夏熱冬冷地區(qū)辦公樓暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計淺析

周宇

摘? ? 要：近年，隨著經(jīng)濟發(fā)展、城鎮(zhèn)化進程加快，各類新建辦公樓像雨后春筍一般出現(xiàn)在各大中型城市的新開發(fā)區(qū)。新建辦公樓越來越多的情況下，隨之而來的就是能耗量大幅度增加，加重了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。針對這種情況，暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際運行過程中的節(jié)能問題也開始越來越多的受到了人們的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：夏熱冬冷;辦公樓;暖通空調(diào);節(jié)能;設(shè)計

1? 前言

從我國現(xiàn)階段的能耗情況來看，建筑能耗呈現(xiàn)出了逐年增加的趨勢，國家建設(shè)部的統(tǒng)計數(shù)字顯示，我國每年新建房屋面積約在20億平方米左右，其中高能耗建筑占比超過80%。而在使用過程中，空調(diào)能耗的占比也在逐年增加，因此，在辦公樓暖通空調(diào)設(shè)計工作的開展過程中加強對節(jié)能問題的關(guān)注具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2? 冷熱源系統(tǒng)設(shè)計過程中的節(jié)能要點

2.1? 采用高COP值的水冷螺桿/離心制冷主機、高能效比的多聯(lián)機、高效率的燃氣鍋爐

空調(diào)冷熱源是整個建筑的最主要耗能設(shè)備，因此，選用高能效的冷熱源設(shè)備，對于辦公建筑節(jié)能效果至關(guān)重要。多聯(lián)機和水冷螺桿主機，盡量采用達到國家一級能效的產(chǎn)品;水冷離心式制冷主機，可采用磁懸浮型水冷離心式制冷主機以獲取比一級能效更高的COP值。

2.2? 采用合理的冷凍水進出水溫差，冷凍水泵加裝變頻器

冷凍水系統(tǒng)適當(dāng)采用大溫差，一般為7℃，可減少冷凍水泵流量和功率。冷凍水泵加裝變頻器，可根據(jù)冷凍水管主管壓差大小調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整水泵功率，達到節(jié)能目的。

3? 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計過程中的節(jié)能要點

3.1? 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)考慮熱回收

根據(jù)建筑物特點選用合理的熱回收系統(tǒng)，有利于降低新風(fēng)負(fù)荷，減少主機裝機容量。

經(jīng)相關(guān)文獻顯示，新風(fēng)負(fù)荷占據(jù)總空調(diào)負(fù)荷的20%～40%[1]，利用空調(diào)排風(fēng)所含帶的冷/熱量預(yù)冷/預(yù)熱新風(fēng)從而降低新風(fēng)冷/熱負(fù)荷，減少空調(diào)負(fù)荷有重要意義。常用的能耗較低的熱回收裝置有全熱交換器、液體循環(huán)式顯熱回收器、轉(zhuǎn)輪式全熱回收新風(fēng)機等。設(shè)計過程中需根據(jù)建筑物特點選用合理的熱回收設(shè)備。

如辦公樓單層建筑面積不大，每層都可設(shè)置新風(fēng)百葉的辦公建筑，可每層設(shè)置全熱交換器進行通風(fēng)換氣。此種設(shè)備全熱交換效率約65%，具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小、造價低廉、安裝靈活的優(yōu)點。但此種設(shè)備具有新排風(fēng)會串通、輸送氣體風(fēng)量小、輸送氣體距離短的缺點。

如辦公樓單層面積較大、層數(shù)不多、外立面要求較高的的辦公樓，可選擇天面設(shè)置數(shù)臺轉(zhuǎn)輪式全熱回收新風(fēng)機。此種設(shè)備全熱交換效率約65%，具有輸送氣體距離長、輸送氣體風(fēng)量大、集中布置在天面從而每層辦公室噪音源減少的優(yōu)點。但此種設(shè)備具有體積龐大、造價高昂、新排風(fēng)會串通的缺點。

如辦公樓單層面積較大，層數(shù)較多、外立面要求較高的超高層辦公樓，此類辦公樓避難層層高一般不高，無法安裝大型轉(zhuǎn)輪式全熱回收新風(fēng)機，此時可選擇液體循環(huán)式顯熱回收器。此設(shè)備兩個水-空氣換熱器分別安裝在新風(fēng)機進風(fēng)段和排風(fēng)機進風(fēng)段，換熱器之間由水管聯(lián)通并安裝水泵形成一個循環(huán)，水管里充注乙二醇溶液作為載冷劑。此種設(shè)備顯熱交換率約60%，具有安裝靈活、輸送氣體風(fēng)量大、輸送氣體距離長、新排風(fēng)無串通等優(yōu)點。但此種設(shè)備具有造價高昂，顯熱交換效率較低的缺點。

3.2? 合理劃分空調(diào)系統(tǒng)

（1）有內(nèi)區(qū)的建筑物，內(nèi)外區(qū)均設(shè)置獨立的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)及空調(diào)水回路。根據(jù)建筑物特點，合理劃分空調(diào)區(qū)域?qū)照{(diào)節(jié)能尤為重要。不少大型辦公樓，存在面積不小的內(nèi)區(qū)，內(nèi)區(qū)需要常年制冷，外區(qū)夏天需要制冷冬天需要制熱。如采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，此時則要求內(nèi)區(qū)獨立設(shè)置一路空調(diào)水系統(tǒng)，獨立的新風(fēng)系統(tǒng)，內(nèi)區(qū)的空調(diào)水回路，通過板式換熱器與閉式冷卻塔冷卻水回路（冷卻水管內(nèi)載冷劑為乙二醇）換熱，冬天靠閉式冷卻塔給內(nèi)區(qū)制冷，此時閉式冷卻塔噴淋泵不啟動，僅靠風(fēng)扇散熱。外區(qū)空調(diào)水回路切換到燃氣鍋爐空調(diào)水回路供暖。

