大型公共建筑空调系统的节能技术

浅谈大型公共建筑空调系统的节能技术摘要：大型公共建筑往往将公寓、办公、商场、娱乐等多功能设施集中一起，其功能比较
复杂。

对于这种多功能的大型建筑，针对各部分作用和不同的工作特性及使用时间，经常会处于部分负荷状态下运行，尤其对于高能耗比重的空调系统，节能技术的应用节能潜力是非常大的。

目前，国内节能技术在空调系统中的应用适应于大型公共建筑的节能。

本文从从冷热负荷的准确计算、冷热源的选择、风系统计算、水系统计算以及实例的角度强调节能技术的重要影响。

关键词：大型公共建筑、空调系统、节能技术
引言
随着日益严峻的能源消耗和环境恶化，节能已经成为关注的热点。

在能源消耗中，建筑业是耗能大户。

对于建筑能耗，目前较为一致的看法是将其划分为建造过程中的能耗和使用过程中的能耗。

建造过程的能耗包括建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输以及建筑施工和安装中的能耗。

使用过程中的能耗包括建筑使用期间采暖、通风、空调、照明、家用电器和炊事热水供应等所使用的能耗。

一般情况下，建造能耗与日常使用能耗之比约为1:9~2:8,所以建筑能耗的重点是使用能耗。

各国建筑能耗往往是以使用过程中的能耗，特别是以其中采暖和空调能耗为主。

因此，本文从从冷
热负荷的准确计算、冷热源的选择、风系统计算、水系统计算以及实例的角度强调节能技术的重要影响。

一、准确计算冷热负荷及选择恰当的冷热源
冷、热负荷是空调系统最基础的数据，减少冷、热负荷影响制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、风机盘管等设备的型号，从而减少系统的初投资及所需的配电功率，是降低能耗的根本措施。

《采暖通风与空气调节设计规范》gb50019-2003中规定，“除方案或初步设计阶段可使用冷负荷指标进行必要的估算外，应对空气调节区进行逐项逐时的冷负荷计算”，因此在公共建筑中央空调的设计中，设计人员必须对每个房间的夏季得热量和冬季散热量进行逐时的
计算，然后累加得出整个建筑的冷负荷来选择制冷机的制冷量，进一步确定每个房间的空调方式。

但目前很多设计人员都是用概算指标估算且指标一再加大，使冷、热源主机长期在低负荷、低效率下，冷热源选择过大的情况相当多。

负荷计算是一个非常繁复的过程，其中要用到大量的气象数据、维护结构的相关数据等。

如果一栋面积较大的公共建筑要用人工进行负荷计算，将消耗大量的时间，至使工作效率低下。

而现在工程设计工期一般较短，显然人工负荷计算已不能满足现在的工作方式和社会的发展。

负荷计算软件的开发和利用，大大缩短了负荷计算的时间。

在空调冷热源选择中，制冷主机常见的是离心式、螺杆式、活塞式等大型冷水机组，
主机都要按最大负荷进行设计，而对每个具体工况而言，都有一条最佳的特性曲线，满
足这条曲线工作，主机效率最高，能耗最小，可以达到节能的目的。

热源多采用中、小型工业锅炉和城市热网。

对锅炉来讲，选用效率较高的锅炉以获
得较高的热效率是很重要的，必须全面考虑建筑物冬季热负荷情况，合理配置锅炉房内
单台锅炉容量和锅炉台数。

机组的组合不能简单的选择等容量机组，容易造成系统调节不灵活。

机组台数不能过少或过多，台数过少则负荷可靠性下降。

负荷高峰时机组出现故障，影响比例大，同时，机组台数少意味着单台制冷负荷大，一旦开启，只有部分负荷时就不适应，对离心式机组，还易发生喘振现象；机组台数过多则单机容量下降，机组cop 下降，能耗高，同时，配置的循环水泵也多，水泵并联多，并联损失高。

