建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)措施分析

【摘 要】建筑中的空調(diào)系統(tǒng)的能耗一般占建筑能耗的主要部分，全空氣空調(diào)系統(tǒng)作為建筑常用的空調(diào)系統(tǒng)之一，有著較大的節(jié)能改造空間，采取有效的措施對其進(jìn)行改造有著重要的意義。本文闡述了全空氣系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，說明了能改造判定方法及能耗問題，給出了全空氣系統(tǒng)的改進(jìn)技術(shù)措施，能給人們這方面一定的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】辦公建筑；全空氣系統(tǒng)；節(jié)能改造；技術(shù)

0.引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長和人們生活水平的提高，建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。但是由于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行耗能高，影響了建筑的性能。因此，如何采取有效的科學(xué)合理的措施改造建筑空調(diào)系統(tǒng)來降低建筑能耗成為了人們關(guān)心的問題，下面就此進(jìn)行討論分析。

1.全空氣系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

空調(diào)房間的室內(nèi)負(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣來承擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)即全空氣系統(tǒng)。能夠完成對全年空調(diào)系統(tǒng)提出的所有功能要求，包括：供給足夠量的新鮮空氣，實(shí)現(xiàn)對某房間或空間的濕度、溫度、空氣流動(dòng)速度和潔凈度等調(diào)節(jié)與控制。也就是說，全空氣空調(diào)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對建筑的空氣品質(zhì)以及濕、熱的全面控制。

結(jié)合辦公建筑的特點(diǎn)，全空氣空調(diào)系統(tǒng)一般用于辦公樓出入口大廳、食堂餐廳、會(huì)議室等大空間房間內(nèi)，此外，因部分建筑功能要求，建筑內(nèi)會(huì)包含大規(guī)模的計(jì)算機(jī)房、通訊站等功能性用房，此類房間也有可能采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)。

2.節(jié)能改造判定方法及能耗問題

2.1節(jié)能改造判定方法

全空氣空調(diào)系統(tǒng)的能耗環(huán)節(jié)從概念上可分為直接能耗和間接能耗。直接能耗是指空氣處理機(jī)組的風(fēng)機(jī)耗電、電熱器或電極加濕器等空氣處理機(jī)組本身設(shè)備耗電；間接能耗是指空氣處理機(jī)組要負(fù)擔(dān)室內(nèi)的熱濕負(fù)荷，需要消耗一定的熱量和冷量時(shí)，冷源和熱源為提供冷熱量而消耗的電能或天然氣等能源。

對于全空氣系統(tǒng)的直接能耗，可以用全空氣系統(tǒng)輸送系數(shù)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率及風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率來定量評(píng)價(jià)。

（1）全空氣系統(tǒng)的輸送系數(shù)，是衡量輸送能耗高低的重要指標(biāo)，主要與送回風(fēng)焓差和風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作效率相關(guān)。它反映了全空氣系統(tǒng)輸配能耗的大小，輸送系數(shù)越大，說明運(yùn)行調(diào)節(jié)越好。供冷時(shí)，對變頻風(fēng)機(jī)，該指標(biāo)的理想值為15；對定速風(fēng)機(jī)，該指標(biāo)的理想值為8。

（2）風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，測量時(shí)應(yīng)保持各處風(fēng)閥開度正常的情況下進(jìn)行測量。

（3）風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率，不包括廚房等需要特定過濾裝置的房間的通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50198-2005）中對辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率限值w/（m3/h）的規(guī)定，區(qū)分粗效過濾器和粗、中效過濾器，對于兩管制定風(fēng)量系統(tǒng)限值分別為0.42和0.48，對于四管制定風(fēng)量系統(tǒng)分別為0.47和0.53，對于兩管制變風(fēng)量系統(tǒng)分別為0.58和0.64，對于四管制變風(fēng)量系統(tǒng)分別為0.63和0.69。

若現(xiàn)有建筑全空氣系統(tǒng)的上述節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)未能達(dá)到要求，可視為具有一定的節(jié)能潛力，可綜合建筑使用現(xiàn)狀及經(jīng)濟(jì)條件判斷進(jìn)行節(jié)能改造。

