公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行研究

許平青

廈門新洋達(dá)環(huán)境科技有限公司，福建 廈門 361000

1 大型公共建筑結(jié)構(gòu)中暖通空調(diào)具有的能耗特征

在我國，大型公共建筑（除軍事建筑外）屬于常規(guī)建筑系統(tǒng)的重要組成部分。對于常規(guī)建筑系統(tǒng)而言，既包含普通民用建筑，同時又包含工業(yè)建筑，大型公共建筑則歸屬于民用建筑。例如：在人們?nèi)债a(chǎn)生活中經(jīng)常看到的廣場和車站均屬于公共建筑。就目前而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗表現(xiàn)出的主要特征為：能耗過大、能源利用率不足、冷熱能使用模式存在缺陷、應(yīng)用效果不佳等。這些不利因素的存在，會對暖通空調(diào)系統(tǒng)造成不利影響，能耗現(xiàn)象會進(jìn)一步加劇。

建筑管理人員為了提升建筑內(nèi)部的舒適程度，會在建筑中安裝暖通空調(diào)，以此調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。但是為了進(jìn)一步節(jié)約能源，在大型公共建筑中進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計時，需要針對空調(diào)的運(yùn)行能耗特點(diǎn)展開分析，如要求空調(diào)系統(tǒng)兼顧事故后排風(fēng)，風(fēng)量需＞5 次/h 的換氣要求，在設(shè)計中可不考慮最小新風(fēng)量。當(dāng)前大型公共建筑結(jié)構(gòu)的暖通空調(diào)初始設(shè)計溫度為28.5℃，暖通空調(diào)的空氣處理需要經(jīng)表冷器冷卻后送入室內(nèi)，使室內(nèi)的相對濕度達(dá)到95%，從而承擔(dān)建筑內(nèi)全部熱負(fù)荷，室內(nèi)設(shè)定需要消除余熱量，將參數(shù)設(shè)定為t0=15.4℃。

2 公共建筑暖通空調(diào)工程案例

2.1 工程概況

某大型商場位于某市四環(huán)內(nèi)，建設(shè)中的結(jié)構(gòu)安全等級為1級，該商場的整體建筑面積達(dá)到40.96 萬m2，而占地面積則達(dá)到了27.463 萬m2，商場建筑高度為98.97m，層高3m，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，外部設(shè)有幕墻。該商場項(xiàng)目結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對施工環(huán)境有著較高的要求，且工程工期緊、質(zhì)量要求高。該大型商場采用集中空調(diào)系統(tǒng)，因工程項(xiàng)目建成投用時間距今較遠(yuǎn)，所以其隔熱和保溫效果有所退化，并且建筑采暖系統(tǒng)運(yùn)行會產(chǎn)生較高能耗，主要因?yàn)榭照{(diào)設(shè)備運(yùn)行期間產(chǎn)生的能耗和設(shè)計期間選擇的負(fù)荷值過高。建筑調(diào)溫系統(tǒng)在運(yùn)行期間，能量消耗過高，能源利用效率較差，并且暖通系統(tǒng)工作效率較低等問題均為待解決問題。

2.2 設(shè)計方案注意事項(xiàng)

大型公共建筑南通空調(diào)設(shè)計方案需要重點(diǎn)注意下述幾方面的內(nèi)容：首先，建筑外觀、建筑周邊環(huán)境、建筑內(nèi)部空間以及建筑供暖制冷需求等；其次，在滿足上述幾方面的建筑要求之后，正式開始設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方案，保證空調(diào)系統(tǒng)的各方面能力都可以達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

而對冷負(fù)荷的計算方法則是要準(zhǔn)確確定數(shù)據(jù)中心的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體包括UPS 額定負(fù)載、面積、人數(shù)以及IT 負(fù)載等，需要對其內(nèi)、外負(fù)載進(jìn)行有效計算，即是100%IT 負(fù)載+UPS 額定負(fù)載的6%+IT 負(fù)載的8%+面積×照明負(fù)載系數(shù)（21.53W/m2）+人體散熱，對于外部負(fù)載則是對墻壁、窗體等維護(hù)傳熱進(jìn)行計算，公式為數(shù)據(jù)中心面積×顯熱系數(shù)（30W/m2）+面積×潛熱系數(shù)（20W/m2），從而確定總發(fā)熱量、總顯熱量和顯熱比，最終準(zhǔn)確統(tǒng)計數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷［1］。

針對上述情況，該建筑在空調(diào)主要使用月份的冷負(fù)荷值較高，為建筑提供足夠的冷氣需要增設(shè)大量暖通空調(diào)風(fēng)口。在這樣的情況下，建筑周邊環(huán)境、采光條件、通風(fēng)條件、建筑布局、建筑朝向等多方面的因素都會對暖通空調(diào)的正常運(yùn)行造成影響，所以，在堅(jiān)持節(jié)約能源的前提下，需要采用新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，在保證建筑供暖制冷需求的前提下，進(jìn)一步控制能源消耗。與此同時，還需要注意建筑高度、建筑面積、建筑內(nèi)部空間等方面的實(shí)際條件，提升確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵因素

3.1 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理分析

在公共建筑的具體建設(shè)過程當(dāng)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)十分重要，其自身的輸配體系需要承擔(dān)輸送冷熱量的責(zé)任，因此，提升空調(diào)輸送系統(tǒng)的實(shí)際效能屬于公共建筑節(jié)能設(shè)計工作的重要方式，同時也是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。暖通空調(diào)自身保溫能力需要由外界構(gòu)造材料具有的傳熱系數(shù)決定，會對空調(diào)運(yùn)行體系產(chǎn)生較大影響，同時還能夠提升建筑屋頂保溫能力和墻體保溫能力，可以減少建筑自身需要承擔(dān)的冷熱負(fù)荷損失的25%。在此期間，變頻技術(shù)屬于暖通空調(diào)系統(tǒng)升級改革的關(guān)鍵成果，既能夠提高適配系統(tǒng)的實(shí)際傳送能力，同時還可以在多種空調(diào)系統(tǒng)中得以廣泛推廣和應(yīng)用。

