擇冷熱源系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物空調(diào)規(guī)模、功能及用途、冷熱負(fù)荷特點(diǎn)、所建地區(qū)氣象條件、能源結(jié)構(gòu)、政策、價(jià)格及環(huán)保規(guī)定等眾多因素,通過綜合論證確定?？照{(diào)系統(tǒng)的冷熱源方式有多種,常采用的有:水冷冷水機(jī)組+鍋爐;熱泵;溴化鋰吸收式+鍋爐或者直燃式溴化鋰吸收機(jī)組。第一種方式是夏季用水冷冷水機(jī)組制冷,冬季用鍋爐供熱。水冷冷水機(jī)組要有一個(gè)冷卻水系統(tǒng),包括冷卻塔和水泵等,機(jī)組運(yùn)行時(shí)有一定的耗水量,在水源比較充足的地區(qū)使用水冷冷水機(jī)組比較

7、合適。熱泵型機(jī)組的使用對(duì)節(jié)能是很有利的,其中風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組在中央空調(diào)中使用的較多,這種機(jī)組一機(jī)兩用,夏季制冷,冬季供熱。特別適用于缺水地區(qū)。溴化鋰機(jī)組的能效比(制冷量/消耗的熱能比較低,外燃式為1.01.2左右,直燃式機(jī)組稍高。溴化鋰機(jī)組節(jié)電不節(jié)能。對(duì)于有廢熱、余熱的地方,如熱電廠、鋼鐵廠、化工廠等企業(yè)使用外燃式溴化鋰機(jī)組,既利用了廢熱、余熱,又達(dá)到了制冷的目的,是非常合適的。對(duì)于缺電而無廢熱或余熱的地區(qū)可考慮使用直燃式機(jī)組。2.5熱回收技術(shù)熱回收系統(tǒng)是回收建筑物內(nèi)、外的余熱(冷或廢熱(冷,并把回收的熱(冷量作為供熱(冷或其它加熱設(shè)備的熱源而加以利用的系統(tǒng)。熱回收系統(tǒng)可以提高建筑能源的利用

8、率,是建筑節(jié)能發(fā)展的一個(gè)方向?？照{(diào)系統(tǒng)中可供回收的余熱(冷主要分布在排風(fēng)和冷凝熱中。排風(fēng)冷、熱的回收?？照{(diào)房間一般設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng),同時(shí)有許多房間設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng),由于排風(fēng)的空氣參數(shù)接近空調(diào)房間的室內(nèi)參數(shù),排氣的溫度相對(duì)大氣溫度有一定的溫差,直接排入大氣就回造成能量損失。因此,在送入新風(fēng)時(shí),可以回收利用這部分排風(fēng)中的能耗(包括冷量和熱量,達(dá)到節(jié)能效果。冷水機(jī)組冷凝熱的回收利用。水冷冷水機(jī)組的冷凝熱通常通過冷卻塔排入大氣,造成環(huán)境的熱污染。許多使用中央空調(diào)的建筑中要求供應(yīng)熱水,而一般熱水要求溫度在60左右,根據(jù)兩種熱量性質(zhì)的不同,可以采用直接回收和間接回收,以節(jié)約能源。3.空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行3.1空調(diào)水系

9、統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行冷凍水和冷卻水循環(huán)泵開啟臺(tái)數(shù)與開啟冷機(jī)的數(shù)量相等。應(yīng)按照冷機(jī)的實(shí)際需要,在冷機(jī)開啟時(shí)只開啟相應(yīng)的冷冬水泵和冷卻水泵,避免多開水泵的現(xiàn)象。冷凍水泵、冷卻水泵實(shí)際運(yùn)行效率不宜低于60%,對(duì)于運(yùn)行效率地域限制的水泵宜根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工作點(diǎn)參數(shù)(揚(yáng)程、流量重新調(diào)整或更換水泵,而不宜通過調(diào)節(jié)冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的閥門限制總流量大小。冷凍水供回水溫差應(yīng)大于4;當(dāng)冷凍水泵、冷卻水泵可變頻調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,使冷凍水、冷卻水的供回水溫差不低于 4.5;當(dāng)采用二級(jí)泵系統(tǒng)時(shí),二次側(cè)冷凍水供回水溫差不得低于4。冬季采暖工況下,熱水供回水溫差不宜小于8。3.2空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)宜在使用前30分鐘

10、啟動(dòng)空氣處理機(jī)組進(jìn)行預(yù)冷或預(yù)熱,預(yù)冷或預(yù)熱時(shí)關(guān)閉新風(fēng)風(fēng)閥;宜在使用結(jié)束前1530分鐘關(guān)閉空氣處理機(jī)組。年運(yùn)行時(shí)間超過1200小時(shí)、風(fēng)機(jī)功率大于5kW的全空氣空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理機(jī)組中,風(fēng)機(jī)宜采用變頻控制,根據(jù)被調(diào)節(jié)房間的溫度來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。為保持空調(diào)運(yùn)行期間建筑物內(nèi)部的風(fēng)平衡,應(yīng)合理控制新風(fēng)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行,避免外窗開啟,減少無組織新風(fēng),同時(shí)避免樓梯間與電梯間等非空調(diào)空間與空調(diào)空間之間不合理的空氣流動(dòng)。對(duì)于上述與空調(diào)空間相連的廚房、車庫等空間,應(yīng)設(shè)置送風(fēng)門,保持與排風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng),維持廚房、車庫等為負(fù)壓。局部熱源的熱量應(yīng)通過局部排熱系統(tǒng)就地排除,避免進(jìn)入空調(diào)區(qū)域帶來不必要的空調(diào)負(fù)荷。排風(fēng)熱回收裝置應(yīng)

11、正常運(yùn)轉(zhuǎn),空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)開啟熱回收裝置,保證新、排風(fēng)通風(fēng)閥開關(guān)位置正確。過渡季節(jié)利用新風(fēng)降溫時(shí),如設(shè)有旁通措施,應(yīng)采取旁通運(yùn)行。4.結(jié)語公共建筑的空調(diào)能耗大是一個(gè)普遍存在的問題,節(jié)能已成為空調(diào)設(shè)計(jì)的基本課題和方向之一。合理運(yùn)用各種節(jié)能方法與措施,選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案,提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源利用率,可以從根本上扭轉(zhuǎn)公共建筑用能嚴(yán)重浪費(fèi)的狀況,為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境的戰(zhàn)略做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn):1趙辛,姜國(guó)偉.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方法J.渤海大學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(1.2陳麗茹.高層建筑空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的探討J.潔凈與空調(diào)技術(shù),2010(2.3劉軍,張立群,姜允濤.公共建筑空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的探討