通風空調系統節能控制要點的探討

摘要：從工程項目開展的全生命周期考慮，深入探討通風空調在設計階段、施工階段及后期運行階段三個不同時期的節能控制要點。研究結果表明，設計階段結合建筑負荷變化特點采用合理的節能技術可從源頭有效降低系統能耗；應重視施工階段通風空調系統節能要點控制，從節能材料設備選擇、施工工藝優化、自控技術應用及平衡調試等各個環節提高系統節能效果；設備運行階段可充分利用各項節能控制策略并加強運行維護管理，最大限度地實現節能運行。

關鍵詞：通風空調； 節能控制； 全生命周期

中圖分類號：TU834.3+5文獻標志碼：A

0引言

隨著時代的發展和人們對建筑品質要求的不斷提高，室內環境的熱舒適性逐漸成為評判建筑使用性能的重要參考指標，這也對通風空調系統的應用提出了更高的要求。然而，在通風空調系統滿足人們居住環境需求的同時，也由此產生了更大的建筑能耗，因此探討通風空調系統的節能性是非常具有研究意義的。

目前對于通風空調系統的節能研究大多從設計源頭考慮，探討各類節能技術對通風空調系統的影響，僅有較少部分研究從施工角度分析通風空調系統的節能控制要點，而在實際工程中材料設備的選取、施工品質的好壞及后期調試運維等都會對通風空調系統的運行能耗產生巨大的影響。因此本研究以建筑建造的全生命周期為基準，從節能技術的應用、施工過程中的節能控制要點及后期設備運行的節能控制策略，多角度全方面分析通風空調系統的節能措施，為實際工程中進一步降低通風空調系統能耗提出優化建議。

1通風空調系統節能技術的應用

1.1空調系統形式

目前民用建筑空調系統形式主要包括全空氣系統、全水系統、空氣-水系統、制冷劑系統。結合建筑結構特點選擇合適的通風空調系統形式，一方面需考慮滿足一定的通風空調需求，保證室內溫濕度及空氣品質，另一方面通風空調系統形式的選擇對于建筑能耗具有較大影響，適合的通風空調系統形式的選擇可以從源頭上達到節能效果。

（1）全空氣系統是指建筑的熱濕負荷全部由空氣負擔，該空調系統送風量大，換氣充足，是最主要的集中式空調系統，目前具有高大空間的大型建筑常采用全空氣式一次回風系統。全空氣系統包括定風量空調系統和變風量空調系統。相對于定風量空調系統，變風量空調系統采用變頻風機，根據房間負荷的變化及溫度需求調整送風量，減少了風機能耗，可有效達到節能效果。

（2）全水空調系統是指建筑的熱濕負荷全部由經過處理的水負擔。此空調系統多指風機盤管系統。而風機盤管加新風系統是較為主要的空氣-水系統形式，建筑負荷由空氣和水共同承擔，由于增加了新風，相對于全水系統更為常用，適用于多層小空間建筑。

（3）冷劑式系統是利用制冷劑消除房間熱濕負荷，主要包括住宅建筑多采用的分體空調系統和小型公建常采用的多聯機空調系統，目前多聯機系統常配套新風機進行通風換氣，保障空氣品質。

劉超等［1］通過建筑能耗監督平臺對兩種空調系統的電耗進行了比較分析，發現多聯機系統可靈活調節空調機組參數適應建筑負荷變化，而集中式空調系統的電耗隨建筑負荷變化的可調節性較差，且多聯機空調系統單位面積電耗明顯低于集中式空調系統，更加節能。因此優化集中式空調系統的節能技術需要考慮更多的是其運行效率和控制策略，而多聯機空調系統則需要增加室內設備參數的靈活調節度。王海剛等［2］對比了多聯機系統和半集中式空調系統的能耗，認為相同條件下多聯機較半集中式空調系統節能性更加顯著，分析原因認為變頻多聯機在不同負荷條件下系統性能參數都較高，而半集中式空調系統部分負荷運行工況時偏離設計條件下最高運行能效點，因此多聯機較半集中式空調系統更加節能。

通過上述分析可以看到對于大空間建筑，由于風量需求大，負荷變化小宜采用集中式全空氣系統，為使空調系統運行更加節能需考慮如變風量空調系統等優化運行策略。對于小型公共建筑，可優先考慮系統運行性能更高的變頻多聯機空調系統。

1.2排風熱回收

熱回收技術是建筑通風空調系統節能常用的節能技術，通風空調處理機組上設置新風、排風的熱交換裝置，充分利用排風余熱或余冷對送入室內的新風進行預處理，可有效減少處理新風所需能耗，進一步達到節約能耗的目的。

