义乌市建筑及空调节能问题研究（精选8篇）
义乌市建筑及空调节能问题研究
作者：李 娜
来源：《沿海企业与科技》2009年第01期
[摘要]建筑节能及空调节能几年前就已经成为我国节能技术领域的重要议题。随着中国经济水平的快速发展，空调普及率的增长，空调节能已日渐成为刻不容缓的大事。文章通过实地调研，考察义乌市居民住宅的建筑结构、空调使用习惯等基本情况，从建筑物和空调系统两方面进行分析，并相应提出几点建议，为相关部门制定及调整能源政策提供依据。
[关键词]住宅建筑；节能措施；空调；节能技术；义乌
[基金项目]本文为浙江省金华市社科联立项课题“义乌市建筑及空调节能问题研究”研究成果，立项号：2008YB229
[作者简介]李娜，义乌工商学院土木工程系教师，在读硕士研究生，浙江 义乌，322D00
建筑能耗包括建造过程的能耗和使用过程的能耗两个方面。其中建筑使用能耗是在建筑中的采暖、空调、电气、照明、炊事、热水供应设备等所消耗的能源。
靠空调设备运转达到采暖和降温目的的建筑称为空调建筑。在建筑能耗占整个能源消耗的比例不断增加的现状下, 尤其是当前世界“能源危机”日益紧迫的关头, 空调建筑节能特别是建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。积极开展对此类建筑的节能研究, 尽早采取合适的节能措施, 使人们既能在比较经济且不浪费能源的前提下获得舒适的生活环境, 又能节约更多的能源供可持续发展, 其意义是深远的。
本课题组于2008年8月对义乌市区内的建筑节能工作进行了实地调查, 主要以小区为单位, 采取入户发放调查问卷、实地参观和走访相关职能部门的方式, 发放调查问卷600份, 收回有效问卷576份。调查内容涉及居民住宅的基本情况、家用空调器的使用情况等方面。旨在调查义乌市建筑及空调节能的现状, 掌握政府职能部门、相关建筑单位及普通民众对建筑及空调节能的认知, 研究义乌市建筑及空调节能存在的问题及其对策, 为政府制定相关政策提供参考, 对义乌市推广节能建筑和空调节能, 降低全社会的能源消耗, 推动今后义乌市经济的可持续发展献计献策。
一、义乌市建筑及空调节能基本情况
义乌属于夏热冬冷地区, 这一地区气候的共同特点是:夏季气温高, 最热月平均气温25℃～30℃, 最高气温达40℃以上;空气湿度大, 相对湿度经常在70%～80%甚至更高, 加剧了酷暑和严寒对人体健康的威胁, 给人的感觉是夏季闷热和冬季阴冷, 对生活和工作造成十分不利的影响。由于义乌是非集中采暖地区, 且空调器采暖比普通家用电暖器舒适、安全、美观、热效率高及使用方便, 因此空调器的类型已从夏季单冷式转为夏冬两季均可使用的冷暖式空调。空调建筑在该地区已不是局部和单季现象。
义乌市近年来经济建设飞速发展, 但尚存在社会整体能耗过高等问题。据了解, 目前义乌市建筑能耗在整体能耗中约占40%～45%, 而空调系统能耗在整个建筑能耗中的占比又高达65%～75%, 并占整体能耗的26%～33%。如果空调系统能耗降下来, 无论对社会还是业主, 都是一个较大的贡献。义乌市相关部门对建筑节能问题一直十分关注, 也做了大量推进工作。
最近几年义乌市的建筑行业快速发展, 据《2007年义乌市国民经济和社会发展统计公报》显示, 2007年义乌市全年实现建筑业增加值22.3亿元, 增长4.5%。全市有四级以上建筑企业128家, 比上年增加5家, 完成建筑业总产值83.4亿元, 增长23%, 实现利润总额3.3亿元, 增长35%。房屋建筑施工面积1038万平方米, 增长17.1%, 房屋建筑竣工面积450.7万平方米, 增长8.3%。随着义乌经济的继续发展, 建筑业在义乌的前景还很广阔, 还会有更多的建筑在义乌拔地而起。因此, 建筑节能显得越来越重要, 迫切需要学术界、企业界拿出更多节能减排的新技术与新产品。
据最新调查的一组数据表明, 义乌市目前有90%的建筑安装了空调, 而在安装了空调的建筑中夏季和冬季的空调使用率分别达到了100%和41%。如何降低采暖空调能耗, 这对经济较发达、能源消耗量大的义乌来说, 显得尤为重要。
二、义乌市建筑及空调节能情况调查分析
(一) 住宅建筑概况
目前义乌市的住宅围护结构主要为砖混结构和钢筋混凝土结构。在住宅面积方面, 调查显示 (见图1) , 被调查的义乌市居民住宅以中小户型为主, 51.7%的家庭住宅面积在80～120 m2, 27.56%的家庭住宅面积在80m2以下, 大于120 m2的大户型住宅占20.74%左右。
住宅朝向对住宅能耗至关重要。为了便于建筑采光和避免西晒, 国内绝大部分住宅建筑朝向都选择朝南或东南。在被调查的义乌住宅建筑中, 朝向为南的住宅建筑比例达到81.52%, 朝东南的为10.51%, 朝东的为3.95%, 其他朝向仅占4.02%。
(二) 室内通风
随着门窗气密性的不断提高, 关闭门窗后所能产生的室内外换气量已经不能满足室内空气品质的要求, 因此现在居民每天都要开窗换气。通过对义乌市被调查住宅通风换气情况进行调查发现, 45%的居民选择白天对住宅进行通风, 40%的居民选择傍晚通风, 而出于安全方面的考虑选择深夜通风换气的居民仅占15%。
调查显示 (见图2) , 在通风方式的选择上, 63.92%的居民选择打开门窗的自然通风方式, 11.65%的居民选择机械通风方式, 21.86%的居民选择混合通风方式。
(三) 空调使用情况
空调能耗占住宅能耗的比例较大, 一般达到60%左右, 因而将其列为本次调查的重点。
1. 空调安装情况
调查显示 (见图3) , 在所调查的456户中, 没有安装空调的住户占9.66%, 安装1台空调的住户占41.48%, 安装2台空调的住户占29.26%, 安装3台空调的住户占14.77%, 安装4台及以上空调的住户占4.83%。
由图3可以看出, 安装1～3台空调的住户占大多数, 分布近似为正态分布。
2. 空调使用频度
调查显示 (见图4) , 在夏季空调使用频度上, 53.98%的用户基本每天使用, 17.61%的用户每周使用4～6次, 每周使用1～3次的用户占18.75%。由此可以看出, 义乌夏季居民使用空调的频度较高, 这与夏季气温较高以及接受日照时间较长有关。空调制冷负荷成为夏季义乌市住宅能耗的主要部分。
