幾種既有建筑空調系統改造方法分析

摘要：當前我國一些既有建筑由于既有系統效率低、既有設備老化導致設備出力不足、使用功能變化等原因，其配套的空調系統已無法滿足使用要求，存在室內參數無法保證、舒適性差、能耗大等問題，針對不同的情況，可采用加裝地源熱泵，變換冷熱源，合理利用置換通風、自然通風，利用自動控制設備智能調節中央空調系統。

關鍵詞： 空調系統 節能改造

0 引言

隨著全球經濟一體化步伐的穩步上升，能源危機成為世界各個國家面臨的又一大嚴峻挑戰。而在中國，這一危機顯得尤為嚴重。種種跡象表明，資源對經濟發展的制約作用開始顯現，且差距呈越來越大之勢。能源危機不僅對人們的出行造成困擾，更對自然環境造成了極大的負擔。眾所周知，建筑能耗是國家總能耗的重要部分，在我國已達30%以上，雖然從上世紀80年代起，中國已開始陸續頒布和實施相關節能標準，但整個建筑節能進展仍非常緩慢。多數的既有建筑仍是威脅未來生態環境的高能耗建筑。隨著國家節能減排戰略的提出，既有建筑的節能改造設計標準和驗收規范的制定提上議程，這將大大推進整個既有建筑節能改造工作的順利開展。

與此同時，社會發展和經濟不斷增長，當前我國一些既有建筑由于既有系統效率低、既有設備老化導致設備出力不足、使用功能變化等原因，其配套的空調系統已無法滿足使用要求，存在室內參數無法保證、舒適性差、能耗大等問題。但如果對其進行改造，又存在施工難度大、原有設備利用率低、改造投資費用高等問題，且影響建筑正常使用，因此既有建筑的改造已成為很多建設單位面臨的難題。所以，采用加裝地源熱泵，變換冷熱源，合理利用置換通風、自然通風，利用自動控制設備智能調節中央空調系統就顯得尤為必要。

1 地源熱泵技術

在既有建筑節能改造工程中的應用

1.1 地源熱泵的構成與原理

常規地源熱泵系統同一般的熱泵系統的構成基本相同，均由設置在建筑物內的水-空氣熱泵，循環泵，室內外水管路構成。室內設備與水回路熱泵系統相似，室外水系統由地下埋管系統取代了冷卻塔，鍋爐，輔助泵和換熱器。冷凝器利用土壤內的冷熱量進行換熱。夏季通過地源熱泵機組的熱回收功能，回收部分在制冷時產生排熱量用于加熱生活熱水從而減少系統排熱量，同時冬季采用地源熱泵機組全熱回收功能，從土壤中吸收更多的熱量用于加熱生活熱水，以達到進一步的負荷平衡，能夠有效的利用地熱能等可再生能源解決

2 置換通風在某車間空調改造中的應用

對于使用年限較長，原有氣流組織設計不合理的大空間廠房，車間，采用置換通風空調方式具有優越性，這種通風方式與傳統的混合通風方式相比使室內工作區得到較高的空氣品質、較高的熱舒適性并具有較高的通風效率。置換通風已經在工業建筑、民用建筑及公共建筑中應用。

置換通風是將新鮮空氣直接送入工作區，并在地板上形成一層較薄的空氣湖。空氣湖是由較涼的新鮮空氣擴散而成。室內的熱源（人員及設備）產生向上的對流氣流。新鮮空氣隨對流氣流向室內上部流動形成室內空氣運動的主導氣流。排風口設置在房間的頂部，將污染空氣排出。送風口送入室內的新鮮空氣溫度通常低于室內工作區的溫度。較涼的空氣由于密度大而下沉到地表面。置換通風的送風速度約為0.25 m/s左右。送風的動量很低以致對室內主導氣流無任何實際的影響。較涼的新鮮空氣猶如倒水般地擴散到整個室內地面并形成空氣湖。熱源引起的熱對流氣流使室內產生垂直的溫度梯度。在這種情況下，排風的空氣溫度高于室內工作溫度。由此可見，置換通風的主導氣流是由室內熱源所控制。這種通風方式也稱為熱置換通風。

傳統的混合通風是以稀釋原理為基礎的，而置換通風以浮力控制為動力。這兩種通風方式在設計目標上存在著本質的差別。前者是以建筑空間為本而后者是以人為本。由此在通風動力源、通風技術措施、氣流分布等方面及最終的通風效果上發生了一系列的差別，也可以說置換通風以嶄新的面貌出現在人們面前。二者的比較如表3-1所列。

3 既有空調系統的自動控制改造

空調耗能是建筑物耗能中的大戶，隨著能源供應的日趨緊張及人們對室內熱環境、空氣品質的要求愈來愈高，迫切要求在保持空調區域一定舒適度的前提下最大限度地降低空調能耗。空調自控系統可以使建筑內環境更舒適、設備運行更可靠、能源利用更充分，是現代樓宇空調系統重要的組成部分。但是由于資金缺口和工程進度等等問題，許多已建成的商用建筑和辦公大樓的空調系統往往都沒有設計或安裝自動控制系統，隨著建筑物的投入使用，會發現空調區域的溫、濕度波動很大，往往會超過允許的變化范圍，這時業主會提出空調系統自動控制改造的要求。

4總結

隨著能源供應的日趨緊張及人們對室內熱環境、空氣品質的要求愈來愈高，迫切要求在保持空調區域一定舒適度的前提下最大限度地降低空調能耗。目前我國一些既有建筑由于設計考慮不足，既有設備老化導致設備出力不足、使用功能變化等原因，導致很多空調系統遠遠超出其實際負荷，或者滿足不了人們熱舒適的要求，這就迫切的需要對既有的空調進行改造，針對不同的情況，可采用加裝地源熱泵，變換冷熱源，合理利用置換通風、自然通風，利用自動控制設備智能調節中央空調系統多種手段結合的方式，在最經濟，最高效的要求下達到人們對市內環境的要求。

（1）針對夏熱冬冷地區可以采用加裝地源熱泵空調的方式，利用地源熱泵結合溶液除濕的新風系統，不僅可以部分解決冬夏季負荷分布不平衡問題，產生的廢熱可以用于溶液除濕新風系統和制取生活熱水，并且可以達到溫濕度獨立控制的效果。（2）對于一些由于氣流組織設計不合理的大空間，如廠房，車間，大空間辦公場所，可以通過改變風口位置，合理設計氣流組織，達到既舒適又節能的效果。

（3） 隨著自動控制技術的發展和計算機技術的應用，空調自動控制已成為空調節能控制的重要手段之一。采用計算機強大的處理能力，可同時實現新回風比調節、噴水溫度控制、變風量調節等內容，并可逐時根據空氣調節室外氣候分區和溫濕度控制范圍確定最節能運行方案，實現大幅度節能。

參考文獻

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作者簡介：祁海賢（1983年1月10日），男，土族，青海黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司，工程師，研究方向：主要從事建筑節能相關工作