建筑暖通空調節能系統的應用技術優化措施

武增旺

（山西四建集團有限公司，山西太原 030021）

辦公建筑工程共有E3 和F1 兩個地塊，其中E3 包括7 棟9層的辦公樓，總建筑面積為67532m2，在該工程建筑的運行能耗中，空調系統能耗占據了總運行能耗的45%~65%。通過優化空調系統，工程企業可打造節能環保型建筑。如今全球的氣候都在變暖，節能減排受到了世界各國的推崇。在這一環境下，工程企業在選擇建筑空調方案時必須重視方案的節能性，這樣可為建筑暖通空調系統節能、經濟的運行奠定良好的基礎。

1 暖通空調節能系統

空調制冷系統是由蒸發器、冷凝器以及壓縮機等多個部件組成，如圖1 所示。空調制冷系統的運行流程如下：在壓縮期間，制冷劑經由壓縮機受壓后壓力會不斷增大，溫度也會升高[1]。冷凝時高溫高壓的制冷劑氣體會經由管路傳輸到冷凝器中，通過冷凝器放熱，制冷劑的壓力不變而溫度會逐漸降低，這一過程制冷劑也會由氣態變為液態。在減壓環節，制冷劑通過膨脹閥時壓力降低，制冷劑發生膨脹，這時制冷劑會以低溫低壓的液態形式出現。在蒸發環節，膨脹后的制冷劑進入蒸發器，在蒸發器內和外界換熱便可實現制冷，制冷劑在吸收熱量后也會由液態轉化為氣態，蒸發過后的制冷劑會再次吸附到壓縮機中，這樣便可完成系統的制冷過程。

圖1 空調制冷系統的制冷流程

2 建筑工程暖通系統節能減排設計原則

在開展建筑工程暖通系統節能減排設計工作的過程中，企業首先就要遵守國家有關節能減排與建設生態文明城市的法律規定，還要借助先進的傳感器信息數據收集技術，依據項目設計圖紙與方案構建健全、可行的指標體系，還要將建筑的節能性與舒適性有機結合到一起，這樣也能有效管控建筑的溫度與濕度等條件，廣大用戶也可享受到高質量的供熱空調服務。最后企業還要對地區性季節與氣候等因素進行全面考慮，將地區氣候的自然條件充分發揮，再科學掌控系統設計的尺度，在很大程度上都可達到節能減排的效果[2]。對于建筑暖通空調系統而言，設計的質量不但影響著建筑空間環境的舒適性，對建筑的能耗以及運行成本也有著極大的影響。由于暖通空調的設計工作具有較強的技術性，所以企業的設計人員也要明確節能減排與建筑舒適性的平衡點。在設計工作中他們不僅要避免追求片面效益而導致資源的大量浪費，還要為達到節能減排的目的而降低建筑的舒適度。

3 建筑暖通空調節能系統的應用技術優化對策

3.1 冷熱源方面

冷熱源能耗是建筑暖通空調能耗的主要部分，其能耗量約占系統總能耗的45%，如今設備與機組種類層出不窮，它們消耗的能源也不相同，怎樣依據項目情況優化配置冷熱源系統，成為當下空調系統節能工作的重點[3]。針對此項目，企業在選擇方案的初期不僅要考慮投資與運行費用問題，還要長遠考慮，將多元評估方式融入到工作之中。要想確保工程項目能節能環保的運行，企業還要對以下內容進行考慮。

3.1.1 優先選用廢熱和可再生能源

選用廢熱不僅能變廢為寶，還能降低對能源的消耗。使用可再生能源則可降低對傳統化石能源的消耗，碳的排放情況也能有效管控[4]。如項目存在廢熱可進行利用，企業可將其視為空調系統冬季供熱的主要熱源，尤其是全年性廢熱，在經濟技術論證合理時，企業可使用這部分廢熱進行制冷，而吸收式冷水機組便是冷源。

3.1.2 選用低品位能源

如若不具備上述條件，企業還可選用低品位能源作暖通空調系統的冷熱源，這樣也能實現能源的梯級利用。如北方的熱電聯產，在冬季會集中供熱，夏季會使用吸收式制冷。如若建筑的用電、用熱以及供冷負荷良好，還可采用分布式燃氣冷熱電三聯供系統。

