公共建筑空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗影響因素分析

麻永翔

（山西文旅國瑞置業(yè)有限公司，山西太原 030002）

0 引言

近年來隨著中國建筑項目增多，越來越多地方使用空調(diào)供暖系統(tǒng)。在大多數(shù)公共建筑物中，使用更合適的建筑物溫度熱機空調(diào)。隨著能源短缺的增加，高度重視提高熱空調(diào)系統(tǒng)的能效。與照明系統(tǒng)、電梯和污水處理系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)不足，供暖系統(tǒng)的能源需求相對較高，特別是在購物中心，高效節(jié)能的室內(nèi)供暖和空調(diào)系統(tǒng)將有效地節(jié)省成本而不損害供暖和空調(diào)系統(tǒng)，這是建筑的主要組成部分，必須有科學(xué)依據(jù)，必須加以改進。在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的條件下，我國出現(xiàn)了許多大型公共建筑。因此，暖通空調(diào)采暖系統(tǒng)的設(shè)計必須滿足不斷變化的時代需要，以確保社會和諧發(fā)展，在這方面，我國聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（環(huán)境規(guī)劃署）和聯(lián)合國開發(fā)計劃署（開發(fā)計劃署）的工作，特別是聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（糧農(nóng)組織）的工作。同時，提高大型公共工程項目的利用效率可以使建筑企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益和更高的技術(shù)水平和社會效益。在大多數(shù)公共建筑中節(jié)能的使用效率不高，主要是由于建筑設(shè)計不合理。

因此，為了減少公共建筑的能源消耗，本文對空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗進行研究。通過分析方法，深入確定和分析影響加熱空調(diào)系統(tǒng)能量消耗變化的因素，并將其分類為有效控制空調(diào)系統(tǒng)能源使用的指南。

1 空調(diào)系統(tǒng)的特征

①空調(diào)供暖系統(tǒng)比較復(fù)雜，相互關(guān)聯(lián)，由三個主要分系統(tǒng)組成：熱源，冷卻室末端，加熱和空調(diào)供暖系統(tǒng)與每個子系統(tǒng)之間的相互作用和連接；②空調(diào)供暖系統(tǒng)的暖氣有許多形式，很難選擇。為了實現(xiàn)同樣的空調(diào)監(jiān)測目標(biāo)，通常選擇不同類型的空調(diào)系統(tǒng)，如作為大型公共建筑的供暖系統(tǒng)，其選擇困難表現(xiàn)在建筑成本的綜合評估，能源使用和其他因素可以合理地判斷大型公共建筑使用供熱和空調(diào)供暖系統(tǒng)；③暖通空調(diào)采暖系統(tǒng)的設(shè)計影響不同的因素，包括氣象條件、室內(nèi)熱干擾的建筑物、建筑圍墻的熱性能、建筑內(nèi)外空間的形狀、建筑需求等，其中大多數(shù)具有動態(tài)特性，特別是建筑防護結(jié)構(gòu)傳熱過程，建筑物使用規(guī)律、氣象參數(shù)等。作為供暖和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計師，需要注意低碳節(jié)能在更廣泛的社會背景下，改變舊的輕質(zhì)節(jié)能，在節(jié)能的新設(shè)計概念基礎(chǔ)上，掌握動態(tài)的分析工具，找到具體有效的措施，優(yōu)化節(jié)能，開發(fā)低能耗、高能效的空調(diào)加熱系統(tǒng)，為節(jié)能建設(shè)做出貢獻。

2 我國公共建筑空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)存在設(shè)計問題

在所有建筑物的暖通空調(diào)采暖系統(tǒng)設(shè)計時，無法確定制冷、水泵和風(fēng)扇的最大效率，因此，在運行過程中偏離了效率點，導(dǎo)致暖通空調(diào)采暖系統(tǒng)的能效較低。由于暖通空調(diào)開關(guān)設(shè)計不當(dāng)，某些地區(qū)的開關(guān)無法及時生產(chǎn)，這將導(dǎo)致浪費資源。

2.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)存在能量過剩問題

如果一些用戶的水容量較小，則這些用戶的室內(nèi)濕度可能得不到保障，這將降低室內(nèi)的舒適性。這個問題可以通過增加冷凍水的體積來解決，但這可能會影響到水的溫度，這將降低制冷設(shè)備的使用效率，同時也可滿足這些用戶的需求。這將導(dǎo)致其他用戶的冷量過多，從而增加建筑物的能源消耗和節(jié)能效率。

