辦公建筑制冷空調(diào)節(jié)能技術研究

高勝利

(中機十院國際工程有限公司，河南 洛陽 471000)

1 引言

經(jīng)濟的發(fā)展離不開能源的持續(xù)供給。我國近年來國民生產(chǎn)總值持續(xù)飛速增長，在改善人民生活的同時，也帶來了能源的損耗。在目前我國的社會總體能耗當中，暖通空調(diào)所造成的能耗占據(jù)較大的比例。暖通空調(diào)的能耗也是辦公建筑當中能耗的重要組成部分，就目前來說，建筑方面的能耗，占據(jù)了全國總能耗的40%左右。因此，在未來的發(fā)展當中，降低建筑能耗是基本的趨勢，也是未來研究的重點方向。在其中起到重大影響作用的暖通空調(diào)節(jié)能，將會極大的影響到工作的開展。世界各國針對不同地區(qū)、不同特性的采暖、通風、空調(diào)等方面的新型節(jié)能技術，都在積極進行著拓展與研究。因此，在這種背景之下，對辦公建筑當中的空調(diào)利用情況進行優(yōu)化，可以更好的改善能源損耗問題。

2 辦公建筑中制冷空調(diào)能耗產(chǎn)生原因

目前在大部分的辦公建筑當中，為了使得室內(nèi)的環(huán)境更加舒適，往往會采用大量的空調(diào)系統(tǒng)，這也就使得建筑能耗會大大增加。根據(jù)不完全統(tǒng)計，在發(fā)達國家，辦公建筑當中的空調(diào)能耗占據(jù)建筑總能耗的70%左右。也就是說，空調(diào)能耗將占據(jù)全國總能耗的20%以上，這是一個較大的份額。結合大量的參考文獻，可以發(fā)現(xiàn)，目前在大部分的辦公建筑當中，暖通空調(diào)所造成的能耗，主要是在于空調(diào)系統(tǒng)是否能夠達到合理配置，以及空調(diào)系統(tǒng)冷、熱負荷情況。在這幾個要素當中，對空調(diào)系統(tǒng)進行配置的同時，往往需要以空調(diào)的負荷作為配置的依據(jù)。由此，可以推出，如果想要達到合理的建筑能耗，可以從暖通空調(diào)的能耗上著手，而暖通空調(diào)的能耗，則取決于空調(diào)的冷熱負荷。因此，在建筑物建造初期，可以從建筑物的具體位置、門窗的材料等方面減少空調(diào)負荷。本文將針對辦公建筑當中的制冷空調(diào)節(jié)能，進行具體的實踐研究。

3 辦公建筑制冷空調(diào)節(jié)能實踐研究

3.1 研究對象

本研究當中所涉及到的辦公建筑，選取為中國工業(yè)機械研究院的某辦公樓。結合辦公建筑當中制冷空調(diào)的使用情況，對具體的節(jié)能問題進行了實踐研究。

3.2 制冷空調(diào)節(jié)能技術研究設計思路

在整體的節(jié)能技術設計思路當中首先考慮到的是，針對空調(diào)負荷進行降低。此時首先要做到的就是削峰填谷，將空調(diào)的負荷轉(zhuǎn)移到電力的低谷時段。目前很多地區(qū)都已經(jīng)進行了不同時段的電力價格響應，也就是說，可以根據(jù)不同時段調(diào)整合理的用電需求，實時分時電價等方面的政策。一般來說在一個普通城市當中，用電的高峰時段是從8:00～13:00之間，另外的高峰時段是從17:00～22:00之間。一般來說，對谷段時段的劃分和判斷主要是依據(jù)該時段的用電量在一天的周期內(nèi)往往是屬于用電較少的階段，這一階段通常是0:00～8:00，總計8 h。該時段居民由于休息，使得對家用電器的使用頻率較低，用電量則屬于低谷。除此之外，其他的時段則歸屬于平段，一般來說平段的時長為6 h左右。需要指出的是，在對時段的劃分上由于不同區(qū)域用電特征和習慣，劃分標準也具有著一定的差異。

冷負荷與空調(diào)系統(tǒng)運行的總功率最小值呈現(xiàn)對應關系，這就使得在針對峰段時段的暖通空調(diào)系統(tǒng)總功率進行降低時，需要進行削峰處理，也就是需要對該時段的建筑冷負荷進行針對性的降低。在傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)設置框架下，為了盡可能的保持室內(nèi)空間的舒適度，一般是對室內(nèi)溫度控制進行恒定處理，確保室內(nèi)溫度保持在可允許溫度的上限。而當室內(nèi)溫度超過這一恒定值時，那么對于建筑的冷負荷來說，則呈現(xiàn)為既定的曲線狀態(tài)，而在這一狀態(tài)下，無法進行削峰處理。因此從這個角度上來說，為了達到對建筑的冷負荷曲線進行削峰，那么就需要對原有的恒定室內(nèi)溫度現(xiàn)進行恒定曲線調(diào)整。通過這種方式，預計可以通過與電力峰值的有效結合，達到一方面降低建筑能耗，一方面節(jié)省電力開支的目的。下面將結合具體的實踐結果進行論證。預想的最好效果是：借助這種方式，可以有效達到降低能耗的目的，同時，也可以節(jié)約整體辦公建筑的電力開支費用。