冬季义乌居民空调使用频度:29.55%的用户每周使用空调1～3次, 每周使用4～6次的用户占12.50%, 每周几乎不用的用户占46.59%, 而几乎每天使用的用户仅占11.36%, 与夏季的53.98%相比大大减少。因此, 冬季义乌的空调采暖能耗在建筑总能耗中占的比例有所降低。
3. 空调温度设定
调查显示 (见图5) , 在空调温度设定方面, 30.40%的居民夏季将空调温度设定在25～27℃, 此温度范围内人体感觉最舒适。4.55%的居民将温度设定在27℃以上, 36.65%的居民将温度设定在22～25℃, 28.41%的居民将温度设定在22℃以下。
冬季有24.33%的居民将空调温度设定在27℃以上。空调温度设定在25～27℃的居民占38.58%。空调温度设定在22～25℃的居民占24.33%。空调温度设定在22℃以下的仅占12.76%。
夏季使用空调时75%的居民会采取遮阳措施, 只在想起的时候采用的占13%, 而不采取任何措施的仅占12%。
三、义乌市建筑及空调节能对策分析
(一) 建筑节能
建筑节能是指利用建筑的造型、朝向、围护结构保温构造、外窗遮阳构造以及建筑空间的通风来进行节能降耗设计。合理的建筑措施应该在夏季有效地组织通风和减少太阳辐射, 防止室内过热和潮湿。在冬季有效地利用太阳能和对外墙、外窗进行保温, 提高室内温度。
1. 改善本地区建筑节能设计标准, 完善建筑节能管理机构
义乌目前的节能建筑设计没有将节能设计结合本地区的气候特点, 设计时套用寒冷地区的设计方法, 注重外墙保温。虽然外墙的传热系数对节能有一定的影响, 但影响是有限的, 夏热冬冷地区的建筑物中, 窗户是建筑物热交换最活跃、最敏感的部位, 单位面积热损失是墙体的4倍左右, 是节能的重点部位之一。在义乌地区, 为追求建筑美观而增大窗墙比已成为住宅建筑的普遍现象, 这使供暖空调能耗大大增加。因此, 合理采取遮阳措施与设定窗墙比成了一项重要的节能措施。
此外, 建筑过程中应加强对相关管理人员、技术人员思想认识的教育和节能技术的培训。从规划、设计、施工、监督、检测、验收等各个环节严格把关, 整合各相关部门力量, 形成完善的行政管理的封闭链条。加强建筑节能实施的监管, 对不贯彻落实国家法律法规的部门和单位及时通过行政手段进行纠正。
2. 合理安排空调建筑的空间布局, 控制体型系数
如果是依靠自然通风降温的建筑, 空间布局应比较开敞, 开较大的窗口以利于自然通风。而设有空调系统的建筑, 其空间布局应十分紧凑, 尽量减少建筑物外表面积和窗洞面积, 这样可以减少空调负荷。
体型系数指建筑物外表面积与其所包围的体积之比值, 窗墙比是窗洞口与墙的面积比值, 增大这两个比值不利于空调建筑节能, 应尽量减少空调房间两侧温差大的外墙面积及其薄弱环节窗的面积。
由于义乌与北方采暖地区相比空调调控面积占总建筑面积的比例较小, 因此义乌地区建筑体型系数对全年建筑能耗的影响要小一些, 不宜限制过死, 但也不应超过0.3～0.4。单层金属窗的夏季空调负荷是同面积240砖墙的5倍, 全年能耗是36倍。窗墙比由0.4减小为0.3, 每平方米建筑面积年冷暖耗电量可减少5kWh。如果在设计时忽视空调建筑的体型系数和窗墙比, 就会给建筑节能留下隐患。
3. 提高建筑物外围护结构的隔热性能
义乌属于夏热冬冷地区, 夏季白天外围护结构受到太阳辐射被加热升温, 向室内传递热量, 夜间围护结构散热。冬季则主要是通过外围护结构向室外传递热量的过程。根据历年的用电分析, 夏季制冷是建筑用能的主体, 冬季采暖用能相对为辅。因此, 义乌地区节能建筑围护结构设计重点是解决夏季建筑的隔热, 兼顾冬季保温。围护结构设计除了满足夏季白天良好的隔热性、夜间散热快之外, 还要求冬季具有良好的保温功能。
义乌地区目前大多数旧建筑的墙体材料以实心粘土砖为主, 保温隔热性能较差, 应采用绝热材料对墙、屋顶、门窗等进行绝热, 如玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、加气混凝土等, 以减少围护结构的传热系数。
采用空心砌块、双玻窗、屋顶架空隔热层等, 利用空气间层隔热, 也可起到隔热作用。对旧建筑进行节能改造时可采用外墙外保温的做法, 将保温隔热层设在外墙外侧, 这样可避免实际使用面积的减小, 并且较易施工。
门窗是外围护构件节能的重点, 利用节能材料制造的门窗可大大提高热工性能, 比如塑料门窗不仅气密性好, 而且热阻大, 并可降低噪音、减少灰尘。另外, 还要提高门窗气密性, 防止空气对流传热。窗户可加密封条, 防止缝隙进风, 但应处理好室内换气。公共建筑的入口门可设门斗或设空气幕。
据调查, 义乌目前绝大多数新建的楼盘或公共建筑, 如国际商贸城三期、银河湾小区、金城高尔夫小区等, 它们在墙体和窗户的选材上已广泛应用多孔砖、保温砂浆、中空玻璃之类的节能材料, 为义乌地区节能建筑的推广打下了很好的基础。
(二) 空调节能
1. 室内设计参数的确定
在空调温度设定上, 人体感觉最舒适的温度范围为25～27℃。调查显示, 在义乌, 只有30.40%的居民夏季将空调温度设定在25～27℃, 在冬季也只有38.58%的居民将空调温度设定在25～27℃。虽然冬季空调负荷占建筑负荷比例较小, 但温度设定过高亦增加了额外的建筑能耗, 应适当降低冬季空调的设定温度。
由于人们个体的差异, 对室内空调舒适性的要求差别较大, 因此对民用空调而言, 可有一个较为宽泛的舒适区。在这个区域内, 冬季取暖时, 采用较低的干球温度和相对湿度值;夏季制冷时, 采用较高的干球温度和相对湿度值。这样采取全年动态的室内参数设定值, 就能达到一定的节能效果。夏季把设计温度从26℃提高到28℃时, 冷负荷可减少约22%;冬季把设计温度从20℃降低到18℃时, 热负荷可减少约28%。对于像我国这样的耗能大国来说, 节能总量是相当可观的。
2. 控制室外新风量
为了卫生要求, 补充局部排风量、保持空调房间的“正压”要求等, 室内每人必须保证有一定的新风量。空调机组处理的新风量过多会增加其负荷, 进而增加电耗, 处理的新风量过少则会影响空调环境的质量。因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间, 室外新风量愈大, 系统能耗愈大。在这种情况下, 室外新风应控制到卫生要求的最小值。冬季和过渡季, 对于那些室内周边负荷影响小, 而内区发热量大的建筑物, 如大型商店、会堂、剧院等, 室内需供冷风。这时应充分利用室外新风具有的冷量, 可全部引入室外新风, 推迟人工冷源使用时间, 节约人工冷源的能耗。这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。