3.2 測量管理建筑內(nèi)部設(shè)施

通過對建筑內(nèi)部設(shè)施的實(shí)時測量，可以有效保證空調(diào)設(shè)施的正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠大幅度提升運(yùn)行功效、節(jié)約人力資源。對于已經(jīng)建成的大型公共建筑而言，地方政府的有關(guān)部門需要制定相關(guān)政策對公共建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)予以科學(xué)引導(dǎo)，推進(jìn)空調(diào)節(jié)能技術(shù)在未來階段的發(fā)展和創(chuàng)新。例如，該工程的熱力外網(wǎng)管線是幾何相關(guān)指定路由進(jìn)行敷設(shè)，該條線路的總長度為156.663m，其管徑則為DN150，其中室外直埋深度可以達(dá)到120.563m，而室內(nèi)的架空高度則可以達(dá)到36.1m，其供回水的方向主要為從北側(cè)供水，從南側(cè)回水，而熱水溫度則維持在90～150℃之間，其壓力值可以達(dá)到1.6mPa，安裝溫度可以達(dá)到10℃。管道屬于公用管道，等級為-GB2 級，管材在具體使用時需要符合GB/T8163-2008 標(biāo)準(zhǔn)，對無縫鋼管進(jìn)行應(yīng)用［2］。在線路設(shè)置上可以采取波紋管補(bǔ)償和自然補(bǔ)償這兩中方式，以此來充分確保建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠與建筑節(jié)能建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求相符合。

4 大型公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行的有效對策

4.1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善對策

想要確保空調(diào)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要加強(qiáng)對邊水量的控制。上述工程每年用水高峰基本集中在8 月份和9 月份，其中能耗最大的月份為8 月，結(jié)合地域的主要特點(diǎn)，該月份在夏季，因此天氣比較炎熱，對空調(diào)系統(tǒng)的需求量相對較大，由于是公共建筑，因此相關(guān)公共用水可不進(jìn)行考慮，因此用水量較大的原因主要在于空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)用戶實(shí)際需求，提升變頻水泵自身調(diào)節(jié)功能，讓變頻水泵能夠有效承載系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)荷變化，對空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行時間進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而保障設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行，同時還需要對變頻水泵的節(jié)能特點(diǎn)進(jìn)行合理運(yùn)用，從而使衛(wèi)生間用水狀態(tài)得到調(diào)整，采取人為方式對各閥門的開啟度進(jìn)行控制，主要控制在5%～10%這一范圍內(nèi)。與此同時，預(yù)防水力失調(diào)的最佳方式是關(guān)注空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)設(shè)計概念，調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，保證系統(tǒng)運(yùn)行的良好狀態(tài)，從根本上解決空調(diào)系統(tǒng)水力失調(diào)問題。

4.2 重視運(yùn)行檢測和運(yùn)行調(diào)試

正式安裝空調(diào)系統(tǒng)的前期、中期和后期均需要安排專門技術(shù)人員監(jiān)督并管理安裝工作，保證暖通空調(diào)系統(tǒng)可以順利完成安裝作業(yè)，例如，針對該工程當(dāng)中的兩臺空調(diào)，其總冷量單臺可以達(dá)到29.2kW 以上，電加熱則可以達(dá)到6kW，加濕量為4.5kg/h，靜壓達(dá)到150Pa。結(jié)合相關(guān)要求進(jìn)行分析，空調(diào)系統(tǒng)需要能夠?qū)κ覂?nèi)濕度進(jìn)行調(diào)整，而且還需要具有漏水報警以及除濕等相關(guān)功能，將其溫度設(shè)定在17～32℃時，其溫度的控制精確度為±1℃。而當(dāng)相對濕度設(shè)定在40%～70%這一范圍內(nèi)時，其控制精度可以達(dá)到±5%RH。在此期間，工作人員需要全方面掌控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并將試行數(shù)據(jù)記錄存檔，然后簽署驗(yàn)收合同。

4.3 加強(qiáng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理

公共建筑中的暖通空調(diào)系統(tǒng)由多種不同的設(shè)備機(jī)組構(gòu)成，在其管理建筑設(shè)施期間，還需要不斷完善機(jī)組設(shè)備管理機(jī)制，定期檢查各個不同功能的設(shè)備運(yùn)行情況。在遇到運(yùn)行問題時，需要在第一時間找到專業(yè)技術(shù)人員處理問題，為設(shè)備穩(wěn)定、正常運(yùn)行狀態(tài)提供可靠保障。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對暖通空調(diào)產(chǎn)生了帶動作用，時下公共建筑內(nèi)的暖通空調(diào)已經(jīng)能夠做到自動化運(yùn)行控制，并且可以通過軟件技術(shù)監(jiān)控并控制暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，在一定程度上提升了空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)的精準(zhǔn)度。

5 結(jié)語

綜上所述，伴隨著人們生活水平的顯著提高，在大型公共建筑使用功能方面也提出了更高的要求，在公共建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)是一項(xiàng)關(guān)鍵組成部分，受到了越來越多的關(guān)注。在專業(yè)人員設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)期間，需要充分考慮到公共建筑的各項(xiàng)使用功能，如該工程將采取措施前后的暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對后，證明節(jié)能效果明顯，各類資源綜合降低約16%。