既有建筑暖通空調系統節能改造設計分析

郭磊鑫

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

1 既有建筑暖通空調系統節能改造設計的主要內容

暖通空調系統能耗在建筑能耗中占有很大比重，如在商業建筑中占建筑總能耗的65%左右，暖通空調系統節能對建筑節能具有重要的意義。一般來說，一個完整的暖通空調系統由三大部分組成，即空調冷熱源、供熱與供冷管網和空調用戶系統。冷熱源就是通過管路系統將各種設備組成制備熱媒或冷媒的熱力系統；供熱與供冷管網是輸送熱媒與冷媒的大動脈，將冷熱源制備的冷、熱媒輸送到用戶；空調用戶系統是由管路系統與末端空氣處理設備組成的冷量或熱量的分配系統，按各建筑物冷熱負荷的大小，合理地將冷量或熱量分配到各個房間或區域，以創造出舒適而健康的室內環境。暖通空調系統的用能也集中在這三大部分中，即冷熱源中能量的轉換、冷媒與熱媒的輸送用能和空調用戶分配系統用能。暖通空調系統的節能應從這以下方面著手：

1.1 暖通空調系統型式改造

不同暖通空調系統型式的能耗有所不同，對于既有建筑，應根據建筑的功能、運行特性、負荷特點、改造的經濟性等方面綜合考慮，選擇合適的暖通空調系統型式，例如變風量（VAV） 暖通空調系統、變水量系統、輻射板供冷與供熱系統、變制冷劑流量（VRV） 系統、水環熱泵暖通空調系統、工位暖通空調系統等都具有節能的優點。在系統型式選擇時，應當分析要求進行環境控制的場合的特點（負荷特性、使用特點、調節要求、管理要求、建筑特點等） 和各種系統具有的特點，使系統與被控制的環境有最佳的配合，達到在有良好的環境控制質量條件下既經濟又節能的目的。

1.2 空調冷熱源改造

眾所周知，空調冷熱源的能耗是暖通空調能耗中的主要部分，在空調冷熱源的設計中合理采用節能技術措施對整個暖通空調系統的能耗至關重要。因此，有必要對空調冷熱源的主要節能技術作一總結，以便增強設計者在空調冷熱源設計中的節能意識。

空調冷熱源形式的選擇應綜合考慮能耗指標、初投資和運行費用、使用壽命、建筑特點、安全和可靠性、維護管理難易程度、對環境的影響、當地能源結構等因素。從節能角度，對于設備的選擇應該考慮利用效率是否高，因此應該優先選用天然冷熱源。在空調冷源設計中，回收與利用冷凝熱，即在制冷的同時又制備熱水為熱水供應提供熱源，這種方案才是一個節能而環保的優化方案，是合理使用能量的典范。國外早已使用這種方案，稱之為免費熱水供應系統。冷凝熱回收與利用系統（又稱免費熱水供應系統） 在理論上具有一定的實用價值，但是該系統的實際節能效果與氣象條件、建筑特點及使用功能等因素有很大關系，應具體問題具體分析。

1.3 管網改造

管網是暖通空調系統的另一個組成部分，其負責將熱媒或冷媒傳輸到用戶端。管網的布設需要對系統造價、運行經濟性、建筑結構等多方面的因素進行考量。而在節能改造中，則需重點把控其節能特性，因此可以從以下幾個方面實現節能改造。第一，可以進行多路并聯布置。通過這種方式，可以有效縮減風管的長度，從而降低風管中氣體的流動阻力，提高其流動速度，從而使用戶端的冷氣或熱氣效果更佳。第二，可以進行對稱布置。對稱布置就是將干管以對稱的形式進行設置，其一般尺寸較小、管路較短，在水力平衡保持方面的優勢更明顯，可以減小水力損失。第三，在運行條件不好的管路上，盡可能減少會增大其局部阻力的附件，最大程度保證其運行的順暢，減小因為阻力造成的能源損失。