3. 设置热回收与热交换装置
由于新风的引入, 空调环境必然要将一部分旧空气排掉, 排气的温度相对大气温度有一定的温差, 如制冷若室内温度为28℃, 室外温度为35℃, 则将28℃的气体排入大气会带来能量损失, 采用热回收交换设备使新风在被处理前先与排气进行热交换, 新风温度会有所降低, 这样可减少新风机组的负荷, 减少了能耗。这种装置对可集中排气而需新风量较大的场合更为适用。
四、结语
义乌市的建筑及空调节能工作还处于起步期, 实施过程中存在的问题还较多, 消费者、开发商还有待加强引导。建筑及空调节能工作任重而道远, 需要大家共同关注、提高认识。在今后的几年里, 义乌建筑物住宅将有飞速发展, 设计和采用一些有效的建筑节能措施势在必行。只要结合义乌实际情况, 综合利用各种节能技术措施, 趋利避害, 选择经济合理的节能方案, 必定可以获得显著的节能效果。相信通过大家的共同关注、共同努力, 义乌市建筑及空调节能工作一定能克服各种困难, 节能工程的实施也一定会取得应有的效果和成绩。
摘要：建筑节能及空调节能几年前就已经成为我国节能技术领域的重要议题。随着中国经济水平的快速发展, 空调普及率的增长, 空调节能已日渐成为刻不容缓的大事。文章通过实地调研, 考察义乌市居民住宅的建筑结构、空调使用习惯等基本情况, 从建筑物和空调系统两方面进行分析, 并相应提出几点建议, 为相关部门制定及调整能源政策提供依据。
关键词：住宅建筑,节能措施,空调,节能技术,义乌
参考文献
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引言
我国“十二五”期间新建民用建筑要执行节能百分之五十的设计标准。能设计中建筑、暖通、电气等各专业之间缺乏配合，这些都是需要解决的问题。同时，在设计过程中也发现了一些现行国家与地方节能设计规范中存在的、值得继续深入探讨的问题，在此一并提出，供设计者和相关规范制定者参考。
暖通与建筑专业在节能设计中的协作关系
建筑设计的各个专业中，建筑、暖通和电气专业与节能设计的关系最直接、最紧密，其次是给水排水和结构专业，而其中相互关系最密切的显然是建筑与暖通专业。就建筑设计院及设计人员而言，应建立良好的操作流程和程序化的文件模式，解决好上、下游的无缝衔接，才能有效地在设计文件中正确体现节能设计的内容，以利于最终实现建筑节能的目标。
在实际工程项目的设计工作中，建筑与暖通专业之间最容易、最常见发生的衔接差错，就是反映在各自计算文件中的各项围护结构传热系数（K值）不相同。主要原因是：一开始就需要输入围护结构的各项参数，而此时建筑专业往往还未最终确定各种围护结构的材料选用，暖通空调计算书只能按当时初定的围护结构参数输入数据，而围护结构材料的选用一般要到建筑专业作“节能计算报告”作调整后才能最终确定。
所以，在实际工作中，很重要的一点是检查每项工程“空调（采暖）负荷计算书”中的围护结构各项K值，核对建筑设计所采用的实际围护结构材料情况，以确保“空调（采暖）负荷计算书”与建筑的“节能计算报告”所使用的K值吻合一致。如在施工图设计的最后阶段，发现建筑专业的围护结构材料有改变，就要相应修改“空调（采暖）负荷计算书”中围护结构各项K值的设定值，重新计算并打印该计算书的修订版。
节能规范中一些问题的探讨
相关节能规范是设计的依据，但在设计过程中，我们也遇到或发现了一些应用节能规范方面所存在的问题。在此一并列出，以供设计人员和规范制定者参考。
1.热回收装置效率问题
设计过程中，参照《标准》5.3.14条规定选用相关热回收设备时可发现，目前市场上，众多品牌产品的技术参数中，显热回收效率普遍大于60%，满足规范要求，而全热回收的参数，冬季效率基本勉强满足60%的要求，而夏季的全热回收效率则普遍不满足规范要求。如果严格执行此条规定，设计中则会发生无满足规范要求的设备可供选择的现象，即使有，也是个别品牌，另外不能排除这些厂商根据规范篡改技术参数的可能。
对于此问题，建议规范制定者与国内热回收装置的主要生产厂商加强技术联动，制定更为合理的技术指标，且全热回收效率和显热回收效率宜分别设定。从专业角度分析计算，并综合市场上众多品牌产品的技术参数，可以发现60%的指标，对显热回收效率而言偏低，而对全热回收效率而言则偏高。
2.变制冷剂流量多联空调机组的能效比问题
对于目前市场上广泛使用的变制冷剂流量多联空调机组的制冷性能参数（COP值或EER值）则并未规定。实际设计中只能参照风冷冷却涡旋式冷水机组或风冷式单元式机组（不接风管）的2.6W/W值，进行设备选型。而市场产品中，无论是变频机还是数码涡旋机，其制冷性能系数均明显高于2.6，以2.6W/W作为变制冷剂流量多联空调机组的制冷性能参数的限定值并不准确。
建议单独对变制冷剂流量多联空调机组的COP值或EER值进行规定，以利于设计中的明确选型。
3. 以计算负荷为依据的设备选型问题
《标准》5.1.1条规定，对施工图阶段冷、热负荷的计算方法进行了规定，但是如何根据计算出的冷、热负荷值，进行相关的设备选型，则无任何提及。
建议应给出以计算负荷为依据的设备选型的限定，例如：如何根据计算所得的冷、热负荷总值，选配冷、热源主机，最终选用的主机总制冷、制热量和计算数据的关系应进行上、下限的设定，特别是上限限定；冷负荷的逐项逐时计算值和制冷主机的台数选型配置宜有相关的建议；另外对于室内空调机组，全空气系统的空调机组如何根据负荷计算值选型，半集中式系统的新风机组和室内机组（如风机盘管机组等）如何根据计算负荷值进行选型等，均宜有所建议。只有给出了以计算负荷为依据的空调系统设备选型的建议，施工图阶段冷、热负荷的计算才有针对性的意义，否则算负荷与选设备互不相干，则计算已无意义了。
4.其他问题
规范中主要针对空气调节系统进行相关设定，对于如何有效利用自然通风（或机械通风）进行建筑物的冷却则无任何条文，建议应增加充分利用通风进行建筑物节能设计的相关规定。
