暖通空調節能技術在綠色建筑中的應用

蒲建子

（甘肅公航旅（酒嘉）投資有限公司）

1 工程概況

某建筑工程地下一層，地上七層，建筑物結構形式均為框架結構，總建筑面積為12864m2。建筑物最大長度為58.80m，最大寬度為46.50m，建筑高度為原始27.3m，地下一層至地上二層層高3.90m，三至七層層高3.60m，地下一層為車庫，地上七層為辦公樓。屋面為現澆屋面，防水等級為二級，防水層合理使用年限為15年。在建筑設計的過程中，該建筑定義為綠色建筑，基于此，對暖通空調節能技術提出了較高的要求。

2 暖通空調節能技術應用的必要性

隨著城市污染速度的加快，進而引發了城市環境與城市能源領域的危機。對于密閉的城市建筑物，由于受到污染物滯留以及室內裝修的影響，室內空間會受到污染。特別是該建筑工程為辦公樓，裝修后很快就會有企業入駐，房間內可能會伴隨著多種致病性的化學物質。因此，建筑室內空調及通風對于現代建筑具有不可或缺的重要性。建筑暖通空調的基本功能在于優化室內空氣的整體質量，從而提供清新的室內氣流。特別是該辦公樓建筑，平常人員較多，暖通空調必不可少。同時通過合理的節能技術，可有效降低暖通空調的能源消耗，減少對環境的污染，節約資源。

3 綠色建筑暖通空調主要構成系統

在目前看來，建筑領域已經面臨較為突出的建筑能源危機。建筑空調設備具有較高能耗的特征，空調設備在整體的建筑系統中占有十分顯著的能耗比例。因此，為了減少建筑能耗，在該綠色建筑設計的過程中，需要對綠色建筑暖通空調主要構成系統有深入的了解。

3.1 空調的水系統

空調水系統屬于暖通空調中的關鍵部分，需要正確劃分水系統的各個主要功能區。具體來講，對于劃分水系統的多個系統區域應當結合系統承受能力與承壓能力，從而達到科學劃分的目的。在此過程中，空調管道要保證承壓能力的最大化，并通過變頻技術來達到靈活調控水系統能耗。另外，暖通空調運行不能夠缺少外部能源作為支持，因此針對外部能源就要做到合理選擇。由于該綠色建筑為辦公樓，存在大量大空間，可以選擇將單獨鍋爐房布置在供熱管網的相應部位，確保供熱管網能達到集中運行的狀態。

3.2 熱源與冷源系統

需要按照特殊的建筑空間構造來選擇相應的建筑空調熱源與空調冷源，實現最佳的空調調節效果。從現狀來看，空調冷源包含吸收型、直接燃燒型、燃氣型與電力型的不同冷源種類。在此基礎上，關于布置空調冷源就是要做到因地制宜的科學選擇，并且做到結合該辦公樓建筑空間的真實需求與地理位置來設計空調冷源。并且，設計人員需要做好暖通系統的熱源設計，按照建筑分區的基本方式來劃分大空間的建筑物內部構造，有效結合當前的建筑供暖基本需求，并且保證空調系統內部的水力平衡。在此過程中，對于水力裝置例如平衡閥與節流閥都要做到合理選擇，實現水力平衡的全面優化設計。此外，暖通設計人員尤其需要重視高速運轉的空調換熱器與機組水泵設施，防止換熱器或者空調機組設施發生事故。在必要的時候，對于輔助性的加壓泵應當將其布置在適當位置，確保符合最基本的局部壓力標準。

3.3 變頻送風系統

變頻送風系統構成了建筑暖通空調中的核心系統，而相關的變頻送風技術目前也已經能得到廣泛重視。變頻送風能降低暖通空調系統的運行費用，具有較好的節能效益。空調變頻技術針對輸出的空調設備功率進行調控，對于空調電能實現了全方位的節約。另外，低溫送風機組可以用于實現個性化的暖通空調送風，確保將全部的新風送入空調房間內部。從現狀來看，對于暖通空調設施應當配備必要的個性化送風以及獨立新風系統，并且將全熱交換器安裝在空調排風與空調新風系統的中間位置，降低暖通空調能耗。此外，個性化的空調送風系統還具有環境友好的特征，用戶可以按照自身需求來靈活控制室內的局部環境。