3.1.3 選用高品位能源

如若無法滿足上述兩種條件，企業還可考慮使用高品位能源為暖通空調系統的冷熱源，尤其是使用電加熱作為空調系統的供熱熱源。如今部分地區雖已提出用電供熱政策，但在我國能源與電力來源沒有出現結構性變化前，最好還是采用能源的合理與梯級利用的方式。

3.1.4 選用高效冷熱源設備

由于冷熱源是空調系統耗能最大的部分，企業通過提高該設備的運行效率便可改善項目的運行效率[5]。如使用冷凝鍋爐以及變頻式冷水機組，這些設備在增設輔助功能后都可提高能源的利用率。不過對于冷源的評估，企業不僅要注重COP 值，還要關注IPLV 的大小，IPLV 是綜合負荷下的性能系數，可更好地反映機組運行的經濟性。

3.1.5 將空調系統運行期間的綜合制冷性能系數全面提升

在實際工作中，企業的設計人員不僅要關注設計工況的綜合制冷性能系數，還要注重系統運行期間的綜合制冷性能系數。在項目實施的過程中，企業對冷水機組的配置極為關鍵，即使使用高效的冷水機組，制冷系統也不一定高效。在設計項目時，企業不僅要科學計算負荷情況，還要明確冷水系統的冷負荷，同時也要依據建筑的運營與使用性質，全面分析系統的負荷特性，在考慮系統負荷下的性能系數與運行時長，也能合理評估空調系統運行能耗與耗電量的關系。如表1 所示，即項目確定冷水系統裝機時的冷水機組配置方案。

表1 冷水系統裝機的冷水機組配置方案

由表1 可見，方案二中布置的冷水機組較少，其設備機房要更具優勢，而且相較于螺桿式冷水機組，離心式機組的COP 以及IPLV 要高一些，不過分析其負荷特性，考慮到空調系統局部負荷的機組IPLV 與運行時長，針對不同工況搭配使用兩種機組，可大大提高空調系統的能效比。由此可見，針對空調制冷系統的節能運行，要著重關注系統實際運行的性能系數，設計人員不僅要優化機組配置，還要依據有效的控制運行方案將系統運行效率的最大限度提高。

3.2 輸配系統方面

3.2.1 依據空調工況劃分空調水系統

輸配系統是連接末端與冷熱源的管網系統，在空調系統的節能運行中發揮著極為重要的作用，要想滿足輸配系統的節能運行需求，企業就須依據空調工況對空調水系統科學劃分[6]。如工程項目結合使用功能為了滿足用戶的過渡季供熱，考慮到冬季供熱故障，項目的鍋爐房在未增容的前提下仍然能滿足用戶的供熱需求，單獨設置用戶區域以及非用戶區域的水系統，而且將風機盤管的管路與組合式空調機組分開，使水系統共分為四部分。

3.2.2 科學計算水力平衡

若并聯環路的壓力損失差額小于15%，企業就須落實水力平衡對策。在項目實施過程中，因風機盤管區域的水系統環路末端阻力小，布置較為零散，為了確保水力平衡，企業可采用同程式連接法連接水系統。由于該方法涉及了很多管道，且需要更大的安裝空間，空間緊張以及層數高的建筑也可使用異程式法進行布置。風機盤管系統的各環路分支區域，企業可將手動平衡閥安裝到供水管上，在回水管上也要設置自力式壓差控制器，在二者的配合下，水力平衡也會達到最佳。此外，空調機組涉及的設備相對較少，且阻力差值較大，企業可在機組上設置電動調節閥，該閥具備良好的調節性能，可有效緩解壓力波動產生的影響，同時也能對空調機組的水流量進行調節。最后，企業還要注重空調系統的耗電輸熱比，如今很多標準對系統的耗電輸熱比都進行了限定，這不僅能降低系統的輸送能耗，還能提升效率。在管路過長且輸送能耗極大的情況下，企業也可借助加大管道管徑的方式降低阻力，這樣系統的輸送能耗會得到大幅度降低。

4 結語

總而言之，建筑暖通空調系統的節能減排設計較為復雜，要想實現暖通空調資源利用與功能需求的有機融合，就要促進工程設計的持續發展，在開展工作的過程中，必須結合系統設計規范與原則并采取有效的技術措施，暖通空調系統才能實現真正的高效、節能。