结语
综上所述，经过近几年的节能设计工作，节能设计已取得了一定的成效，也形成了较好的节能工作局面，但是，节能设计作为建筑节能工作中的先行者和重要的一环，在总结经验和发现问题、解决问题的过程中还需不断完善，这样才能做得更好，考虑得更深远一些。
2暖通空调节能设计技术
2.1热源的优化选择
在对暖通空调进行节能设计时，要根据项目的实际建设情况来开展工作：①要对热源进行合理的选择，一般情况下，在我国市场上常见的热源形式主要有热电站、热泵、小型锅炉以及区域锅炉等等。从能源的使用效率来看，运行效率最高的要数普通热电站;②人泵技术。热泵技术主要是使用了自然界中很多的可再生能源资源以及低品位的资源作为燃料，比如太阳能、地表水、地热以及大气等，通过运行压缩机，实现在热源中吸取热能的效果，对温度进行提升之后将其输送到高温热源。根据不同的热泵能源，可以将其划分为地源热泵以及空气源热泵，其中空气源热泵又可以划分为中央空调系统以及热泵空调机组。地埋管形式的地源热泵，能够实现最少30%以上的技能目标。
2.2变流量技术
变流量技术的使用，能够实现对绿色建筑的生态节能目标。在对空调暖通系统进行设计时，在符合以及设备选择方面需要以当地最为不利的气象条件作为选择依据，因此，在很大一部分时间里，其现实负荷要高于实际负荷，并且现实负荷能够随时改变。由此可见，作为冷量以及热量载体的水与空气，其实际流量也要根据空调的现实负荷而发生变化，对热媒流量进行控制，能够实现降热媒传输能力的效果，从而使得空调暖通系统实现节能的目的。不仅能够最大限度的节约能源，而且还能够满足改变的负荷需求。
2.3增强冷热回收运用增大能源的运用
暖通空调系统节能措施分析
医院节能这项工作已经做了许多年, 有许多文献介绍了这方面的工作, 目前应该清醒地分析过去得到的经验与教训。在满足医疗与感染控制要求的前提下, 暖通空调节能降耗的措施可从冷热源、输送系统、暖通空调设备、控制系统与运行管理等方面考虑。目前适用于医院的一些成熟节能方法与措施、运用的可能性以及可能存在的问题, 如表1所示。
医院节能的创新思路与措施
对医院节能要有创新思路, 要从可持续发展的定义出发, 节能不是简单地提高效率、抑制需求、降低能耗, 而是合理利用能量, 降低的仅仅是不可再生能源的消耗, 同时将对环境的影响降低到最小。结合医院全年能耗高、供热量大、昼夜负荷差异大、大体量医院需全年供冷、关键科室与一般科室控制要求不同 (特别是湿度控制) 等特点, 近年来在医院节能方面探索和总结了一些行之有效的思路与措施——
*规划与均衡整幢医院建筑用能
我国大型综合医院传统的冷热源大多设计为冷水机组 (多为压缩式) 与锅炉 (多为蒸汽) 组合, 由冷热源集中供给各功能科室 (区) 所需的媒介 (水、汽、制冷剂等) 。这种集中式冷热源供给系统的媒介与温度是以控制参数要求最高的科室为标准而设定的, 或者说设定的是最高能位的冷媒与热媒。如冷媒为7℃ (或更低) 冷冻水是为湿度控制设定的, 高压蒸汽热媒是为灭菌而设定的, 对于要求较低的科室则可采用调质 (如将蒸汽变为不同温度的热水) 或调量 (如变流量) 等措施进行运行调节。这种传统冷热源的配置以特定科室为设计对象, 尽管可以选用高效冷热源来提高其系统效率, 但一方面冷冻机组放出非常可观的废热量, 一方面又使用大量能源烧蒸汽, 或者说一侧为对象服务, 另一侧放出废热, 可见不可能真正实现有效节能降耗。
热泵的本质是转移热量, 将热量从一侧转移到另一侧, 一台热泵可同时供热水和供冷冻水, 没有废热排出。这样花1份转移热量的能耗可以得到7份至8份的冷热总量, 节能降耗成效不言而喻。这种方式的制约条件是两端制冷量和供热量必须是匹配的。而医院全年供热量大、大体量医院需冬季供冷的用能特点, 为实现一台热泵同时供热供冷创造了条件, 十分方便地使整个医院实现四管制空调, 提高了医疗环境控制质量, 尤其在我国东部地区过渡季节非常适用。如果两侧不平衡, 不平衡一端必须向外排热 (冷) 以随时保持两侧平衡 (这需要重视) 。这就要求必须改变过去传统设计方法, 由各个专业相对独立为特定功能科室进行设计, 转变成综合各个专业以整幢大楼为控制目标进行设计, 计算各种功能科室 (部) 的用冷用热量, 规划整个大楼用能, 创造条件均衡冷量与热量, 以达到最佳节能效果。在国内外医院已有不少成功的案例, 节能量十分可观。
*针对不同处理过程采用相应能位的媒介
医院建筑功能科室多, 如从医疗环境控制角度可分为一般科室 (具有一般无菌程度与舒适性要求) 和关键科室 (对温湿度与无菌程度有较高要求, 尤其是湿度控制) 。除湿需要用较低的冷冻水, 舒适性空调可采用较高冷冻水, 以利节能。水温越低能位越高, 水温越高能位越低。对于热媒则反之, 水温越高能位越高, 水温越低能位越低。产生能位越高的媒介所需的能耗越高, 因此节能的要点是针对不同处理对象要求采用相应能位的媒介, 即用高能位的冷冻水 (≤7℃) 去除湿, 用低能位的冷冻水 (≥10℃) 去降温, 而传统冷源用高能位的冷冻水 (≤7℃) 去做低能位的降温, 用高能位的蒸汽转化为生活热水, 耗能不言而喻。利用低能位热水采用辐射供暖应是不错的节能措施。
医院用能另一个特点是医院昼夜负荷差异大, 如果利用冷机夜间的富余冷量去蓄冰, 白天就可采用蓄冰装置的融冰产生低温冷冻水 (≤5℃) , 用于空调系统新风除湿 (或湿度控制用) , 让新风承担全部湿负荷, 而原冷机白天提高冷冻水出水水温 (≥12℃) 作为循环风机组 (风机盘管机组、空气处理循环机组等) 降温 (或温度控制) 用。除了负压隔离病房外, 一般不要求干工况 (干盘管) 运行, 以简化运行控制, 提高温控反应速度。这样同一台冷机可产生两种不同能位的冷冻水, 对新风与循环风进行适合各自能位的空气处理, 节能效果大。这种冷机被称为双工况冷机, 这种系统就是湿度优先控制。由于蓄冰仅用于处理新风, 蓄冰量不大, 所占空间小, 这不同于传统的冰蓄冷, 即白天高峰时段所需要的冷量, 从白天转移到晚上制冷蓄冰, “移峰填谷”减少了设备的装机容量, 但扩大了蓄冰空间, 对地处市区的医院难以实施。
