建筑暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化措施

武增旺

（山西四建集團(tuán)有限公司，山西太原 030021）

辦公建筑工程共有E3 和F1 兩個(gè)地塊，其中E3 包括7 棟9層的辦公樓，總建筑面積為67532m2，在該工程建筑的運(yùn)行能耗中，空調(diào)系統(tǒng)能耗占據(jù)了總運(yùn)行能耗的45%~65%。通過優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)，工程企業(yè)可打造節(jié)能環(huán)保型建筑。如今全球的氣候都在變暖，節(jié)能減排受到了世界各國的推崇。在這一環(huán)境下，工程企業(yè)在選擇建筑空調(diào)方案時(shí)必須重視方案的節(jié)能性，這樣可為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

1 暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)

空調(diào)制冷系統(tǒng)是由蒸發(fā)器、冷凝器以及壓縮機(jī)等多個(gè)部件組成，如圖1 所示?？照{(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行流程如下：在壓縮期間，制冷劑經(jīng)由壓縮機(jī)受壓后壓力會(huì)不斷增大，溫度也會(huì)升高[1]。冷凝時(shí)高溫高壓的制冷劑氣體會(huì)經(jīng)由管路傳輸?shù)嚼淠髦?，通過冷凝器放熱，制冷劑的壓力不變而溫度會(huì)逐漸降低，這一過程制冷劑也會(huì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。在減壓環(huán)節(jié)，制冷劑通過膨脹閥時(shí)壓力降低，制冷劑發(fā)生膨脹，這時(shí)制冷劑會(huì)以低溫低壓的液態(tài)形式出現(xiàn)。在蒸發(fā)環(huán)節(jié)，膨脹后的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)和外界換熱便可實(shí)現(xiàn)制冷，制冷劑在吸收熱量后也會(huì)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，蒸發(fā)過后的制冷劑會(huì)再次吸附到壓縮機(jī)中，這樣便可完成系統(tǒng)的制冷過程。

圖1 空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷流程

2 建筑工程暖通系統(tǒng)節(jié)能減排設(shè)計(jì)原則

在開展建筑工程暖通系統(tǒng)節(jié)能減排設(shè)計(jì)工作的過程中，企業(yè)首先就要遵守國家有關(guān)節(jié)能減排與建設(shè)生態(tài)文明城市的法律規(guī)定，還要借助先進(jìn)的傳感器信息數(shù)據(jù)收集技術(shù)，依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙與方案構(gòu)建健全、可行的指標(biāo)體系，還要將建筑的節(jié)能性與舒適性有機(jī)結(jié)合到一起，這樣也能有效管控建筑的溫度與濕度等條件，廣大用戶也可享受到高質(zhì)量的供熱空調(diào)服務(wù)。最后企業(yè)還要對地區(qū)性季節(jié)與氣候等因素進(jìn)行全面考慮，將地區(qū)氣候的自然條件充分發(fā)揮，再科學(xué)掌控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的尺度，在很大程度上都可達(dá)到節(jié)能減排的效果[2]。對于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，設(shè)計(jì)的質(zhì)量不但影響著建筑空間環(huán)境的舒適性，對建筑的能耗以及運(yùn)行成本也有著極大的影響。由于暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作具有較強(qiáng)的技術(shù)性，所以企業(yè)的設(shè)計(jì)人員也要明確節(jié)能減排與建筑舒適性的平衡點(diǎn)。在設(shè)計(jì)工作中他們不僅要避免追求片面效益而導(dǎo)致資源的大量浪費(fèi)，還要為達(dá)到節(jié)能減排的目的而降低建筑的舒適度。

3 建筑暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化對策

3.1 冷熱源方面

冷熱源能耗是建筑暖通空調(diào)能耗的主要部分，其能耗量約占系統(tǒng)總能耗的45%，如今設(shè)備與機(jī)組種類層出不窮，它們消耗的能源也不相同，怎樣依據(jù)項(xiàng)目情況優(yōu)化配置冷熱源系統(tǒng)，成為當(dāng)下空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工作的重點(diǎn)[3]。針對此項(xiàng)目，企業(yè)在選擇方案的初期不僅要考慮投資與運(yùn)行費(fèi)用問題，還要長遠(yuǎn)考慮，將多元評(píng)估方式融入到工作之中。要想確保工程項(xiàng)目能節(jié)能環(huán)保的運(yùn)行，企業(yè)還要對以下內(nèi)容進(jìn)行考慮。

3.1.1 優(yōu)先選用廢熱和可再生能源

選用廢熱不僅能變廢為寶，還能降低對能源的消耗。使用可再生能源則可降低對傳統(tǒng)化石能源的消耗，碳的排放情況也能有效管控[4]。如項(xiàng)目存在廢熱可進(jìn)行利用，企業(yè)可將其視為空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱的主要熱源，尤其是全年性廢熱，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證合理時(shí)，企業(yè)可使用這部分廢熱進(jìn)行制冷，而吸收式冷水機(jī)組便是冷源。

3.1.2 選用低品位能源

如若不具備上述條件，企業(yè)還可選用低品位能源作暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，這樣也能實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。如北方的熱電聯(lián)產(chǎn)，在冬季會(huì)集中供熱，夏季會(huì)使用吸收式制冷。如若建筑的用電、用熱以及供冷負(fù)荷良好，還可采用分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)。

3.1.3 選用高品位能源

如若無法滿足上述兩種條件，企業(yè)還可考慮使用高品位能源為暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，尤其是使用電加熱作為空調(diào)系統(tǒng)的供熱熱源。如今部分地區(qū)雖已提出用電供熱政策，但在我國能源與電力來源沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化前，最好還是采用能源的合理與梯級(jí)利用的方式。