而對于間接能耗，由于其耗能設(shè)備不是空氣處理機(jī)組本身而是冷熱源，就不能通過對全空氣系統(tǒng)進(jìn)行直接的測量和指標(biāo)計(jì)算而判斷冷熱源系統(tǒng)節(jié)能與否，只能根據(jù)建筑物和空調(diào)系統(tǒng)的具體情況以及現(xiàn)行的節(jié)能規(guī)范來定性或定量分析哪種系統(tǒng)形式更為節(jié)能。

對于全空氣系統(tǒng)的間接能耗是否符合節(jié)能要求，可根據(jù)以下要求分析、判定：

（1）空調(diào)系統(tǒng)的劃分要根據(jù)使用時(shí)間、溫濕度基數(shù)、新風(fēng)比等條件的不同來劃分，高大空間如高度大于10m、體積大于10000m3等宜采用分層空調(diào)。建筑內(nèi)存在需要常年供冷的建筑內(nèi)區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)進(jìn)深、分隔、朝向、樓層以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素，劃分建筑物空氣調(diào)節(jié)內(nèi)、外區(qū)，且宜分別設(shè)置系統(tǒng)或末端裝置。

（2）空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)比應(yīng)符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50198-2005）中的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)全空氣系統(tǒng)為采暖期存在冷負(fù)荷的內(nèi)區(qū)進(jìn)行供冷時(shí)，可達(dá)到的最大總新風(fēng)比應(yīng)不低于70%，以利用自然冷源。

（3）當(dāng)集中空調(diào)系統(tǒng)采用排風(fēng)熱回收時(shí)，其凈能量回收效率應(yīng)滿足：顯熱回收，凈回收效率不應(yīng)小于55%；全熱回收，凈回收效率不應(yīng)小于48%；溶液循環(huán)式凈回收效率不應(yīng)小于48%。空氣.空氣能量回收裝置的交換效率（在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的裝置性能測試工況下，且排風(fēng)量與新風(fēng)量相同時(shí)）應(yīng)滿足制冷時(shí)焓效率>50%，溫度效率>60%；制熱時(shí)焓效率>55%，溫度效率>65%。

（4）全空氣變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)其空氣處理機(jī)組的風(fēng)機(jī)，應(yīng)采用變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式；當(dāng)采用定風(fēng)量系統(tǒng)，且單臺(tái)機(jī)組風(fēng)量大于10000m3/h時(shí)，應(yīng)采用變速風(fēng)機(jī)；當(dāng)系統(tǒng)為多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)時(shí)，也可采用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)改變送風(fēng)量。

（5）空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)限制土建風(fēng)道的使用，當(dāng)條件受限確實(shí)需要使用土建風(fēng)道時(shí)，必須采取絕熱和嚴(yán)格防止漏風(fēng)的措施。若現(xiàn)有建筑全空氣系統(tǒng)的上述節(jié)能評(píng)價(jià)要求未能達(dá)到，可視為具有一定的節(jié)能潛力，可綜合建筑使用現(xiàn)狀及經(jīng)濟(jì)條件判斷進(jìn)行節(jié)能改造。

2.2 能耗問題

總體上講，全空氣系統(tǒng)有可能出現(xiàn)并應(yīng)該予以檢測的能耗問題主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）設(shè)備問題。主要指設(shè)備機(jī)組劣化、機(jī)組性能降低等，以及零部件腐蝕、變色、變形等劣化，保溫?fù)p壞、機(jī)械性能降低等。

（2）環(huán)境整合問題。主要指各環(huán)境因素（溫度、濕度、室內(nèi)潔凈度、噪聲度等），工作環(huán)境和各設(shè)備機(jī)器的整合情況；現(xiàn)場的空氣環(huán)境質(zhì)量、冬夏及室內(nèi)的溫濕度的設(shè)置是否超標(biāo)并是否可控；行為節(jié)能是否合理有效等。

（3）系統(tǒng)性能問題。主要指系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是否合理；系統(tǒng)是否存在堵塞引起的高能耗情況、過濾器的阻力是否過高；閥門開關(guān)是否失靈引起旁通及短路；是否有冷熱抵消情況；室內(nèi)循環(huán)空氣是否存在短路。

