商业建筑空调节能技术方案样本

商业建筑空调节能技术方案

摘要：本文针对空调系统能耗影响因素和商业建筑特点，以实际商业建筑空调节能改造为例，从减少冷热负荷、提高冷热源效率、运用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改进控制七个方面分析了商业建筑空调节能详细技术办法和实行办法。

1 概述

随着经济建设发展，商用建筑（写字楼、宾馆饭店、大中型商场等）大量兴建，1997年全国房屋建筑竣工面积达62244万平方米，其中住宅占53.8%、商业建筑占25.4%[2]。当前国内兴建采用中央空调商用建筑普遍存在着高能耗问题，例如清华大学在1998年对北京市十家营业较好大商场进行了全面测试和记录，这些商场全年运营能耗平均大概是188 kwh/m2.a，而气候条件大体相称天本同类建筑平均全年能耗大概是135 kwh/m2.a，也就是说北京市商场能耗要比日本高出将近40％。空调能耗是商业建筑能耗重要某些，占总能耗50～60％。初步预计当前全国商用中央空调用电量为400万～450万kW。按重庆和上海记录，中央空调用电量已分别占全市总用电量23％和31.1%[3]，给各都市供配电带来了沉重压力。随着当代化建设发展，能源供应会更快张，将会导致影响经济持续发展。普通中央空调能耗约占整个建筑总能耗50％左右，对于商场和综合大楼也许要高达60％以上，因而节约商业建筑空调能耗是刻不容缓。

空调系统能耗重要有两个方面，一方面是为了供应空气解决设备冷量和热量冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸取式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗电能。

冷热源能耗由建筑物所需要供冷量和供热量决定，建筑物空调需冷量和需热量影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计原则，外墙门窗传热特性，室内人员、

风系统输送阻力影响，风系统、水系统流量和阻力影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气解决设备和冷热源设备阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑特点，商业建筑空调节能技术办法可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、运用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改进控制。

2 减少冷热负荷

冷热负荷是空调系统最基本数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热空调箱、风机盘管等规格型号选取都是以冷热负荷为根据。如果能减少建筑冷热负荷，不但可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等型号，减少空调系统初投资，并且这些设备型号减小后，所需配电功率也会减少，这会导致变配电设备初投资减少以及上述空调设备寻常运营耗电量减少，运营费用减少。因此减少冷热负荷是商业建筑节能最主线办法。减少冷热负荷有如下某些详细办法：

2.1 改进建筑保温隔热性能

房间内冷热量损失通过房间墙体、门窗等传递出去。改进建筑保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物冷热负荷。改进建筑保温隔热性能可以从如下几种方面着手：

拟定适当窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。

合理设计窗户遮阳。

充分运用保温隔热性能好玻璃窗。

2.2 选取合理室内设计参数

商业建筑空调重要目是创造一种舒服室内空气环境，满足人们办公、学习、娱乐等舒服及卫生规定。美国供热制冷空调工程师学会设计手册[1]（ASHRAE Handbook）基本篇里，给出了人体感觉舒服室内空气参数区域，大概是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。

如果夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高，都会增长建筑冷热负荷。在满足舒服规定条件下，要尽量提高夏季室内设计温度和相对湿度，尽量减少冬季室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。

2.3 局部热源就地排除

商业建筑中有些房间，由于使用功能需要，会在房间局部产生较大散热量，例如厨房灶台、医院消毒间消毒柜、电话机房互换机等。在空调系统设计过程中，应考虑在发热量比较大局部热源附近设立局部排风，将设备散热量直接排出室外，防止热量散发到室内，以减少夏季冷负荷。但是在运营中，这些排风机也许没有启动或者发生故障并得不到及时更换和修理，那么这些局部热源就会导致很大冷负荷，挥霍冷量和破坏室内热环境。

2.4 控制和对的使用室外新风量

由于新风负荷占建筑物总负荷20～30％，控制和对的使用新风量是空调系统最有效节能办法之一。下图为北京某写字楼典型工况冷热负荷各分项比例：

图3-1 冷热负荷分项比例

由于新风负荷接近总负荷1/3，因此要严格控制新风量大小。除了严格控制新风量大小之外，还要合理运用新风。春秋季或冬季，有些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值不大于室内空气设计状态焓值时，可采用室外新风为室内降温，可减少冷机启动量，节约能耗。

减少新风负荷应从如下两方面着手：

不要随意提高最小新风量原则

杜绝非正常渠道引入新风

3 提高冷源效率

评价冷源制冷效率性能指标是制冷系数（COP，Coefficient Of Performance ），是指单位功耗所能获得冷量。制冷系数与制冷剂性质无关，仅取决于被冷却物温度T0’ 和冷却剂温度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高[4]。因此空调系统冷机实际运营过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗功量多，耗电量高，增长建筑能耗。提高冷源效率可采用如下某些办法：

3.1 减少冷却水温度

由于冷却水温度越低，冷机制冷系数越高。下图显示了某离心压缩制冷机制冷效率与冷却水温度变化关系：

从右图可以看出，冷却水供水温度每上升1℃，冷机COP下降近4%。减少冷却水温度需要加强运营管理，停止冷却塔进出水管阀门应当关闭，否则，来自停开冷却塔温度较高水使混合后水温提高，冷机制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔效率会下降，不能充分地为

冷却水降温。

3.2 提高冷冻水温度