大体量医院存在空调内区, 需要全年供冷, 冬季室外气温低却还需要耗能开制冷机供冷, 过去常将室外空气直接引入室内, 但很容易破坏区域内有序的压力分布, 使定向气流逆流, 易引起交叉感染。除了采用上述的多功能热回收热泵, 还可以将空调封闭的水系统直接与室外空气进行热交换而冷却, 这种方式称为免费供冷 (Free Cooling) 。为方便运行, 将免费供冷热交换器与制冷冷水机组串联在一起。在室外温度适宜的情况下, 只要室外气温比冷冻水回水温度低2℃以上时, 就可先通过免费供冷, 供冷不足部分通过冷水机组制冷, 当室外气温低到一定程度 (取决于冷冻水供水温度) 完全可以取代冷水机组运行。目前已将两者组合在一台机组内, 在运行中不仅可自动转换, 而且可以更有效地节能。
*采用复合能源站概念
医院节能除了要根据医疗特点外, 还要依据医院所在地的气候与地理, 计算出整幢医院建筑的全年、季节以及不同时段的冷热负荷, 选择不同能源种类、不同机组类型、不同容量的冷热源的合理配置、有机组合, 这就是复合能源站的概念。这也是目前一个节能的新课题, 国外也在积极地推广。
为了保障医院用能安全, 应采用多能源结构 (油、气、电、自然能等) , 不宜采用单一能源。根据医院全年、季节与不同时段冷热负荷来合理配置不同冷热源, 如单冷冷水机组、热泵、双工况制冷机组、多功能热回收机组、分散式热水机组、自然能机组 (免费供冷、太阳能等) 、废热回收机组等, 实现最佳的多能源组合。依据不同气候状态下不同冷热源的能量利用效率, 通过优化多能源运行模式, 实施最佳能量调节。这需要开发一套智能化能源站管理系统, 根据逐时需要的冷热量和室内外负荷变化来确定当下的供能方案, 才可能尽量提高各个时段的运行能效、减少排放量, 达到最佳节能效果。
关键词：暖通空调 节能 对策
暖通空调系统的节能，它是建筑能效当中的一部分，一般而言，它是指建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等方面的能源消耗。现代的建筑一般采用设置暖通空调系统来保证建筑物内的温湿度，暖通空调系统能耗就是这种需求所消耗的能量。
一、暖通空调系统存在的节能问题
（一）暖通空调系统设计影响
暖通空调系统设计直接会影响其节能效率的高低，在实际暖通空调运行中，暖通空调系统设计引不起有关政府部门的重视。由于暖通空调系统在设计中往往为了经济效益，把设计周期缩短，由此忽略了对能耗问题的控制。根据一些调查，有些暖通空调能源消耗甚至占到建筑总能源消耗的60%，远远超出国家标准。
（二）暖通空调设计方案影响
目前我们的暖通空调设计方案和方法有多种模式，随着我们对环境保护和绿色节能问题的越来越重视，其相关的技术不断涌现，这样对暖通空调设计也提供了多种参考。但是，我国目前尚缺乏一套完整地、合理地、统一地的评价体系，所以，多角度评价自然会使得对暖通空调评价结果存在不同。而在实际设计中，其设计人员很难把握尺度，只能结合产品要求和经济效益、兼顾这方面的需求，这样就不能把节能作为一个比较重要的指标而加以考虑。
（三）暖通空调施工管理影响
在目前的我国建筑施工监理队伍中，从事暖通空调的人员有很多都是半路出家，在实际运行中这些人员往往会凭经验、凭感觉来维系暖通空调的正常运转，不能有效估计暖通空调可能出现的问题，这有时候会造成很大的经济损失，给施工管理带来了不小的隐患。
（四）暖通空调运行管理
运行管理也是暖通空调实施节能的重要环节，它的作用不压于設计、施工等环节。特别是施工单位要对维护暖通空调作业人员进行必要的基本理论和业务技术培训，去掉错误的认为设计施工达标完成就万事大吉的思想。
二、暖通空调系统节能方法的思考
（一）加强暖通空调规范合理设计
暖通空调的设计环节对系统的节能起着非常大的作用，它决定了未来其暖通空调是否节能以及节能的程度。整个暖通空调系统是一个庞大复杂的系统工程，系统的设计合理与否直接关系和影响到系统的使用性能和使用效率。所以，要加强暖通空调设计的合理性，以客户需求为准绳，真正做到为用户着想，保证其产品能够在高效经济状态下运行。
（二）提高建筑结构的保温性
影响暖通空调系统的最大因素之一在于建筑结构的保温性的维护，同时它也决定着维护结构统合传热系数的大小。所以，要把保温隔热性能系统作为一个重要参考指标来严格规范，使其达到国家规定的标准，这样才能更好地实现暖通空调系统的正常运行。
（三）更新空调运行模式
人体的感知会随着环境参数的变化而发生变化，所以说，舒适的环境有利于人体状态和健康，也容易使人们比较容易放松和全身心投入工作。传统的暖通空调是通过加热把整个室内温度提高，其原理是进行人体与环境的湿热交换，但是，这种方式需要以较高的空气温度为代价，而且其结构的热损和加热新风的热损也都比较大。如果换成新的运行模式，采用热湿环境研究成果，通过增加辐射热的形式来改变室温，此时所需要的空气温度则会显著的下降，利用这种方式，可以很好地达到节能减排的效果，同时也有利于人体健康。
（四）加大对再生能源空调利用程度
从20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性，以及它们在燃烧过程中队全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、环境、社会发展的需求看，开发和利用可再生能源是必然趋势。可再生能源使用已经成为暖通空调业发展一个重要的考虑方向。当前运用比较多的地源热泵空调系统很好地利用了地下恒温层对空调系统的COP值的影响，降低了其空调的能源消耗。另外，人们还正在研究利用太阳能供热或制冷技术来为其暖通空调提供动力。
（五）加强对冷热回收利用研究
现阶段，对暖通空调系统的冷热回收利用研究正在蓬勃展开，特别是对暖通空调的全热回收器、卫生热水供应等问题已经成为研究热点，这些都涉及到暖通空调系统的冷热回收问题。目前的这种方式既提高了空调系统的能源利用率、降低了能耗，同时也实现了能源最大限度的利用。
（六）加强空调系统的运行管理
暖通空调在运行过程中实现规范化管理，必须加强对操作人员的培训和管理，提高他们的专业技术水平，并且严格执行空调操作的相关制度和规范。同时，要对岗位和责任进行明确，只有将责任落实到每个人员，管理者才能够根据实际工作需要及时做出调整，从而使暖通空调的运行达到规定的节能效果，实现系统控制的高水平。
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【关键词】集约型空调机组；椭圆管换热器；大温差空调系统