（4）其他的問題。

3.改進(jìn)技術(shù)措施

結(jié)合對全空氣系統(tǒng)的節(jié)能改造判定及其所存在的能耗問題，根據(jù)各種節(jié)能要求，對辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方面的改進(jìn)技術(shù)措施可以大致分為設(shè)備維護(hù)及更換和系統(tǒng)優(yōu)化兩個(gè)部分。

3.1 設(shè)備維護(hù)及更換

顧名思義，就是維護(hù)、修理現(xiàn)有設(shè)備使其回到正常的運(yùn)行工況或把老舊設(shè)備更換為更加節(jié)能的型號(hào)。

（1）清洗全空氣空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)口及送回風(fēng)管，一方面提升空調(diào)系統(tǒng)各部件的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面保證了送風(fēng)的空氣品質(zhì)。

（2）空調(diào)機(jī)組的過濾器堵塞導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)偏離額定工況點(diǎn)，送風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)效率降低。清洗過濾器及更換高效過濾器，使風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運(yùn)行，降低風(fēng)機(jī)電耗。

（3）加強(qiáng)對設(shè)備和風(fēng)管的絕熱處理，并應(yīng)做好隔汽層和保護(hù)層。

（4）檢查、修補(bǔ)破損的風(fēng)管、失效的風(fēng)管閥門等，保證空調(diào)末端能達(dá)到預(yù)期的供冷效果。

（5）若空氣處理機(jī)組的新風(fēng)比或熱回收率不能達(dá)到節(jié)能要求，可更換相關(guān)設(shè)備。

（6）若空氣處理機(jī)組的風(fēng)機(jī)效率較低或選型不合理，使得全空氣系統(tǒng)輸送系數(shù)、風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率較低，可考慮更換風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)部件。

（7）清洗進(jìn)出空氣處理機(jī)組的空調(diào)水管，避免因水管堵塞造成能耗增加。

3.2系統(tǒng)優(yōu)化

（1）根據(jù)上文中提到的各條節(jié)能評(píng)價(jià)方法，結(jié)合建筑現(xiàn)狀具體分析，對原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化或利用先進(jìn)技術(shù)，以達(dá)到節(jié)能要求。

（2）合理布置、增減送回風(fēng)口，使整個(gè)空調(diào)區(qū)域氣流組織更加合理，送回風(fēng)更加均勻，同時(shí)降低風(fēng)口平均風(fēng)速，避免因局部區(qū)域過冷或過熱而調(diào)整整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)而造成的無謂能耗。

（3）在空調(diào)區(qū)域內(nèi)設(shè)置CO2及VOC監(jiān)測，根據(jù)空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)反饋的CO2及VOC濃度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)新風(fēng)量，在保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的前提下降低冷負(fù)荷。

（4）結(jié)合具體情況在空調(diào)末端設(shè)備水系統(tǒng)處安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，對風(fēng)機(jī)安裝變頻器，按照送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)水閥，按照回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在滿足舒適性要求的前提下節(jié)省冷量并降低風(fēng)機(jī)電耗。

（5）辦公樓大廳入口處可用全空氣熱風(fēng)幕，全年采用循環(huán)風(fēng)，阻擋室外冷、熱空氣侵入，節(jié)省空調(diào)能耗。

（6）改造后對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試，保證風(fēng)口均勻送回風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速不超限；改善氣流組織，降低氣流噪聲。

以上僅列舉適用性較廣且改造效果較好的改進(jìn)技術(shù)措施，針對不同的建筑及其使用特點(diǎn)，務(wù)必因地制宜，具體情況具體分析，選擇適合的節(jié)能技術(shù)措施。

4.結(jié)語

綜上所述，上文說明了全空氣系統(tǒng)的節(jié)能問題，針對實(shí)際情況，給出了判斷全空氣系統(tǒng)節(jié)能程度的方法。由于空調(diào)系統(tǒng)有著很大的節(jié)能改造空間，我們要根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，制定科學(xué)有效的改造方案，使用先進(jìn)的改造技術(shù)措施，降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，這樣能提高建筑的運(yùn)行性能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]閏加賀，黃建恩，馮偉，等.全壽命周期費(fèi)用法在冷熱源方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].建筑節(jié)能，2011，39（2）：22-25.

[2]喬玲敏，張偉東，周全，等.某商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況分析及節(jié)能改造 .暖通空調(diào)，2013，43（8）：46-50.