1.3變頻調節技術

對于大型公建，由于室外氣象參數及室內熱擾處于逐時動態變化，因此建筑熱負荷也在逐時變化。結合負荷變化特點，采用合理的空調變頻調節技術可有效減少建筑空調能耗。以較為常用的全空氣系統為例進行說明，其變頻調節方式主要包括變風量調節、變水流量調節。變風量空調系統是指當傳感器測得的室內溫度與設計溫度值產生溫差時，通過控制器調節末端風閥改變送風量，同時風道內的壓力傳感器感受到壓力的變化，通過變頻器控制風機轉速發生變化，因此變風量調節主要減少了風機能耗。傳統的空調系統變水流量的調節方式是指當室內環境溫度發生變化時，室內溫度傳感器控制空調機組水管上的電動二通調節閥開度，壓力傳感器控制總供回水管路上的旁通電動二通旁通從而調節空調水系統的水流量，并通過回水溫度調節冷水機組運行臺數［3］。相對于該種變水流量調節方式，設置水泵變頻調節則更為節能，當用戶側冷熱負荷需求降低時，通過變頻器改變水泵的轉速，減少冷熱水的供應量，從而降低水泵能耗，當用戶側需求進一步降低并低于冷水機組允許的最低流量時，壓差旁通閥組開啟，讓一部分供水直接進入系統的回水管。可以看出，無論是風系統還是水系統，采用變頻調節方式都是一種有效的節能方式，既能根據負荷變化滿足逐時溫度變化需求，又能在一定程度上減少空調系統能耗。

1.4冷源系統

除通風空調末端系統形式外，冷源系統配置的合理性也是影響系統能耗的重要因素。對于冷水機組的單臺容量和數量的選擇應結合建筑能耗的變化特點進行考慮。冷熱源設備盡量處于高效工況點運行，可提高冷源系統運行能效，減少機組耗電耗，從而達到節能的目的。結合冷水機組運行負荷需求，調整冷水機組出水溫度即冷凍水溫度也可使冷水機組處于高效運行工況，有效提高冷水機組運行效率［4］。

2通風空調系統在施工過程中的節能控制要點

2.1材料設備選擇達到節能要求

施工過程中，施工材料設備選擇的質量對于通風空調系統的節能性影響也是十分重要的。在控制施工成本的同時，應按照節能規范要求采購相應節能材料。特別是隔熱保溫材料的采用可以有效減少通風空調系統的能量損失。因此應著重考慮保溫隔熱材料的熱導率、熱穩定性等性能參數，此外還應按照設計計算采購滿足一定厚度要求的保溫隔熱材料，提高設備的保溫性能。

除了保溫隔熱材料等輔助減少通風空調系統能量損耗的材料外，選擇滿足設計參數要求且能效比較高的設備也是減少通風空調系統綠色節能運行的重要因素，應格外關注。

此外，監理工程師應在材料設備購置前后對其質量證明材料的合格與否嚴格把關，檢查產品說明書上的性能參數是否滿足節能設計要求。節能材料及設備要具有合格的檢驗報告，監理單位對材料及各種構配件嚴格的進場驗收及檢測單位見證取樣送檢復試等都是對材料品質和節能性進一步確認的重要步驟，應嚴謹對待。

2.2機組管道安裝質量對建筑節能的影響

通風空調系統安裝質量存在的問題不僅會影響其使用功能，也會對系統的節能性產生顯著影響，因此應做好包括各類設備閥門儀表、送排風系統及空調系統、水系統管路及平衡裝置、計量儀表及各類自控裝置的安裝等。

在通風風管施工過程中，應盡早做好管道的綜合排布，通過合理的管道布局，可大幅度減少風管管網的管道阻力，從而通過最小的風機動力實現風口風量需求。同理通過對空調水系統管網的進一步優化，并做好空調水系統平衡閥的布置和安裝，可減少水網管路不順暢的問題，實現空調水系統的節能效果。

建筑論壇與建筑設計馮姍： 通風空調系統節能控制要點的探討

此外風管連接處的法蘭與風管連接不正、風管與空調設備之間的縫隙都會產生一定的漏風量，一旦漏風量過大必然會造成通風空調系統的風量大幅損失，因此在施工過程中應加強對通風管道安裝質量的保證，提高安裝質量，盡可能實現無縫對接。同時通過對風管系統進行嚴密性測試，減少漏風產生的能量損耗，確保風管風量的節能施工工藝［5］。絕熱風管與金屬支架的接觸處、復合風管及需要絕熱的非金屬風管的連接處、加固處也應做好冷橋處理，同樣空調水系統管道及配件也應做好與支配件絕熱襯墊安裝及冷橋隔斷，落實好空調水系統管道及配件絕熱層和防潮層的施工，避免造成一定的熱損失。

通過加強施工質量可有效降低建筑能耗，另一方面可以通過提高通風空調系統的控制技術進一步提升其節能效果。通風空調系統在保證室內熱濕環境穩定性，人體舒適度的基準條件下，利用先進的自動控制技術可以避免不必要的能源消耗。通風空調系統中自控技術的應用一方面要通過信息化平臺實現對空調系統實際運行能耗和末端溫濕度、風速風量的監測，檢驗其是否滿足室內熱環境需求并及時反饋相應信息，另一方面自動技術需要一定范圍內根據實時負荷需求及時調整通風空調系統的出風溫度及送風量等，在一定程度上達到節能的效果。