1.集约型空调机组及大温差系统简介
1.1集约型空调机组的特点
集约型空调机组是空调系统的关键设备，与传统空调机组相比有以下特点：
(1)集约型空调机组的设计是按进、回水温度7/17℃的大温差设计的。
(2)换热器采用椭圆管换热器，空气阻力与圆管换热器相比大大减少，可实现迎面风速6～7m/s，且无漂水现象发生。
(3)立柜式紧凑结构，电机下置分布，宽度较窄，所需的机房宽度较小；进、出水管采用顶面布置，可以紧贴墙壁或走廊安装，所占空间比较少。
1.2结合集约型空调机组的大温差系統简介
室内回风和新风汇合进入集约型空调箱，经过过冷冷却除湿后送风温度由通常的16℃降低至13℃送入空气诱导辐射单元，再经过空气诱导辐射单元混合再热将送风温度提高到19℃后辐射整流吹向室内。
2.集约型空调机组的节能分析
2.1大温差设计实现的节能
空调机组的供回水温差设计为10℃(7/17℃)，与常规设计的温差5℃(7/12℃)相比，由于温差增加了1倍，对于同样的负荷，所需水流量将减少一半。很多学者认为应按照泵的相似理论计算，即：
N′/N=(W′/W)5/3 (1)
式中，W和N分别为常规时水泵的流量和功率；W′和N′分别为大温差时水泵的流量和功率。当W′/W=0.5时，计算得到ΔN=N－ND=(1－0.315)N=0.685N，即采用大温差的水系统在理论上水泵能耗可以减少68.5%。但是这种算法的前提是假设冷冻水管道是按标准温差设计的，只是在选用冷冻水泵时按照大温差选择，而泵的输送功率与冷水流量和管路阻力损失的关系如式(2)：
N=ΔPW/1 000ηt (2)
式中，ΔP为管路阻力，Pa；ηt为水泵的全压效率。
当水系统管道阻力发生变化时，式(1)将不再适用。实际上对于集约型空调机组而言，空调系统水管道的设计是采用假定比摩阻法，当管道系统冷冻水量减少时，其管道尺寸也重新进行了设计。水泵的功率应按下式计算：
N=ρgWH/η (3)
式中，ρ为水的密度，kg/m3；g为重力加速度m/s2；η为水泵的效率；H为水泵压头，mH2O。
管道比摩阻取经济比摩阻，在系统形式一定的情况下，冷水管道的压力损失基本上相当，冷冻水泵功率仅与流量成正比。采用10℃温差，冷冻水泵功率是采用5℃温差时的50%，即水泵功率节约50%。实测该系统水泵动力消减为50%左右。此外，与常规设计进、出口温度相比，进水温度没有变，对于冷水机组而言，不需要提供低于常规的冷水出水温度，不会增加冷水机组的负荷。文献［1］研究发现，对冷水机组而言，当冷水机组的冷水初温不变时，将冷水温升加大1倍，电机功率变化很小，或者没有变化，甚至有所下降，压降则明显减小。
2.2采用椭圆管换热器实现的节能
2.2.1椭圆管换热器的优点简介
椭圆管换热器与常规的圆管换热器相比，主要区别是用椭圆管代替了圆管。其主要优点如下：(1)椭圆管有良好的气动特性，流体流向近似于流线型，空气可以从表面顺利流过，气流和管的分离点向后移，减小了管后的漩涡区，从而降低了空气阻力。(2)由于椭圆管气流分离点后移，与相同截面的圆管相比，湿周加长了21%，表面积大了15%，管内热阻小了20%～30%。(3)翅片椭圆管簇换热器放热系数比相应的翅片圆管簇换热器的放热系数要大25%～30%。(4)椭圆管可实现紧凑的管簇结构，在相同换热能力下，可减少空冷器外形尺寸20%以上，节省占地空间。
2.2.2空气阻力及空气输送动力分析
基于上述优点，该集约型空调机组换热器采用了椭圆管换热器，其空气阻力与圆管换热器相比减小了很多。以翅片间距2.5mm，基管为10mm的椭圆管换热器和翅片间距2mm，基管为9.52mm的圆管换热器为基准分别进行空气阻力测试。
以4列、迎面风速为2.5m/s的换热器和6列、迎面风速为3.0m/s的换热器为例，采用式(4)分别进行椭圆管换热器和圆管换热空气阻力计算分析(片距均为3.0mm)。可以看出，椭圆管换热器的空气阻力约为圆管换热器的50%。其它片距或列数的2种换热器空气阻力相比较也有同样的结果。
ΔPW=空气阻力×翅片距不同的空气修正系数 (4)
相同制冷能力(制热能力)、相同风量等同等条件下，空气输送动力只与空气阻力有关，从前面的分析可知，椭圆管换热器空气阻力是对应圆管换热器的50%左右，所以应用椭圆管换热器空调箱空气输送动力是对应圆管的50%左右，即节省电机能耗50%左右。
2.3结合全空气诱导辐射单元大温差系统实现的节能
一次送风量与诱导风量的比例大约为6∶4，其工作静压为17～30 Pa，空气经过整流后以0.2～0.8 m/s的初速送出。单纯从诱导器本身考虑，因为喷嘴的风阻比较大，为了实现空气从喷嘴高速射出，进而保证静压箱内有一定的负压来诱导吸入室内的空气，必须保证风机的送风压力较高，这个过程是需要消耗一定的能耗的。但是，将其放入系统中，使系统具有了通过室内空气的诱导混合夏季再热和冬季自然混合的效果，即可实现全空气式诱导辐射整流。通过诱导混合，冷却除湿后的空气进行显热处理，混合后空气以19℃整流吹出，不会出现室内结露、漏水、冷媒泄露等问题，解决了常规大温差低温送风中结露的问题，使节能的大温差低温送风技术真正地应用到了实际中，所实现的节能弥补了其本身的能耗。
一次侧空调机组里汇合新风，送风温度由通常的16℃降低至13℃，可减少30%的风量，同样制冷量的情况下，潜热处理和送风动力消减了30%～40%。另外，过渡季可以通过一次空气的风量(温度)的控制和二次送风的诱导量的自动调整(6∶4)使室温调节更简单，以达到节能的效果。
3.结论
集约型空调机组集成了大温差空调技术和椭圆管换热器技术，在应用集约型空调机组的基础上，空调系统末端应用全空气诱导辐射单元，集成以上设备的大温差空调系统与常规空调系统相比，综合节能达52.1%，是一种值得推广的节能环保空调技术。
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随着经济的发展和人们对舒适性环境要求的提高,建筑物及其空调系统的能耗问题也日益严峻。在发达国家,建筑能耗占总能源消耗的30%～40%;而在我国2001年达到25%,并呈上升的趋势。预计到2020年,民用和商用能耗将分别占到全国总能耗的23.2%和28.6%,而这部分能源利用率却很低,只有30%左右[1]。在建筑能耗中,空调系统占了其很大份额。有研究表明,根据建筑物类型的差异,空调能耗占建筑总能耗的10%～60%[2]。因此,在保持室内热舒适的前提下,提高空调系统的能源利用率,对我国建筑节能有着重要作用。