3.3 研究基礎數(shù)據(jù)設定

在本次選定的辦公建筑當中，根據(jù)筆者的觀察，一般來說，雖然上班時間為9:00～17:30，但是大部分情況下，從7:00開始，一直到19:00，都有人員出入辦公場所。因此結合本棟建筑的實際情況，將研究的時間段選為7:00～19:00之間。另外在具體的研究中，筆者選擇了其中一間人數(shù)較為平均的辦公室，作為研究場所。在夏季屋內(nèi)溫度設定一般為22～26 ℃之間，因此，取其值為24 ℃。研究的時間段為6月下旬，研究場所地處中國中部地區(qū)，因此將室內(nèi)溫度設為33 ℃。在進行基礎設置的時候，假定在7:00之前，辦公場所沒有人員活動，在19:00之后，辦公場所也沒有人員活動。

3.4 實施效果分析

本次研究過程中，選取日常溫度設定情況與優(yōu)化后溫度設定情況的研究結果進行對比。結合上文中的數(shù)據(jù)設定，將日常溫度設定情況設置為：7:00前與19:00之后，室內(nèi)溫度為33 ℃。7:00與19:00之間，室內(nèi)空調(diào)溫度設定為24 ℃。另外，我們將優(yōu)化后的溫度設定為：結合電價情況，在4:00～7:00之間，對空調(diào)系統(tǒng)進行預冷。也就是提前將室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)開啟，以20 ℃的溫度提前預冷3～4 h左右。在8:00之后，將室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的溫度設定為25 ℃，在13:00～17:00之間，將溫度設置為24 ℃。在17:00～19:00之間，將溫度設置為25 ℃。19:00之后的溫度，依然為普通關閉空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)下的室內(nèi)溫度也就是33 ℃。具體的對比情況見圖1。

圖1 普通辦公溫度設定與優(yōu)化溫度設定對比

為了能夠?qū)唧w的優(yōu)化結果進行檢測，我們對兩種不同情況下的建筑冷負荷分別進行了測定，具體的分析結果，匯總于圖2當中。從圖中我們可以很清晰的看到，從7:00～19:00之間，普通溫度設定模式下的建筑冷負荷，要明顯高于優(yōu)化之后的建筑冷負荷。唯一出現(xiàn)不同的地方就是在優(yōu)化后的溫度設定，是提前開始遇冷，此時建筑冷負荷要大大高于普通情況下的冷負荷值，在圖中可以看到，在5:00時，普通情況下的建筑冷負荷，仍然為0，優(yōu)化后的建筑冷負荷，已經(jīng)達到了365.31 kW。但是，隨著空調(diào)系統(tǒng)的逐漸運行，這種差距產(chǎn)生了明顯的變化，普通溫度設定情況下的建筑冷負荷，在逐漸攀升，到了17:00左右的時候，明顯達到了高峰，根據(jù)我們的分析結果，在16:00時，為373.45 kW，其后慢慢下降，但幅度并不大。優(yōu)化后的建筑冷負荷，雖然在7:00之后同樣也在不斷攀升，但其攀升的幅度要遠低于普通情況下的建筑冷負荷。通過圖2可以清晰地看到，進行空調(diào)系統(tǒng)溫度的優(yōu)化，可以有效降低建筑能耗。

圖2 普通辦公建筑冷負荷與優(yōu)化后建筑冷負荷對比

4 結語

隨著能源的大量損耗，節(jié)能技術已經(jīng)在社會各界引起了廣泛關注。在未來的發(fā)展當中，在建筑能耗當中占據(jù)了較大比重的暖通空調(diào)能耗，必將成為節(jié)能的重點工作，也將成為我們的研究目標。因此，本文針對夏季制冷空調(diào)系統(tǒng)，在辦公建筑當中的利用情況進行了具體的研究與優(yōu)化，通過實踐分析證明，有效地對空調(diào)系統(tǒng)進行預設定，將會使得整體能耗有效降低。通過這種方式，可以使得辦公建筑在夏季空調(diào)能耗方面有所降低。希望能夠為同行起到一定的借鑒作用，為推動我國暖通空調(diào)節(jié)能技術的進一步發(fā)展做出貢獻。