4 綠色建筑暖通空調節能技術

4.1 降低傳輸能耗

在進行綠色建筑暖通空調節能設計時，要熟知空調耗能和流體流速、風機及水泵等相互作用的關系，從而提高能量的轉換率，有效控制動力損耗，減少能源浪費。另外，在暖通空間設計時應選擇合適的載能介質，不但能幫助提高冷熱量的輸送速度，還能在一定程度上減少輸送載能介質的能量損耗，減少暖通空調運行過程中的能源損耗。

4.2 運用變頻節能技術

傳統的暖通空調運行依據的是系統預設的功率，當室外環境溫度過低或過高的時候就會影響空調的使用效果，由于空調無法按照溫度變化自動調節功率，系統負荷持續增加，從而大量浪費了電能。而變頻節能技術最重要的特點就是能使空調根據外部溫度變化自動調節運轉效率，通過調節風流量或者水流量的大小，從而降低能源損耗。變頻技術的實現主要依靠變風量系統和變水量系統，在空調末端安裝一個變風量系統，通過強大的溫度調節作用，保證送風量滿足現實需求的前提下，同時減少了能源消耗；而變水量系統有效調節了熱量的交換，同樣發揮了節能的作用。據相關數據統計，變頻節能技術幫助傳統暖通空調節約了至少一半的電能。

4.3 改善冷熱能回收系統

冷熱能回收系統的原理是通過收集空調運行過程中產生的余熱，減少了暖通空調的排放，最大程度利用了能源。余熱的回收形式通常有全熱回收和顯熱回收，合理利用板翹式全熱交換器、轉輪式全熱交換器、板式顯熱交換器等設備，可以更最大程度地提升余熱回收的速度，緩解排風制冷和制熱過程中的負荷壓力。通過監測和記錄暖通空調的余熱量，并依據記錄的余熱量采用適合需要的回收形式，以此優化建筑暖通空調的節能效果。

4.4 降低制冷機能耗

該棟辦公樓建筑冷機能耗指標最低為1.75kgce/m2，其差異主要來源于供冷時間長短，其中制冷機的額定效率和負荷率對其能耗也有一定影響。

4.5 降低冷凍水泵能耗

由于冷凍水泵的任務是將制冷機制備的冷量以水為媒介，輸配到各個空調箱、新風機組和風機盤管等末端用戶的換熱設備，所以可定義輸配系數來衡量其效率。冷卻水泵的能耗與供冷時間密切相關，與空調水系統形式、水泵運行策略、水泵效率和空調末端水閥控制方式等也存在一定關系。經計算，該棟辦公樓建筑的冷凍水泵最低能耗為0.19kgce/m2。

4.6 降低冷卻水泵和冷卻塔能耗

冷卻泵能耗與供冷時間和所需排熱量存在一定關系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力和冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但若只以降低冷卻泵能耗為目的，可能導致冷卻水流量不足、溫差加大，從而使制冷機冷凝溫度升高，冷機效率下降。經計算，該建筑冷卻系統的最低能耗為0.2kgce/m2。冷卻塔風機大氣環境作為冷源，驅動空氣流過冷卻塔內的換熱填料表面，與冷卻水進行熱質交換，從而將冷凍機冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導致冷機COP下降，致使制冷主機能耗增加。所以，冷卻塔對冷機效率影響所造成的能耗遠大于其自身風機能耗。

5 結語

通過對該辦公樓建筑暖通空調節能技術進行分析，得到以下結論：

①不同的空調系統選型與新技術新能源的應用，對建筑能耗有著一定影響。通過對該辦公建筑空調系統的分項能耗指標進行計算，得到制冷機最低能耗為1.75kgce/m2，冷凍水泵最低能耗為0.19kgce/m2，冷卻系統的最低能耗為0.2kgce/m2。

②合理的系統設計是建筑低能耗運行的前提，采用高效的空調設備、合理的設備選型以及空調系統的優化是整個建筑節能的保障，制訂完善的能源監測方案及措施是建筑節能的重要環節；同時，加強建筑的運行管理手段對降低空調系統能耗將產生明顯成效。

③建筑能耗評價應同時貫穿于設計階段和運行階段。空調系統節能除了新技術、新能源的應用外，設備的定期檢修與維護也是保證設備正常、低耗運行的必要措施。