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)存在設(shè)備堵塞問題

暖通空調(diào)采暖器由于長期在戶外停留，常常堵塞設(shè)備過濾器等設(shè)備，這可能會影響空調(diào)的正常運行，特別是在過濾器里面的污垢往往會降低冷卻供給水平。冷卻水是空調(diào)采暖系統(tǒng)中的一個開放系統(tǒng)，使外界物質(zhì)很容易進入空調(diào)，導(dǎo)致空調(diào)使用壽命縮短。

2.4 空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)外分區(qū)，季節(jié)分區(qū)不合理

由于公共建筑的深度和方向，在設(shè)計合理的內(nèi)外部分區(qū)時忽視這一點，可能會導(dǎo)致不同季節(jié)的空調(diào)采暖系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。空調(diào)采暖系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)?；旧鲜抢湄摵?，但外界的氣候、季節(jié)性、冷熱負荷的變化、夏季冷卻、冬季采暖等都將對該地區(qū)產(chǎn)生很大影響。

3 提高公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

3.1 空調(diào)大溫差送風(fēng)

空調(diào)中的氣溫差別很大。普通空調(diào)中的氣溫差約為8℃。冷卻水供回水溫差約為5°C。采用高溫與空調(diào)差技術(shù)可導(dǎo)致供氣溫度差。冷卻水供回水溫差在5°C 以上，在恒定熱負荷下，容易通過上述數(shù)學(xué)模型進行分析，因此，在諸如風(fēng)扇、循環(huán)泵等裝置中，能源消耗降低。

3.2 變風(fēng)量、變水量技術(shù)

空調(diào)系統(tǒng)最簡單的是空調(diào)量測定系統(tǒng)，該系統(tǒng)只能通過簡單的開關(guān)來采暖室內(nèi)溫度，用空調(diào)變量、水變量，可根據(jù)室內(nèi)熱負荷變化改變空調(diào)的空調(diào)和水?dāng)?shù)量，以達到熱平衡的目標(biāo)。可以每分鐘有效節(jié)省風(fēng)扇、水泵的能量消耗，減少空調(diào)裝置的容量。

3.3 冷熱能回收

夏季室內(nèi)氣溫比室外溫度低，冬季室內(nèi)氣溫比室外溫度高，室內(nèi)外新風(fēng)溫差，可以通過特定的熱回收裝置將排氣冷卻能量輸送給新的風(fēng)，利用全部熱回收來提高能源利用率?？偟膩碚f，空調(diào)采暖器能量回收設(shè)備通常是一個面板，旋轉(zhuǎn)的熱交換器，板式換熱器。一些科學(xué)家還研究了利用熱管技術(shù)提高風(fēng)能，這大大降低了建筑物空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

3.4 變頻技術(shù)的應(yīng)用

在室內(nèi)一定溫度下，由于室外溫度的變化，建筑物的冷熱負荷隨時間的變化而變化。機組空調(diào)也改變了工作方式。一般系統(tǒng)與變頻無關(guān)，但也有一些例外。只有在空調(diào)系統(tǒng)預(yù)先規(guī)定的幾個階段中，在一定頻率下才能工作，不能任意調(diào)整系統(tǒng)工作頻率，隨著智能建設(shè)和自動控制技術(shù)的不斷進步，建筑物內(nèi)的逆變器換熱技術(shù)和節(jié)能技術(shù)得到越來越多的利用。變頻工藝可采暖無極的基本能量消耗，如空調(diào)、循環(huán)泵等。風(fēng)扇等內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化時，可以跟蹤和采暖工作，準確調(diào)整空調(diào)機組的工作頻率，也可以保證及時調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)，以滿足建筑物的需要。根據(jù)氣象參數(shù)預(yù)測熱負荷的智能系統(tǒng)賬戶，使用變頻技術(shù)可以提高熱容量，建筑工程的能源效率超過50%。

3.5 清潔能源技術(shù)

清潔、低碳、安全、高效的技術(shù)是當(dāng)今能源領(lǐng)域中的一個方向，越來越多地方使用清潔能源。目前，主要的清潔能源包括太陽能、風(fēng)能和地?zé)崮堋?/p>

（1）太陽能。利用太陽能作為利用太陽輻射的基礎(chǔ)，利用太陽能作為供暖，許多利用太陽能作為能源的項目部分能源已被使用。其中一些使用太陽能發(fā)電，并在空調(diào)系統(tǒng)中節(jié)約能源太陽能熱水器是目前最廣泛使用的太陽能技術(shù)，太陽能集熱器通過屋頂或其他開闊地區(qū)很好地滿足了這種熱需求。