如果不恰当的使用多机头机组，绝对故障点太多，增大启动电流。

因此，机组组合须根据全年负荷情况，合理搭配。

二、风系统计算中的节能
新风的正确处理是空调系统节能的有效措施之一。

出于对人身体健康的考虑，利用回风时不能无限制的减少新风，新风占送风量的百分数不应低于10%。

新风系统的风机风量可以设计为总送风量
和最小新风量两档调节。

当室外空气烩值大于室内空气烩值时，采用最小新风档；反之则采用全新风运行，并可关闭冷源及其水系统，可有效减少设备能耗，而且还能改善室内空气品质。

某些建筑物在冬季仍需供冷，对于风机盘管空调系统由于其新风量无法增加，可以采用冷却塔供冷。

风机的节能效果可用风输送系数(atf ) 来分析。

风输送系数是单位送回风机输入功率所排走的显热量，见下式:
其中 q为输送的显热量（kw）
为送回风机的输入功率（kw）
其中q—输送的显热量(kw);
为送回风机的输入功率(kw)。

对定风量空调中应保证atf≥4
风管应选用优质高效的保温材料，加强保温隔热，保温层的厚度不仅要满足防结露，更应注意满足节能要求。

同时，还要保证风系统的密]冲胜，密]冲胜不好的系统，其漏风造成的能量损失将占到送风量的5%-10%，远超出合理的范围，故应当选择气密性较好的空气处理设备和风管连接方式，做好密封处理和严格加工质量。

三、水系统的计算及节能
空调水系统一般包括冷却水系统、冷冻水系统和冷凝水系统。

水系统的输配用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的
20%-25%；夏季供冷期间约占12%-24% ，因此水系统的节能具有重
要意义。

（1）系统的优化选择。

闭式冷却水系统中冷却水泵的扬程只需克服水在管道中的流动阻力。

相比之下，开式冷却水系统冷却水泵的扬程还要克服从冷却水池至高位冷却塔之间的高差，系统的能耗增加了。

因此，在尽可能的情况下多选择闭式冷却水系统。

（2）各环路的平衡计算。

设计人员应重视水系统的设计，保证各环路水力平衡，并认真核对计算空调水系统的相关系数，切实落实节能设计标准的要求值，尽可能加大水系统的供回水温差，可减少循环水量，节省输送能耗。

夏季，在满足空气处理要求的前提下，尽可能采用初温较高的水。

有资料表明，水初温每提高10c，可节省2%-3%的电能。

（3）冷却塔的节能。

冷却塔是冷却水系统的重要设备，其性能对整个空调系统的正常运行都有影响。

冷却塔的选择要根据当地气候条件、冷却水进出口温差及处理的循环水量按冷却塔选用曲线或冷却塔选用水量表来设置。

（4）减少系统中水的耗失量。

水的大量耗失，不但增加水资源的压力，也增加冷水机组、水泵和冷却塔的电能消耗。

在冷却水系统中，要控制冷却塔的风机转速和运转台数，避免大风量造成水的过多流失;在冷冻水系统中，冷冻水在空调系统中主要起着中间载冷作用，要加强冷冻水系统的监控和管理，避免因为排污阀、旁通阀失效或关不死所致的水量流失。

对排污阀而言，虽然水的消耗是
不可避免，但保持水系统清洁却可减少排污换水的频率，从而减少水的流失。

（5）采用变频技术，亦称为变水量系统。

变频技术在水系统中的应用主要是在水泵和冷水机组上，但在水泵的应用上较为成熟.。

水泵的选择是按照最大设计负荷选定的，有10%的余量，最绝大部分时间内实际负荷比设计负荷低，一年内负载率在50%以下的运行小时数约占到50%以上，系统在流量固定的情况下，在全年绝大部分运行时间内，冷冻水和冷却水的温差仅为1.0-3.0℃,即在低温差大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，造成了能源浪费。

采用变水量系统，针对水泵运行环境参数的非线性模量变化，通过采集运行时的变量，得出相应的控制参数，传送到水的自动控制系统，改变水泵的转速，从而改变循环流量，以保证空调系统的最佳工作状态，大大减少了系统的能耗。

结语
本文讨论了节能技术在大型公共建筑空调系统上的应用，从冷热负荷的准确计算、冷热源的选择、风系统计算、水系统计算到几种常见空调系统从理论和引用数据和实例的角度强调节能技术的
重要影响。

注：文章内的图表、公式请到pdf格式下查看。