3.1.4 選用高效冷熱源設(shè)備

由于冷熱源是空調(diào)系統(tǒng)耗能最大的部分，企業(yè)通過提高該設(shè)備的運(yùn)行效率便可改善項(xiàng)目的運(yùn)行效率[5]。如使用冷凝鍋爐以及變頻式冷水機(jī)組，這些設(shè)備在增設(shè)輔助功能后都可提高能源的利用率。不過對于冷源的評(píng)估，企業(yè)不僅要注重COP 值，還要關(guān)注IPLV 的大小，IPLV 是綜合負(fù)荷下的性能系數(shù)，可更好地反映機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.1.5 將空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間的綜合制冷性能系數(shù)全面提升

在實(shí)際工作中，企業(yè)的設(shè)計(jì)人員不僅要關(guān)注設(shè)計(jì)工況的綜合制冷性能系數(shù)，還要注重系統(tǒng)運(yùn)行期間的綜合制冷性能系數(shù)。在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，企業(yè)對冷水機(jī)組的配置極為關(guān)鍵，即使使用高效的冷水機(jī)組，制冷系統(tǒng)也不一定高效。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，企業(yè)不僅要科學(xué)計(jì)算負(fù)荷情況，還要明確冷水系統(tǒng)的冷負(fù)荷，同時(shí)也要依據(jù)建筑的運(yùn)營與使用性質(zhì)，全面分析系統(tǒng)的負(fù)荷特性，在考慮系統(tǒng)負(fù)荷下的性能系數(shù)與運(yùn)行時(shí)長，也能合理評(píng)估空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗與耗電量的關(guān)系。如表1 所示，即項(xiàng)目確定冷水系統(tǒng)裝機(jī)時(shí)的冷水機(jī)組配置方案。

表1 冷水系統(tǒng)裝機(jī)的冷水機(jī)組配置方案

由表1 可見，方案二中布置的冷水機(jī)組較少，其設(shè)備機(jī)房要更具優(yōu)勢，而且相較于螺桿式冷水機(jī)組，離心式機(jī)組的COP 以及IPLV 要高一些，不過分析其負(fù)荷特性，考慮到空調(diào)系統(tǒng)局部負(fù)荷的機(jī)組IPLV 與運(yùn)行時(shí)長，針對不同工況搭配使用兩種機(jī)組，可大大提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比。由此可見，針對空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，要著重關(guān)注系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的性能系數(shù)，設(shè)計(jì)人員不僅要優(yōu)化機(jī)組配置，還要依據(jù)有效的控制運(yùn)行方案將系統(tǒng)運(yùn)行效率的最大限度提高。

3.2 輸配系統(tǒng)方面

3.2.1 依據(jù)空調(diào)工況劃分空調(diào)水系統(tǒng)

輸配系統(tǒng)是連接末端與冷熱源的管網(wǎng)系統(tǒng)，在空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行中發(fā)揮著極為重要的作用，要想滿足輸配系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行需求，企業(yè)就須依據(jù)空調(diào)工況對空調(diào)水系統(tǒng)科學(xué)劃分[6]。如工程項(xiàng)目結(jié)合使用功能為了滿足用戶的過渡季供熱，考慮到冬季供熱故障，項(xiàng)目的鍋爐房在未增容的前提下仍然能滿足用戶的供熱需求，單獨(dú)設(shè)置用戶區(qū)域以及非用戶區(qū)域的水系統(tǒng)，而且將風(fēng)機(jī)盤管的管路與組合式空調(diào)機(jī)組分開，使水系統(tǒng)共分為四部分。

3.2.2 科學(xué)計(jì)算水力平衡

若并聯(lián)環(huán)路的壓力損失差額小于15%，企業(yè)就須落實(shí)水力平衡對策。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，因風(fēng)機(jī)盤管區(qū)域的水系統(tǒng)環(huán)路末端阻力小，布置較為零散，為了確保水力平衡，企業(yè)可采用同程式連接法連接水系統(tǒng)。由于該方法涉及了很多管道，且需要更大的安裝空間，空間緊張以及層數(shù)高的建筑也可使用異程式法進(jìn)行布置。風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的各環(huán)路分支區(qū)域，企業(yè)可將手動(dòng)平衡閥安裝到供水管上，在回水管上也要設(shè)置自力式壓差控制器，在二者的配合下，水力平衡也會(huì)達(dá)到最佳。此外，空調(diào)機(jī)組涉及的設(shè)備相對較少，且阻力差值較大，企業(yè)可在機(jī)組上設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，該閥具備良好的調(diào)節(jié)性能，可有效緩解壓力波動(dòng)產(chǎn)生的影響，同時(shí)也能對空調(diào)機(jī)組的水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。最后，企業(yè)還要注重空調(diào)系統(tǒng)的耗電輸熱比，如今很多標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)的耗電輸熱比都進(jìn)行了限定，這不僅能降低系統(tǒng)的輸送能耗，還能提升效率。在管路過長且輸送能耗極大的情況下，企業(yè)也可借助加大管道管徑的方式降低阻力，這樣系統(tǒng)的輸送能耗會(huì)得到大幅度降低。

4 結(jié)語

總而言之，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，要想實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)資源利用與功能需求的有機(jī)融合，就要促進(jìn)工程設(shè)計(jì)的持續(xù)發(fā)展，在開展工作的過程中，必須結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范與原則并采取有效的技術(shù)措施，暖通空調(diào)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)真正的高效、節(jié)能。