（2）風(fēng)能（空調(diào)能）?？照{(diào)能主要是熱泵技術(shù)，夏季將熱量釋放到環(huán)境中，冬季將外界空調(diào)的能量輸送到室內(nèi)供暖中，為了使汽車具有雙重用途，熱泵的空調(diào)熱源的熱效應(yīng)通常超過300%，大大節(jié)省了優(yōu)質(zhì)的電消耗。但氣動熱泵也有其自身的局限性，例如，在戶外使用時能耗降低-25°C 以下，外機產(chǎn)生凍結(jié)；低溫發(fā)射等方面的困難。

（3）地?zé)崮?。地?zé)崮苤饕糜谌齻€領(lǐng)域，通常使用地面地?zé)崮埽c加熱泵相比，采用地?zé)岜眉夹g(shù)將地球的低檔熱能輸送到室內(nèi)不到200m。與外界氣溫?zé)o關(guān)的空調(diào)源，大大提高了空調(diào)機組的效率。但這是因為需要在地下設(shè)施建設(shè)方面投入更多的資金。除此之外，還有中層熱能的利用。利用3000m 以下的地?zé)崴矗瑥牡孛嫣崛崴┘訜?，然后在同一層進行均勻灌溉，回流技術(shù)是在平均深度使用地?zé)崮茉吹淖罾щy的任務(wù)。這是3000m 以上的干熱巖，主要用于地?zé)岚l(fā)電。

3.6 儲能技術(shù)

我國幅員遼闊，省內(nèi)各城市，實施相應(yīng)的糧食價格政策。在高峰時期供電時出現(xiàn)電力短缺，在低電力供應(yīng)過剩。在低電力價格下，使用積冰冷卻技術(shù)，多室能源貯存技術(shù)、單箱蓄熱器技術(shù)、固體熱貯存技術(shù)等，將儲存能量冷卻劑，產(chǎn)生最大的電能釋放；為了達到峰值灌谷效應(yīng)，大大降低空調(diào)系統(tǒng)的運行成本。

3.7 行為節(jié)能

行為節(jié)能是指通過人工安裝的模式或適當(dāng)?shù)墓?jié)能技術(shù)，在適當(dāng)?shù)姆较蛏习l(fā)展該系統(tǒng)，行為節(jié)能措施應(yīng)在冷熱源的一方、熱源另一方采暖。主要的具體措施：

（1）制定空調(diào)系統(tǒng)運行管理制度。冷熱處嚴格遵守系統(tǒng)運行規(guī)程，根據(jù)外部氣候采暖冷熱源，節(jié)約能源，除此之外有必要改善設(shè)備的熱交換條件。冷熱源設(shè)備應(yīng)注意及時檢修設(shè)備，清掃污垢。熱交換器，減少傳熱阻力，保證設(shè)備正常運行的運行環(huán)境。除此之外，根據(jù)供冷和供熱運行質(zhì)量調(diào)整曲線，必須調(diào)整工作質(zhì)量，并采暖運行中循環(huán)泵的數(shù)量，同時滿足冷、熱負荷的需要，降低系統(tǒng)能源消耗。

（2）電網(wǎng)側(cè)部節(jié)能主要有兩個方面：一方面是電源側(cè)管道隔熱，另一方面是用戶側(cè)管道隔熱。缺乏隔熱或隔熱損壞可能導(dǎo)致熱損失，必須定期檢查管道的隔熱性能。對于隱蔽管道，可以用測量管道開始和結(jié)束溫度的方法來確定。管道滲漏，通過檢查、試驗管道流量等及時發(fā)現(xiàn)管道問題，確保及時處理。

4 結(jié)論

本文涉及建筑物供暖和空調(diào)系統(tǒng)、系統(tǒng)全年能源使用的數(shù)學(xué)模型，分析城市空調(diào)系統(tǒng)對能源消耗的影響，最后提出了考慮到各種因素的能效措施，具體的結(jié)論：

為城市建筑物和空調(diào)系統(tǒng)建立了一個全年能源消費的數(shù)學(xué)模型，并對主要因素進行了分析，根據(jù)影響能源消費的主要因素，提出了在城市環(huán)境中實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能和節(jié)能的主要措施。

節(jié)能的建筑物空調(diào)采暖系統(tǒng)是節(jié)能設(shè)計，節(jié)能過程，節(jié)能產(chǎn)品，節(jié)能技術(shù)，行為節(jié)能是相互補充的綜合節(jié)能措施。如果這些節(jié)能措施真的被納入應(yīng)用程序，最好是建立一個更實用的節(jié)能公共建筑系統(tǒng)，真正實現(xiàn)節(jié)約能源在公共建筑。