建筑空調系統節能設計策略淺析

錢珠麗

（上海自由貿易試驗區城市建設管理事務中心，中國 上海200000）

空調系統作為建筑工程的重要組成部分，其在發揮服務功能的同時卻消耗了巨大的能源，占建筑工程總耗能的比重較大。現下隨著生活水平的不斷提高，空調系統的存在對提高室內生活質量具有重要意義，空調系統使用越發頻繁，同時產生的能耗也更多。為達到節能降耗的目的，需要結合建筑空調系統建設的特點，對各項影響因素進行分析，并在此基礎上選擇合適的措施進行優化設計，爭取在不影響其服務功能的同時，降低系統運行能耗。

1 建筑空調系統能耗高原因分析

空調系統已經成為新型建筑工程的重要組成部分，對改善室內生活環境具有良好的效果，但是從實際運行情況來看，運行過程中會產生較大的能耗。造成空調系統運行高能耗的因素包括多個方面：

1.1 日常管理不當

對于很多寫字樓或者商業中心建筑來說，在空調系統運行過程中，存在開窗通風以及機械排風等情況，導致室內外通風換氣形成的冷負荷占到總冷負荷的50%以上[1]。

1.2 系統設計不合理

在建筑工程施工時，空調系統設計不合理，缺乏必要的調節手段，導致系統中水泵、制冷劑以及風機長時間處于低效運行狀態，降低了能源利用效率。另外，在系統內各設備運行過程中管理不當，影響系統開關切換與匹配，也會在一定程度上增加能耗。

1.3 建筑外墻設計不當

現在很多建筑工程外墻結構都是選擇用玻璃幕墻的方式，或者是窗墻比過大，且具有多個朝向。在建筑空調系統設計時，對結構內外區分設計不當，并存在設計負荷錯誤因素，導致空調系統運行存在冬季內區偏熱、外區正常甚至偏冷的情況。對于建筑工程來說，內區在使用過程中，受燈光、人員以及設備等因素影響，受到室外氣象因素的影響比較少，全年內區會長期處于冷負荷狀態，需要空調系統常年供冷；而外區在使用過程中受到室外氣象因素影響比較大，并且隨著季節的變化，室內負荷也會出現冷、熱負荷交替變化的情況，即夏季需要供冷、冬季需要供熱。

2 影響建筑空調系統節能設計因素分析

2.1 缺乏創新意識

對于建筑空調系統的設計，首先應保證其基本功能的正常發揮，在設計時為保證系統運行安全，一般都會將參數設計的比較大，而這樣設計也就增加了系統運行的能耗。例如，負荷計算值與實際值相差較大、冷熱源設備裝機量比較大、系統配置不合理等，都會對空調系統最終運行效率產生影響。在進行系統設計時，如果還是應用傳統設計方案，即便是選擇效率高的主機，整個系統在長時間的負荷狀態下運行，也會降低系統的整體運行效率，增加系統運行能耗。另外，如果主機余量過大，同樣會導致水泵等輸送動力設備容量過大，整個管路特性遠離最佳工作點，增加系統運行能耗。

2.2 設計方案生搬硬套

隨著空調系統應用范圍的增大，現在已經形成了相對完善的設計體系，存在大量的成功設計案例。這樣就導致很多建筑空調設計人員在設計時，選擇一個成功案例生搬硬套到本工程中，并不能結合實際需求對空調系統運行原理以及運行特點進行深入的了解，影響系統最終設計效果。另外，也存在部分設計人員為追求新技術、新設備、新方案，在沒有進行綜合分析的情況下，盲目應用各項新技術，不但不能起到節能降耗的效果，而且還會增加系統設計成本。

2.3 綜合設計效果低

很多建筑空調系統在進行設計時，只是以設計工況來作為依據進行設計，并沒有考慮全年空調系統節能運行需求，設計完成后綜合應用效果低。例如，未充分利用新風供冷，在設計時僅要求降冬、夏兩季的新風負荷，將新風口以及空調機組新風入口按照冬、夏兩季風量設計，最終使得過渡季節系統運行時還需要開啟冷水機組，造成空調能耗增加。

3 建筑空調系統節能設計優化策略

3.1 降低設計負荷

建筑空調冷熱負荷主要包括通過玻璃窗日照形成的負荷、通過圍護結構傳熱形成的負荷、處理新風形成的負荷以及室內熱源散熱形成的負荷等，其中圍護結構傳熱消耗的能量占據系統總能耗的40%左右，處理新風所需能耗大約為系統整體能耗的30%-40%左右[2]。就建筑空調系統設計現狀來看，很多設計人員在進行系統設計時，基本上都是以符合指標作為依據進行估算，并且為滿足安全需求，將最終確定的負荷參數設計地比較大，使得系統內各設備容量遠遠大于實際運行需求，出現大馬拉小車的情況。此種設計方法不但不可以達到節能效果，反而還會增加投資，因此在進行設計時，應結合實際需求來適當降低設計負荷，提高空調系統冷熱負荷的合理性與準確性。

3.2 合理確定空調形式

在確定空調形式時，應以建筑工程規模、用途、使用特點以及負荷變化等因素作為基礎，保證各項參數設計的合理性。空調形式的分類有很多種，如以空氣處理設備位置為依據，分為集中系統、分散系統以及半集中系統；以負擔室內負荷所用介質為依據，分為全水系統、全空氣系統、制冷劑系統以及空氣與水混合系統；以集中系統處理空氣來源為依據，可以分為封閉式系統、混合式系統以及直流式系統[3]。對于空調形式的選擇，需要保證其滿足建筑工程使用要求，并且要盡量降低投資成本，并以降低能耗為主要依據。

3.3 合理設定溫濕度參數

空調系統能耗與工程當地氣象參數、室內散熱散濕量以及在建筑圍護結構等因素有著直接聯系，并且設定的室內溫濕度參數會直接影響到冷負荷大小。在對室內溫濕度參數進行設定時，應在滿足人體健康與舒適性的條件下進行設計。如夏季室內空氣溫度提高1℃，則可以降低空調系統能耗10%左右，并且如果將濕度提高10%，則可以降低能耗15%左右。因此，在夏季對空調系統進行設計時，溫濕度參數應以較高的干球溫度與相對濕度為依據進行確定，而對于冬季采暖設計時，溫濕度參數則以較低干球溫度與相對濕度為依據，這樣還可以降低維護結構傳熱負荷以及新風負荷，達到降低能耗的目的。

3.4 應用熱回收裝置

空調系統新風引入時會排出一部分的室內空氣，并且大氣溫度與排出氣溫度存在一定的溫差，例如制冷時室內溫度為25℃，室外溫度為37℃，則將25℃氣體排入大氣會帶來能量損失，通過應用熱回收裝置使得新風在處理前與排出氣進行熱交換，更進一步的降低新風溫度。通過此種設計，就可以更有效的降低新風機組負荷，達到降低系統運行能耗的目的。

4 結束語

在對建筑空調系統進行節能設計時，需要針對存在的問題進行分析，明確導致能耗增加的原因，并從多個方面進行考慮，選擇合適的措施來進行優化設計，在保證系統正常運行的基礎上，降低其運行能耗。

［1］鄧普均.暖通空調系統節能設計探討[J].科技創新與應用,2013,19：214.

［2］韓希超,劉鴻雁,嚴明,李文松.中央空調系統節能設計與運行控制策略研究[J].數學的實踐與認識,2009,16：192-200.

［3］鄒建忠.空調系統能耗分析與節能設計探討[J].中外建筑,2007,11：88-90.