（2）盡可能每層設(shè)置獨立的新風(fēng)機組，每臺新風(fēng)機進水管加電動蝶閥。如辦公建筑晚上只有某幾層（約20%～25%的空調(diào)負(fù)荷） 需要開啟空調(diào)，無需開空調(diào)的樓層新風(fēng)機、末端均不開啟風(fēng)機，減少了風(fēng)機能耗。

辦公樓空調(diào)負(fù)荷僅20%～25%，此時制冷機房里的冷凍水泵流量理應(yīng)也為滿負(fù)荷的20%～25%。但如果新風(fēng)機進水管沒加裝電動蝶閥，無需開啟空調(diào)的樓層，其新風(fēng)機的比例積分閥不像風(fēng)機盤管電動二通閥那樣斷電能自動關(guān)閉。此時冷凍水就依然從新風(fēng)機處流通，即使僅有20%～25%的空調(diào)負(fù)荷，空調(diào)水泵流量也有可能達到60%，出現(xiàn)小溫差，大流量的情況，冷凍水泵運行能耗依然較大。因此，應(yīng)在每臺新風(fēng)機進水管加裝電動蝶閥，不需要開啟空調(diào)的樓層，新風(fēng)機的電動蝶閥，也需自動關(guān)閉，防止冷凍水從無需開啟的新風(fēng)機處流通，避免空調(diào)冷凍水泵能耗無法下降。

3.3? 采用全空氣系統(tǒng)

如單層辦公樓面積適中，層高允許，可采用VAV全空氣系統(tǒng)，由于空調(diào)房間全年大部分時候是部分負(fù)荷運行，各房間通過改變送風(fēng)支管的閥門開度，從而調(diào)整送風(fēng)量來控制房間溫度。通過感知主管靜壓變化，自動調(diào)整空調(diào)機組總送風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)送風(fēng)機的節(jié)能。由于采用了全空氣系統(tǒng)，可全新風(fēng)運行，過度季節(jié)或晚上室外溫度較低時，可利用新風(fēng)來對室內(nèi)進行降溫，無需開啟主機制冷。

3.4? 機組管理過程中采用無級調(diào)速無刷直流風(fēng)機盤

機組管理工作開展過程中，無極調(diào)速無刷直流風(fēng)機盤的應(yīng)用十分普遍，其中，直流永磁電機是最重要的一個組成部分，也是最突出的一個特點，在此基礎(chǔ)上，為了保證機盤能夠高質(zhì)量的運行，需要同時加裝自動控制裝置，改變以往普通溫控器需手動調(diào)速的運行方式，真正實現(xiàn)無極調(diào)速。電機在工作過程中，需輸入220伏電壓，輸入方式為單向，采取直流的方式運行[3]。所選擇的產(chǎn)品需通過國家檢測，檢測結(jié)果需要是在高速運行情況下的數(shù)據(jù)，檢測耗電量不得高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耗電量，機組在低速運行的情況下，耗電量需控制在國家規(guī)定耗電量的75%左右，在此基礎(chǔ)上，切實保證節(jié)能效果。

現(xiàn)階段，辦公樓在安裝暖通空調(diào)系統(tǒng)的過程中，風(fēng)機盤管機組是最常使用的設(shè)備，從現(xiàn)階段我國的產(chǎn)量來看，每年投入市場的風(fēng)機盤管機組約為100萬臺，按每臺風(fēng)機盤管機組120W的耗電量進行計算，在充分考慮辦公樓運行情況的前提下，以每天12小時，每年100天的運行標(biāo)準(zhǔn)，一年的時間內(nèi)，我國總風(fēng)機盤管機組耗電量將超過14億千瓦時。而在無極調(diào)速無刷直流風(fēng)機盤中加入節(jié)能設(shè)備的前提下，大約可節(jié)約50%的耗電量，將耗電量控制在7億千瓦時左右，如此計算，我國每年可減少7萬噸的二氧化碳排放量，無論是從環(huán)保的角度來講，還是從節(jié)能的角度來講，都有著十分重要的現(xiàn)實意義，在實際設(shè)計辦公樓暖風(fēng)空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的過程中，相關(guān)人員需加強關(guān)注，保證辦公樓暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)正常運行的前提下，最大限度的節(jié)約運行成本。

4? 結(jié)語

，隨著新建辦公建筑不斷增多，電網(wǎng)負(fù)荷不斷加大，因此，辦公樓的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計極其重要，設(shè)計過程中需要多方面考慮，避免只著重考慮冷熱源節(jié)能設(shè)計，忽略系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計。辦公樓運行過程中，暖通空調(diào)運行過程中的耗電量在辦公樓整體能耗量中的占比相對較大，因此，加強對暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計問題的關(guān)注能夠最大限度的降低整個建筑物的能耗。

參考文獻：

[1] GB 50736—2012.民用建筑供暖通風(fēng)與空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 魯?shù)?上海某節(jié)能辦公樓暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計[J].制冷空調(diào)與電力機械，2010（3）：45～47+35.