建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理

朱世偉

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 山西 太原 030024)

建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理

朱世偉

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 山西 太原 030024)

為更好實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能，本文對(duì)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了節(jié)能設(shè)計(jì)和空調(diào)優(yōu)化管理的方案，以期促進(jìn)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的不斷優(yōu)化和提升。

節(jié)能減排；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)；動(dòng)力能耗

近些年，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。但我國(guó)社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都受到了能源的限制，節(jié)約能源迫在眉睫。在我國(guó)許多居民高層建筑、大型建筑以及辦公公共建筑中空調(diào)都是必不可少的，其能耗量也非常驚人。只有找出更加節(jié)能的空調(diào)設(shè)計(jì)方案，并且尋求一條空調(diào)節(jié)能優(yōu)化管理的路線，才能不斷降低能源消耗，使我國(guó)能源真正走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

一、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理中存在的問(wèn)題

（一）空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)不合理

在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)一些設(shè)計(jì)人員為了方便省事兒，并沒(méi)有對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方式和工作原理進(jìn)行深入探究，大多都僅僅對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行和工作原理有了表層膚淺的了解后就開(kāi)始進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中由于經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常出現(xiàn)套用現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的情況，更有一些設(shè)計(jì)人員在技術(shù)水平還未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，就盲目的引用新技術(shù)，并沒(méi)有將空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性考慮其中，反而最終造成空調(diào)系統(tǒng)達(dá)不到節(jié)能要求。

（二）設(shè)計(jì)觀念陳舊設(shè)計(jì)過(guò)于保守

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常將空調(diào)的安全放在首位，并且不斷加大設(shè)計(jì)的參數(shù)，這種保守的設(shè)計(jì)方式會(huì)造成空調(diào)的節(jié)能性有所降低。例如，空調(diào)所用的實(shí)際值與計(jì)算負(fù)荷時(shí)的取值偏差過(guò)大，所選取的空調(diào)水泵型號(hào)偏大，配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)不合理的情況等。上述情況的出現(xiàn)都體現(xiàn)出在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)人員觀念過(guò)于陳舊，設(shè)計(jì)過(guò)于保守，最終加大了空調(diào)運(yùn)行時(shí)的不必要負(fù)荷，從而制約了空調(diào)的節(jié)能性的提升。

（三）靜態(tài)設(shè)計(jì)

靜態(tài)設(shè)計(jì)一般指以設(shè)計(jì)工況作為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)并沒(méi)有從空調(diào)節(jié)能的角度出發(fā)，更沒(méi)有考慮空調(diào)全年運(yùn)行的實(shí)際情況。而且這種設(shè)計(jì)是站在空調(diào)冬季、夏季風(fēng)量的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)新風(fēng)入口的，并未考慮在這兩季中新風(fēng)的負(fù)荷，最終造成在季節(jié)過(guò)度時(shí)，空調(diào)的冷水機(jī)組仍然需要照常開(kāi)啟，使得空調(diào)的能耗也有所增加。

（四）空調(diào)節(jié)能管理有待優(yōu)化

在空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理中也存在一定的問(wèn)題，如在實(shí)際操作中未采用空調(diào)的自控系統(tǒng)，而大多數(shù)都采用手動(dòng)操作，這樣就會(huì)造成控制參數(shù)的滯后，加大能源的浪費(fèi)；盡管當(dāng)前大部分的建筑都與空調(diào)設(shè)備公司簽訂了定期清洗空調(diào)設(shè)備的合同，但在空調(diào)安裝實(shí)際使用后，空調(diào)設(shè)備公司并未嚴(yán)格按照合同執(zhí)行，進(jìn)而造成空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行阻力的增大，使得空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗不斷加大。

二、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理的措施

（一）降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷

一般情況下，空調(diào)的冷熱負(fù)荷是由處理新風(fēng)形成的負(fù)荷、玻璃窗日照形成的負(fù)荷、室內(nèi)熱源散熱形成的負(fù)荷、傳熱形成的負(fù)荷等共同組成的。目前，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員以負(fù)荷指標(biāo)估算的方法作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，為了保障空調(diào)的安全運(yùn)行，經(jīng)常出現(xiàn)指標(biāo)過(guò)大的情況，最終導(dǎo)致其負(fù)荷大大超過(guò)了實(shí)際需求。要想解決這種問(wèn)題，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中就要先計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)所消耗的冷熱負(fù)荷，得到正確的計(jì)算結(jié)果后取最合適的值進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要排除設(shè)定過(guò)大的情況。

建筑代號(hào)建筑功能 熱冷源方式 建筑面積（m2）空調(diào)面積（m2）單位建筑面積能耗（GJ/（m2）·a）單位空調(diào)面積空調(diào)能耗（GJ/（m2）·a）年度空調(diào)能耗百分比A 賓館 離心式冷水機(jī)組+燃煤鍋爐32000320002.151.0448.1%

表1 ：某區(qū) 14幢公共建筑能耗調(diào)查結(jié)果

為了了解建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理，筆者對(duì)某城市具有代表性的14幢公共建筑的建筑能耗進(jìn)行了調(diào)查，其中調(diào)查的內(nèi)容主要是一年內(nèi)十二個(gè)月份的建筑各能耗、空調(diào)冷熱源方式、室內(nèi)溫濕度、空調(diào)能耗、二氧化碳濃度以及人們的熱舒適等。根據(jù)調(diào)查的結(jié)果，其功能、冷熱源方式以及能耗的部分結(jié)果如表1所示：由圖可以看出，公共建筑單位的面積建筑能耗為0.45——2.76GJ/m2（□a），最大值是最小值的6.13倍，平均為1.65GJ/m2（□a）高于中國(guó)武漢的1.313GJ/m2（□a）；其中A、E、F、I、j 這五家星級(jí)酒店的平均能耗量為1.404GJ/m2（□a），這低于日本旅館的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)2.152GJ/m2（□a）；H、K、M、N這四幢辦公樓的平均能耗量為1.48GJ/m2（□a），超過(guò)了日本的辦公樓節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)1.256GJ/m2（□a）的17.8%，但是其低于中國(guó)上海辦公樓的平均能耗量1.8GJ/m2（□a）。

