公共建筑空調系統(tǒng)節(jié)能設計

1、公共建筑空調系統(tǒng)節(jié)能設計王震張君潔西安長安大學工程設計研究有限公司710064摘要:公共建筑成為建筑中的用能大戶,其空調系統(tǒng)高能耗問題逐漸突出。我國各地區(qū)進行關于公共建筑空調系統(tǒng)能耗狀況以及節(jié)能技術在公共建筑空調系統(tǒng)中節(jié)能潛力的研究是十分必要的。本文對公共建筑空調系統(tǒng)節(jié)能設計進行了探討。關鍵詞:公共建筑;空調系統(tǒng);節(jié)能設計中圖分類號:TU201.5文獻標識碼:A文章編號:引言:我國大型公共建筑單位面積的采暖能耗一般情況下僅為住宅或普通公共建筑的50%80%,而除采暖外的其他能耗,折合成等效電耗后,單位建筑面積能耗在70300kwh/(m.年之間,為住宅的515倍,是建筑能源消耗的高密度領域。因

2、此,開展對公共建筑特別是大型公共建筑的節(jié)能研究對于推動我國的節(jié)能事業(yè)發(fā)展具有重要意義。1.空調系統(tǒng)高能耗的主要原因在能耗較高的一些辦公建筑和綜合商廈等建筑中,由開窗通風、機械排風等造成的室內外通風換氣形成的冷負荷會占到總冷負荷的50%以上。由于設計不合理、缺少有效的空調系統(tǒng)調節(jié)手段,往往造成冷機、水泵、風機長期在偏離高效點的狀態(tài)下運行,導致能源利用率偏低。由于運行管理不善,導致系統(tǒng)的開關狀態(tài)切換不及時,匹配不合理,增加了不必要的空調用能。2.公共建筑空調系統(tǒng)的節(jié)能設計2.1降低系統(tǒng)的設計負荷空調的冷熱負荷包括:通過圍護結構的傳熱形成的負荷,通過玻璃窗的日照形成的負荷,室內熱源散熱形成的負荷,處

3、理新風形成的負荷。其中圍護結構傳熱所消耗能量大約占40%,而處理新風所消耗的能量占30%40%。目前我國的多數(shù)設計人員在設計空調系統(tǒng)時,往往采用負荷指標進行估算,并且出于安全的考慮,指標往往取得過大,造成了系統(tǒng)的冷熱源、能量輸配設備、末端換熱設備的容量都大大的超過了實際需求,形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。即增加了投資,也不節(jié)能。在進行空調系統(tǒng)的設計時,應正確計算空調系統(tǒng)的冷熱負荷。2.2自然通風技術最大限度地利用自然通風也是節(jié)能的有效措施之一。在過渡季節(jié)自然通風可以提供新鮮空氣,進行室內降溫;在空調供冷季自然通風也可實現(xiàn)夜間通風,降低圍護結構和建筑蓄熱,減少空調開機時的啟動負荷,特別適合公共建筑采

4、用。實驗表明,充分的夜間通風可使白天室溫降低24e。此外,合理的氣流組織也是影響自然通風效果的關鍵因素。2.3合理確定新風量的設計標準在空調系統(tǒng)中輸送的新風量越少,則處理空氣所需要的冷量就越少,因而該空調系統(tǒng)就越經濟。但是,新風量的減少不是無限制的,在滿足室內衛(wèi)生要求的前提下,應利用有效措施適當?shù)乜刂菩嘛L量。2.3.1冬季、夏季取用最小新風量,過渡季節(jié)增大新風量對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調房間,室外新風量越大,系統(tǒng)能耗越大?？照{系統(tǒng)冬夏取用的最小新風量,是滿足室內衛(wèi)生要求的前提下,用于稀釋有害物、補償局部排風,保證空調房間一定正壓值而確定的。在過渡季節(jié),隨著室外空氣焓值的變化,通過調節(jié)新風

5、閥和一次回風閥來改變新風和回風的混合比,可以利用室外新風的冷量來推遲和減少使用制冷設備的時間,節(jié)省制冷系統(tǒng)的能耗。在冬季和過渡季節(jié),對于那些室內周邊負荷影響小,而內區(qū)發(fā)熱量較大的大型公共建筑,如劇場、會堂、大型商場等,室內需要供冷風。這時要充分利用室外新風的冷量,可全部引入室外新風,減少制冷設備的使用時間和運行能耗。2.3.2根據(jù)室內人員的變化,增減室內新風量室內空氣的衛(wèi)生要求,一般是由室內所允許CO2濃度來確定的,因此,檢測CO2的濃度,是確定新風量的一個重要依據(jù)。而CO2的濃度又與室內人員的數(shù)量有關,因此,應根據(jù)室內人員的變化和檢測得的CO2濃度來確定不同時間段室內所需要的新風量。使用自動

6、控制CO2濃度的方法,一般可節(jié)約30%左右的空調負荷。2.4合理選擇空調冷熱源空調系統(tǒng)所消耗的能量大部分是在冷熱源系統(tǒng)中消耗的,因此,合理選擇冷熱源系統(tǒng)對空調系統(tǒng)節(jié)能至關重要。合理選擇冷熱源系統(tǒng)應根據(jù)建筑物空調規(guī)模、功能及用途、冷熱負荷特點、所建地區(qū)氣象條件、能源結構、政策、價格及環(huán)保規(guī)定等眾多因素,通過綜合論證確定?？照{系統(tǒng)的冷熱源方式有多種,常采用的有:水冷冷水機組+鍋爐;熱泵;溴化鋰吸收式+鍋爐或者直燃式溴化鋰吸收機組。第一種方式是夏季用水冷冷水機組制冷,冬季用鍋爐供熱。水冷冷水機組要有一個冷卻水系統(tǒng),包括冷卻塔和水泵等,機組運行時有一定的耗水量,在水源比較充足的地區(qū)使用水冷冷水機組比較