本文对某办公建筑进行了全年能耗的实测研究,分析了其能耗特征,采用BIN法对其空调系统能耗进行节能评估,并就其节能潜力和改进措施作了研究。
2 建筑描述
2.1 建筑概况
本文研究的办公楼共13层,建筑高度42 m,总建筑面积8 625 m2,1998年建成并投入使用。建筑外观如图1所示。该办公楼工作时间为周一至周五的8:00到18:00(午间休息2小时),周末及节假日休息。
2.2 空调系统的现状
该办公楼除1楼作店面(不设空调)用之外,2～13楼全部办公用标准层,且安装有中央空调系统。空调面积7 300 m2,夏季室内设计参数为25℃,相对湿度50%,冬季18℃,相对湿度50%。办公室、档案馆、阅览室等采用新风加风机盘管系统,会议室、多功能厅采用吊装式空调机组。冷源为两台螺杆式冷水机组,热源为中央热水机组,均采用二管制一级泵水系统,每台冷水机组分别配备两台冷冻水泵和两台冷却水泵(一备一用),并联运行。主要设备情况见表1。
3 空调系统全年能耗特征
作者对该办公楼空调系统全年各天的空调运行情况进行了实测调查,其内容主要包括空调系统各设备的运行小时数、各月能耗量、以及室内温湿度等。空调系统夏季运行时间约为1 121 h,冬季供暖时间约为1 080 h。图2显示了空调系统内各部分能耗比例。由图可见,冷热水机组所占的部分最大,达到54%,水系统的能耗也高达21%。
4 办公建筑能耗评价
4.1 能耗评价方法——基于温频数(BIN) 法的空调能耗系数(CEC)评价
空调系统能耗系数CEC(Coefficient of Energy Consumption for air conditioning) 是空调设备系统的能量利效率的判断基准,它是由日本学者提出并实施的。空调系统的CEC系数定义为空调系统全年总耗能量与假想空调负荷全年累计值之比。 因此知 CEC 值越小, 空调设备的能量利用效率越高[3]。
4.1.1 假想空调负荷的计算
CEC定义中的假想空调负荷,是由建筑传热、太阳辐射热、内部负荷、新风负荷及其他负荷5部分组成。在本文中,空调设备全年假想负荷的计算采用温频BIN法[4,5]。温频法是假设围护结构负荷和新风负荷与室外温度呈线性关系,根据一年中或某一期间内某温度出现的频率对建筑进行负荷估算。其具体计算方法如下:
(1)统计ΔT频段中各温度T在一年中或某一期间内的小时数之和,作为该频段温度的时间频率。并以该频段的中点温度作为其代表温度。该温频段的代表湿度是各温度对应湿度的平均值。BIN数据的温度间隔一般取为ΔT=2℃[6]。
(2)选定了我国标准年作为BIN法气象数据的统计构成法。由于在我国现有的大多数气象标准日报表中,每天温、湿度只分别有4个定时值(2、8、14、20时)以及每天最大最小值。所以要获得BIN法所必需的每天24 h气象数据,必须进行插值。在比较三种主要插值方式(线性插值、样条插值、拉格朗日插值)的基础上选定拉格朗日插值为基本插值方法,进而得出了全年全天BIN数据[6]。
(3)温频法是假定围护结构负荷与室外温度有着线性关系,从而使计算得到简化;内部负荷、新风负荷及其他负荷则按常用的计算方法。最后,得到假想空调负荷的如下计算式[3]:
CL(HL)=c1T+c2h-c3 (1)
式中 CL(HL)——假想空调负荷,W/m2;
T——室外干球温度,℃;
h——室外空气焓值,kJ/kg;
c1,c2,c3——计算系数。
(4)根据BIN气象参数表,计算出各对应温度和焓值下的冷负荷或热负荷,并与相应的时间频率相乘,乘积的总和即为年假想空调负荷[3]。
4.1.2 空调系统全年总耗能量的计算[3]
空调设备中冷水机组全年总能耗的计算采用冷水机组全年制冷量与部分负荷综合指标IPLV乘积的方法,计算公式如下:
E1=Q×IPLV1 (2)
式中 E1——冷水机组全年总能耗,kW;
Q——冷水机组年制冷量,kW;冷水机组年制冷量Q用空调假想负荷乘以1.2得到;
IPLV1——冷水机组一次能部分负荷综合值,kW/kW。
热泵机组的全年总能耗的计算采用的是负荷频率表法。本文修改了通常用的负荷频率表法,用BIN参数计算得出的负荷替代了根据与室内外温度差成正比的粗略的假设得出的负荷。根据室外干球温度及对应的冷负荷(或热负荷),查风冷热泵的性能图可得到对应的耗功率。把它与所对应的温度的时间频率(h)相乘,乘积的总和即为热泵机组全年总耗电量。
风机、水泵设备全年能耗E2的计算采用当量满负荷运行时间法。
E2=Pτ(1-r) (3)
式中 E2——设备全年能耗,kWh;
P——设备额定输入功率,kW;
τ——累计运行时间,h;
r——效果率,反映因采用控制方法(如台数控制,变频调速控制等)而使得总能耗减小的效果;τ(1-r)为当量满负荷运行时间,h。
4.2 能耗评价
根据上述方法,对该办公楼空调能耗进行分析。首先将我国标准年作为BIN法气象数据的统计构成法,选定拉格朗日插值为基本插值方法,计算得出了全年全天BIN数据。但由于该办公建筑工作时间为8:00-18:00,空调运行时间为7:00-17:00。所以只采用工作日(周一至周五)8:00-18:00的BIN数据。
按长沙的气象数据,并参照文献[4,5],对于本办公楼有以下负荷计算公式:
夏季显冷负荷:CLs=2.89T-58.90 (4)
夏季潜冷负荷:CLl=3.12d-34.94 (5)
冬季显热负荷:HL′s=2.76T-43.67 (6)
冬季潜热负荷:HL′l=2.49d-11.69 (7)
总供冷量QC:
总供热量QH:
式中 Tic——空调启用温度;
Tih——开始供暖温度;
Tpc——高峰冷负荷温度;
Tph——高峰热负荷温度;
fT——温频数,h。
令式(4)为0得到夏季空调开机温度Tic=20.4℃,又令式(6)为0得到开始供暖温度为Tih=15.8℃。由于BIN数据的温度间隔取为ΔT=2℃,则令14～20℃为过渡季节。表2为采用夏季工作日的BIN数据计算的夏季空调冷负荷,表3为冬季供暖热负荷。