空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇也非常關(guān)鍵，要與建筑物的規(guī)模、用途、使用特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)當(dāng)在能源狀況以及氣象條件的范圍內(nèi)，這些條件一般要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較來(lái)確定。通常情況下，以負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷為基礎(chǔ)可以將空調(diào)系統(tǒng)分成以下幾大種類，全水系統(tǒng)、全空氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等；按照空氣處理設(shè)置的位置情況可以分為班級(jí)中系統(tǒng)、集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。在選擇空調(diào)系統(tǒng)形式時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，要與空調(diào)的使用要求和空調(diào)的使用原則相互符合，從而做到系統(tǒng)運(yùn)行更加合理、空調(diào)耗能不斷減少、空調(diào)投資較低等。

（二）確定合理的新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理可以發(fā)現(xiàn)，在空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)量越少空調(diào)節(jié)能就越經(jīng)濟(jì)有效，但是減少新風(fēng)量要根據(jù)室內(nèi)的具體情況從而制定出更加合理的控制新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)。首先，可以將冬、夏兩季的新風(fēng)量降至最低，在過(guò)度季節(jié)時(shí)再增加將新風(fēng)量。由于在冬、夏兩季室外新風(fēng)量越大，空調(diào)的能耗量就越大，因此當(dāng)室內(nèi)衛(wèi)生得到滿足時(shí)，將夏季空調(diào)系統(tǒng)控制在最小新風(fēng)量，能夠?qū)植康呐棚L(fēng)起到補(bǔ)償?shù)淖饔茫⑶夷軌虮ＷC空調(diào)房間內(nèi)的正壓值。

（三）空調(diào)系統(tǒng)的控制管理

近些年，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)也有所提高。許多空調(diào)系統(tǒng)引入了先進(jìn)的軟件體系，通過(guò)中央監(jiān)控對(duì)空調(diào)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。這種系統(tǒng)可以在線對(duì)空調(diào)的回風(fēng)進(jìn)行檢測(cè)，并且控制空調(diào)的新風(fēng)量，不僅能夠保證室內(nèi)通風(fēng)衛(wèi)生，而且能夠達(dá)到節(jié)能的目的。除此之外，一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能幫助空調(diào)進(jìn)行室內(nèi)外氣象以及濕熱負(fù)荷的測(cè)定，并且根據(jù)氣象條件控制空調(diào)系統(tǒng)，使其一直保持在最節(jié)能的狀態(tài)。

（四）能源管理

當(dāng)前，我國(guó)許多建筑在引入建筑空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，都采用引進(jìn)合同能源管理公司的方法，這種能源管理公司實(shí)行的是通過(guò)降低整體成本，從而達(dá)到減少支付的節(jié)能投資方式。這種商業(yè)形式就是要改善未來(lái)的節(jié)能方式，并且使節(jié)能工作不斷升級(jí)，從而達(dá)到更大的收益，最終降低運(yùn)行成本。在與合同能源公司確立了具體的能源管理方案后，能源公司會(huì)先墊付節(jié)能減耗的相關(guān)費(fèi)用，并且在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中業(yè)主也無(wú)需提供節(jié)能相關(guān)費(fèi)用，直到改造完成后，而在改造期間節(jié)約的費(fèi)用將由業(yè)主與合同能源公司共同分享。

（五）技術(shù)人員培訓(xùn)管理

建筑空調(diào)系統(tǒng)在使用過(guò)程中技術(shù)操作人員的素質(zhì)也非常關(guān)鍵，要想使建筑空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能，還應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)對(duì)空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員的自身專業(yè)素質(zhì)。并且在工作過(guò)程中向操作人員灌輸多種空調(diào)管理與節(jié)能的方法，加強(qiáng)管理人員的動(dòng)手操作能力，增加工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，從而保證整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備使用的高效率，保持設(shè)備的正常運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能。

結(jié)束語(yǔ)：

目前，我國(guó)空調(diào)系統(tǒng)使用的耗能情況不斷增加，空調(diào)節(jié)能已經(jīng)成為勢(shì)在必行的一項(xiàng)工作，但是許多建筑空調(diào)系統(tǒng)仍然存在節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題，管理情況也有待優(yōu)化。故而，只有不斷加強(qiáng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究，并將更加優(yōu)良的技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)中，才能使節(jié)能工作更加有效。相信隨著我國(guó)空調(diào)技術(shù)的不斷革新，管理理念的不斷升級(jí)，我國(guó)空調(diào)節(jié)能將會(huì)得到較快的發(fā)展。

[1]王景昱.重慶市公共建筑節(jié)能75%設(shè)計(jì)技術(shù)路線及冷源系統(tǒng)節(jié)能指標(biāo)研究[D].重慶大學(xué),2012.

[2]葉凌.既有公共建筑集中空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)與節(jié)能改造研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2007.

[3]楊凡.太原地區(qū)典型酒店建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能方案優(yōu)化[D].太原理工大學(xué),2011.

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1007-6344（2015）06-0144-02