同時應加強施工過程質量監管，施工過程中及時留存節能施工過程資料，包括節能施工方案，節能施工過程檢查檢測記錄，節能工程檢驗批及分部分項驗收記錄，并按照規范要求落實通風空調系統調試和質量驗收及問題整改工作。

2.3設備及系統調試對建筑節能的影響

機電設備安裝后，通風空調系統設備及系統的調試也是保證其正常節能運行的重要環節，不應忽視。系統調試前，應先對空調機組的出風量、系統末端及控制系統進行性能測試，保證其基本功能的正常實現。對于制冷設備出力不足、能效低的問題應請專業設備廠家及時調試，滿足室內環境的舒適性要求，而當其調試為能效比最高的運行工況時，性能會明顯提升。設備調試后，還需對通風空調系統進行整體調試。特別是具有顯著節能性、并對空調系統控制及調試要求較高的變風量空調系統等隨負荷變化進行自動調節的復雜空調系統形式，對風系統進行風量平衡調試，系統送風溫度調試，空調水系統調試及系統聯合運行時的功能驗證都是十分重要的環節［6］。應合理對系統管網過濾器及各類閥件開度調整，并通過裝設動態平衡閥有效改善系統的水力失衡問題，減少空調系統的能量損失，進而達到節能效果。

3設備運行過程的節能控制策略

對于空調設備運行過程的節能控制策略，由于室內負荷規律性變化，應根據末端空調設備使用情況及時調整制冷設備的運行，按需控制設備啟停運行，通過自控系統反饋參數并及時調整，保證系統處于高能效、低能耗的運行狀態，以實現最大限度的空調系統節能運行效果。具體來說，對于大型公建的中央空調主要采用水冷機組，包括冷機循環系統，冷凍水循環系統和冷卻水循環系統。冷水機組大多是集群控制，根據不同季節時段的負荷變化特點及末端回水溫度，設置合理的冷水機組運行臺數，調整運行強度，使冷水機組所承載負荷盡可能處于高效運行工況。冷凍水循環系統的能耗主要在冷凍水泵上，采用變頻調節的水泵，并依據末端負荷變化情況及時調整冷凍水系統流量可有效降低冷凍水系統的運行能耗［7］。同理冷卻水系統運行能耗主要在冷卻水泵和冷卻塔風機所需要的電能。因此需合理控制冷卻水泵的運行頻率，并使冷卻塔冷卻效能最大化。

從空調系統運行維護角度看，施工單位在工程移交時應提供設備使用說明并派專業人員對使用單位空調設備運維人員進行培訓，提高設備運行人員的節能運行意識。此外，應定期對空調系統進行維護。定期改善空調水系統水質、避免設備結垢、及時更換脫落損壞保溫層等措施可有效改善制冷量降低、電耗增加等問題。

4結論

以建筑建造的全生命周期為基準，對通風空調系統節能控制要點進行全面分析，探討了通風空調系統節能技術的應用、施工過程中的節能控制要點及后期設備運行的節能控制策略。可以得到幾點分析結論：

（1）結合建筑負荷變化特點選擇合適的空調系統形式、采用排風熱回收、變頻調節、對冷源系統合理設置等節能技術的應用可在設計階段有效降低通風空調系統的運行能耗。

（2）應重視施工階段通風空調系統節能要點的控制。選擇性能優良的設備和隔熱保溫材料并加強質量監督；合理布局管道，優化施工工藝減少風量損耗和熱量損失，利用自控技術加強信息反饋和技術調整；重視設備及系統調試，提高通風空調系統的節能效果。

（3）采取冷水機組集群控制、冷水系統水泵變頻調節等措施，充分利用通風空調系統節能控制策略并加強運行維護管理可有效保證通風空調系統處于高能效、低能耗的運行狀態。

參考文獻

［1］劉超，趙天怡，張吉禮，等.基于建筑能耗監管平臺的VRV空調系統及集中式空調系統運行電耗分析［J］.建筑科學，2016，32（6）：108-115.

［2］王海剛，錢付平，陳樂端，等.大學生公寓多聯機及半集中式空調系統能耗分析［J］.節能技術，2008（5）：475-478.

［3］關文吉.變頻調速在空調風系統中的實際應用［J］.暖通空調，1997（3）：17-19+41.

［4］李洪硯，袁苗.公共建筑通風空調系統節能改造研究［J］.價值工程，2018，37（19）：159-160.

［5］徐順.建筑節能工程施工質量控制要點［J］.中國建設信息，2010（13）：86-87.

［6］王剛. 既有建筑變風量空調系統調試研究［D］.北京：北京工業大學，2012.

［7］王瑾烽，鄭麗軍.水冷中央空調節能控制及運行策略研究［J］.科技創新與應用，2022，12（13）：142-145+149.

［作者簡介］馮姍（1995—），女，碩士，從事工程管理工作。