1.4 空調風管改造

布置風管系統要考慮的因素（如系統的造價、運行的經濟性及運行效果、建筑結構與功能、防火要求等） 十分繁多。現僅從節能角度考慮風管系統的布置，應注意以下幾點：a.對稱布置：對稱布置干管尺寸通常比較小，設計管路較短，比非對稱布置更容易保持系統的水力平衡。b.多路并聯布置：多路并聯布置可使風管盡可能的短，以降低每路風管的流動阻力。同時，也使風管斷面尺寸變小。c.在風管系統的最不利環路上盡量避免設置高局部阻力系數的管路附件，以減小最不利環路中空氣流動的總阻力。

1.5 用戶系統改造

在用戶端有一個需要注意的問題，就是新風在進入室內時，必然會有等量的室內空氣排出。要保證用戶端室內空氣的品質，又想要實現節能，就必然不可以通過削減新風量來進行節能，如此就不能保證室內空氣品質。因此，要在用戶端進行節能改造，將以往無組織的排風改造為有組織的排風，即將室內需要排出的空氣通過一定的設備進行回收，如此可以實現能源節約。比如在夏季，向室內排入冷風，那么就可以對室內的熱量進行回收用作他途。在冬季向室內排入熱風，那么就可以對室內的冷量進行回收另作他用。所以，要在用戶端設置回收系統，在向室內進行熱媒或冷媒輸送的時候，同步實現冷量或是熱量的回收，將其集中起來，必然可以在其他方面發揮作用，從而降低暖通空調系統的整體能耗。

2 既有建筑暖通空調節能改造過程中應注意的事項

在國外很多大學，建筑、土木、結構、給排水、暖通空調、電等專業都屬于建筑這個大專業，一個優秀的建筑設計師，必須具備這幾方面的基本技能，而在我們國家的大學分科中，這些學科都分在不同的專業，甚至不同的學院，因此要想系統地對整個建筑的節能改造作出規劃，是很困難的事情，這里單純只做暖通空調系統的節能改造，都牽涉到結構、給排水、電等三個方面，所以在舊有建筑暖通空調節能改造過程中，應注意以下事項：

2.1 各專業設計圖紙搜集務必完整

舊有建筑由于歷史的原因，其原有圖檔保存的不完整，或竣工圖與實際不對應的問題常有發生，所以在開始對原有暖通空調系統進行節能改造設計之前，對此大樓的所有的圖紙、實際情況做全面深入的現場調研非常重要。

2.2 暖通空調節能改造設計應提前跟其他專業相關負責人溝通

例如在某既有建筑暖通空調節能改造過程中，遇到了一例管道穿樓板情況，項目組提前邀請了結構方面專家現場勘查，和結構專業配合，在適當的位置開洞，做加固。保證建筑的結構安全。同時，和室內裝修裝飾專業密切配合，認真聽取建議，對于風口這類室內可見的部件，提前與負責室內裝修與裝飾的隊伍溝通，既保證了暖通空調的送風效果，又使裝飾契合室內裝修，外表美觀，達到客戶需求。

2.3 改造過程中盡可能利用最新的設備，最大程度地節能

由于舊有建筑中使用的設備，很多都是沒有考慮到變頻、變風量等節能元素，造成了能源的極大浪費，因此，要趁改造的機會，將一些最新技術和節能設備運用到舊有建筑中，對有些還能派上用場的材料，也盡可能地在改造中重新利用，這樣不僅降低成本，也是對減少對資源的浪費。

3 結語

暖通空調系統在建筑節能中占據重要的位置，起著舉足輕重的作用。節能技術推新、廣泛應用離不開技術人員的研究開發、政府職能部門的重視和支持、行業內的每一名暖通專業的工作者的辛勤勞動，也只有全方位的開展暖通空調系統節能研究使用才能真正達到節能的目的。對于既有建筑而言，應重點加強對設備運行的控制能力，使能源更加合理、精確地消耗，針對每個建筑我們應制定符合該建筑的用能管理制度，加強設計人員的技術水平，提高運行管理人員的節能意識，培養有強烈的責任心的運行管理人員。