因此,采用BIN参数计算的空调系统年假想负荷为:48.26+13.28=61.54 kWh/m2,总能耗为:1.27 TJ+0.35 TJ =1.62 TJ。
空调设备中冷热源全年能耗的计算结果如表4、表5所示,水泵、末端、冷却塔等设备的全年运行能耗见表6。
综上,空调冷热源总能耗为:99 537+36 460=135 997 kWh,加上输送设备(水泵、冷却塔、盘管等末端设备),空调系统全年总能耗为:135 997+122 911=258 908 kWh。转化为一次能的形式为:3.26 TJ。
计算该办公楼的空调能耗系数CEC:
因此,该宾馆CEC系数比文献[3]提供日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。说明该建筑在空调耗能方面,与日本有较大的差距,节能潜力很大。
5 节能潜力分析
5.1 冷水机组的节能分析
由以上分析可知,一年之中空调系统在部分负荷下运行的时间较多,因此全年耗能量与制冷机组部分负荷下的工作性能有关,见表7。机组负荷率在40%～90%之间时,机组功率百分数低于负荷率,说明运行效率高。而当机组负荷率低于40%时,情况正好相反。根据室外气象条件及运行记录看,冷水机组配备容量偏大,大部分时间在部分条件下运行,当温度小于26℃时,机组负荷率小于40%,运行效率低。全年大部分时间可以只开一台主机,配一台冷冻水泵、一台冷却水泵,其余设备备用。极端条件下,负荷大于一台主机的容量,应采用下列运行方案:先开启一台主机,由小到大调节其冷量以满足实际负荷变化要求,直到出力不够时,再开启另一台,并且保持第一台的满负荷运行,而第二台随负荷变化进行调节。通过合理减少设备的运行台数,能有效提高冷水机组和水泵的运行效率,使空调系统达到节能的目的。笔者比较了当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况(如表8所示)。开启两台主机时,负荷率分别为50%和30%。发现开启一台主机时,能效比(EER)最高,达到4.70;调整冷冻水系统,使单台运行时,冷冻水泵的流量加大到设计流量附近,单台水泵的功耗增加,但总的冷冻水泵功耗降低;冷却水系统不变。系统的总能效比上升,提高了近23%。空调系统的总功率也可以减小:145.4-118.5=25.9 kW。
5.2 水系统的节能分析
空调水系统运行时,普遍存在大流量小温差的问题。夏季冷水系统的送回水温差一般为1～2℃,最好也只有3℃。水流量却达到设计流量的1.3倍。而水输送系统的能耗在整个空调能耗中的比例是可观的,因此水系统的节能潜力也是很大的。采用变流量技术,不改变管路特性,改善水泵运行工况,使其保持在最高效率点运行,以达到节能的目的。由于流量的变化与功率的变化比成三次方关系,因此对于该空调系统,减小水流量就能保证水系统设备的能耗明显降低。
5.3 室内空气参数的调节
在空调设计中,如果盲目追求舒适性,降低空调设计温度,则增加了能耗。因此,必须合理确定空调设计温度,在满足舒适性要求的前提下尽可能减小能耗。表9计算了不同的室内设计温度、湿度与空调系统夏季能耗量的关系。由表中发现,升高温度和相对湿度都会使能耗降低。本办公楼空调设定温度为25℃,相对湿度50%。而在实测中发现室内平均温度为23℃,大部分房间温度过低,因此采用该措施节能潜力很大。表9中所列的工况都在舒适性范围内,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,能耗可节省6%。
6结论
本文根据长沙市办公建筑空调系统的全年运行记录和实测数据,分析了空调系统的能耗特征。并用温频数(BIN)法计算了空调年假想负荷及空调系统年能耗。用空调能耗系数CEC评价了空调系统的运行情况。在此基础上,从空调机组、水系统的运行管理及室内空气参数的设定三个方面进行了节能潜力分析。结果表明:
(1)在空调系统全年实际能耗量中,冷热水机组所占的部分最大,达到54%,末端设备能耗为25%,水系统的能耗也高达21%。
(2)该宾馆CEC系数为2.0,比文献[3]提供日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。这说明该办公楼空调系统能量利用效率较低,存在很大节能潜力。
(3)空调机组和水系统的科学运行管理及室内空气参数的合理设定对该空调系统节能具有重大意义:笔者通过比较当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况发现,开启一台主机,系统的总能效能提高近23%。空调系统的总能耗也可以减小25.9 kW;而和该空调设定温度25℃,相对湿度50%的情况相比,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,能耗可节省6%。
摘要：本文根据长沙市一办公建筑空调系统的全年运行记录和实测数据,分析了空调系统的能耗特征。并用温频数(BIN)法计算了空调年假想负荷及空调系统年能耗。用空调能耗系数CEC评价了空调系统的运行情况。在此基础上,从空调机组、水系统的运行管理及室内空气参数的设定三个方面进一步对空调系统进行节能潜力分析。结果标明,(1)在空调系统全年实际能耗量中,冷热水机组能耗高达54%,末端设备能耗为25%,水系统的能耗也高达21%。(2)该宾馆CEC系数为2.0,比日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。这说明该办公楼空调系统能量利用效率较低,存在很大节能潜力。(3)空调机组和水系统的科学运行管理及室内空气参数的合理设定对该空调系统节能具有重大意义:笔者通过比较当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况发现,开启一台主机,系统的总EER提高近23%。空调系统的总功率也可以减小25.9 kW;而和该空调设定温度25℃,相对湿度50%的情况相比,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,空调能耗可节省6%。
关键词：办公建筑,空调系统,温频数(BIN)法,节能潜力
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