7、合適。熱泵型機組的使用對節(jié)能是很有利的,其中風冷熱泵冷熱水機組在中央空調中使用的較多,這種機組一機兩用,夏季制冷,冬季供熱。特別適用于缺水地區(qū)。溴化鋰機組的能效比(制冷量/消耗的熱能比較低,外燃式為1.01.2左右,直燃式機組稍高。溴化鋰機組節(jié)電不節(jié)能。對于有廢熱、余熱的地方,如熱電廠、鋼鐵廠、化工廠等企業(yè)使用外燃式溴化鋰機組,既利用了廢熱、余熱,又達到了制冷的目的,是非常合適的。對于缺電而無廢熱或余熱的地區(qū)可考慮使用直燃式機組。2.5熱回收技術熱回收系統(tǒng)是回收建筑物內、外的余熱(冷或廢熱(冷,并把回收的熱(冷量作為供熱(冷或其它加熱設備的熱源而加以利用的系統(tǒng)。熱回收系統(tǒng)可以提高建筑能源的利用

8、率,是建筑節(jié)能發(fā)展的一個方向?？照{系統(tǒng)中可供回收的余熱(冷主要分布在排風和冷凝熱中。排風冷、熱的回收?？照{房間一般設有新風系統(tǒng),同時有許多房間設有排風系統(tǒng),由于排風的空氣參數(shù)接近空調房間的室內參數(shù),排氣的溫度相對大氣溫度有一定的溫差,直接排入大氣就回造成能量損失。因此,在送入新風時,可以回收利用這部分排風中的能耗(包括冷量和熱量,達到節(jié)能效果。冷水機組冷凝熱的回收利用。水冷冷水機組的冷凝熱通常通過冷卻塔排入大氣,造成環(huán)境的熱污染。許多使用中央空調的建筑中要求供應熱水,而一般熱水要求溫度在60左右,根據(jù)兩種熱量性質的不同,可以采用直接回收和間接回收,以節(jié)約能源。3.空調系統(tǒng)節(jié)能運行3.1空調水系

9、統(tǒng)節(jié)能運行冷凍水和冷卻水循環(huán)泵開啟臺數(shù)與開啟冷機的數(shù)量相等。應按照冷機的實際需要,在冷機開啟時只開啟相應的冷冬水泵和冷卻水泵,避免多開水泵的現(xiàn)象。冷凍水泵、冷卻水泵實際運行效率不宜低于60%,對于運行效率地域限制的水泵宜根據(jù)實際運行工作點參數(shù)(揚程、流量重新調整或更換水泵,而不宜通過調節(jié)冷凍機房內的閥門限制總流量大小。冷凍水供回水溫差應大于4;當冷凍水泵、冷卻水泵可變頻調節(jié)時,應對其轉速進行控制,使冷凍水、冷卻水的供回水溫差不低于 4.5;當采用二級泵系統(tǒng)時,二次側冷凍水供回水溫差不得低于4。冬季采暖工況下,熱水供回水溫差不宜小于8。3.2空調風系統(tǒng)節(jié)能運行間歇運行的空調系統(tǒng)宜在使用前30分鐘

10、啟動空氣處理機組進行預冷或預熱,預冷或預熱時關閉新風風閥;宜在使用結束前1530分鐘關閉空氣處理機組。年運行時間超過1200小時、風機功率大于5kW的全空氣空調系統(tǒng)的空氣處理機組中,風機宜采用變頻控制,根據(jù)被調節(jié)房間的溫度來調節(jié)風機轉速。為保持空調運行期間建筑物內部的風平衡,應合理控制新風機組和排風機的運行,避免外窗開啟,減少無組織新風,同時避免樓梯間與電梯間等非空調空間與空調空間之間不合理的空氣流動。對于上述與空調空間相連的廚房、車庫等空間,應設置送風門,保持與排風機聯(lián)動,維持廚房、車庫等為負壓。局部熱源的熱量應通過局部排熱系統(tǒng)就地排除,避免進入空調區(qū)域帶來不必要的空調負荷。排風熱回收裝置應

11、正常運轉,空調系統(tǒng)運行時應開啟熱回收裝置,保證新、排風通風閥開關位置正確。過渡季節(jié)利用新風降溫時,如設有旁通措施,應采取旁通運行。4.結語公共建筑的空調能耗大是一個普遍存在的問題,節(jié)能已成為空調設計的基本課題和方向之一。合理運用各種節(jié)能方法與措施,選擇經濟合理的節(jié)能方案,提高暖通空調系統(tǒng)的能源利用率,可以從根本上扭轉公共建筑用能嚴重浪費的狀況,為實現(xiàn)國家節(jié)能減排和保護環(huán)境的戰(zhàn)略做出應有的貢獻。參考文獻:1趙辛,姜國偉.中央空調系統(tǒng)的節(jié)能方法J.渤海大學學報,2009,29(1.2陳麗茹.高層建筑空調節(jié)能設計的探討J.潔凈與空調技術,2010(2.3劉軍,張立群,姜允濤.公共建筑空調節(jié)能設計的探討