公共建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)效能提升策略分析

李汶芊

廣州越秀華城房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 廣州 510000

經(jīng)濟新常態(tài)下，社會民眾對生存環(huán)境質(zhì)量和幸福生活指數(shù)訴求持續(xù)攀升，對生態(tài)宜居環(huán)境提出了更高要求。創(chuàng)新公共建筑規(guī)劃設計理念、廣泛采用中央空調(diào)系統(tǒng)技術設備、發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保、運行穩(wěn)定、清潔低碳的優(yōu)良性能，一方面能夠在綠色環(huán)保生態(tài)思想指導下持續(xù)進行技術創(chuàng)新，另一方面能夠突出以用戶為中心，創(chuàng)造更加溫馨舒適的社會生產(chǎn)工作生活環(huán)境，有助于促進理論與實際結合，不斷完善暖通空調(diào)系統(tǒng)，遏制傳統(tǒng)建筑中空調(diào)系統(tǒng)能耗居高不下的態(tài)勢，推動公共建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)研發(fā)朝著綠色、節(jié)能、環(huán)保、宜居的方向健康發(fā)展。

1 提升公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能效的作用影響

在我國經(jīng)濟實力不斷增強、人民生活質(zhì)量不斷改善的背景下，雖然中央空調(diào)應用普及率逐年提升，但傳統(tǒng)市政建設模式下公共建筑供暖環(huán)境嚴重污染狀態(tài)仍未得到根本改觀，擺脫電氣設備高耗能造成的能源供應匱乏局面仍然任重道遠，減輕空調(diào)系統(tǒng)對綠色生態(tài)環(huán)境建設、改善居民生態(tài)環(huán)境造成不利影響，仍然處于探索實踐之中[1]。因此，為應對我國建筑領域中能源消耗占比高的嚴峻挑戰(zhàn)，特別是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)公共建筑中能源消耗居高不下的不利局面，加強建筑公共建筑中能源消耗研究、推進低碳高效暖通設備研發(fā)運用勢在必行。我國公共建筑暖通空調(diào)設備能耗調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，北上廣深等一線城市在應用暖通空調(diào)系統(tǒng)后，暖通空調(diào)系統(tǒng)以及卓越的節(jié)能性能、良好穩(wěn)定的運行方式，對改變商業(yè)建筑中能耗比例過大的現(xiàn)實情況，解決公共建筑中人員密集流動性大、對暖通能量需求量大的突出問題中起到了積極作用。暖通設備的廣泛利用，一方面有效改善了公共建筑墻體屋頂吸熱納涼比例高的弊端，另一方面在解決室內(nèi)外連接通道、門窗開啟頻繁能量消耗，特別是的臨街出租或出售房屋等建筑場所能耗方面表現(xiàn)優(yōu)越。與此同時，優(yōu)化了暖通空調(diào)設備、照明設備、通風設備之間的能耗設置，使之達到了更加合理的能量規(guī)劃分配比例。因此，以城市公共建筑為主體推廣應用暖通智能系統(tǒng)，開展節(jié)能潛力研究，必須在必須以公共設施能耗調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎，深入了解公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能效，根據(jù)用戶使用功能特點、供求面積、能量需求性質(zhì)，進行精準計算控制，才能實現(xiàn)能量供應與消耗的最佳性價比。

2 公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗常見問題及成因剖析

當前，在公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中仍然存在較多的問題，如圖1所示。

圖1 公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中的問題

2.1 暖通設計不能充分體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保要求

在公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計過程中，沒有充分考慮能源消耗、資源配比與使用者具體需求之間的關系，設計理念不成熟，未能體現(xiàn)節(jié)能減排思想。一是暖通空調(diào)系統(tǒng)不符合國家有關節(jié)能減排的規(guī)定要求，不能在設計方案中體現(xiàn)節(jié)能減排思想，公共建筑的整體功能，使用效果，沒有體現(xiàn)以人為本的思想，難以滿足用戶差異化需求。不能針對公共建筑建設周期長、功能繁瑣要求高、應用環(huán)境復雜的實際，進行差異化人性化設計。二是未能根據(jù)用戶需要進行合理的結構調(diào)整設計，暖通空調(diào)缺乏與建筑物整體規(guī)劃布局的銜接。設計之前沒有深入一線調(diào)查研究，工程暖通空調(diào)設計與使用便捷性存在差距，導致暖通空調(diào)利用率低，實際能量供應效果差。三是設計單位、設計人員沒有將綠色減排理念的重要性予以體現(xiàn)，對能源消耗周期長、能量持續(xù)消耗造成的影響缺乏正確認識，導致技術應用標準不合理。比如，當前絕大多數(shù)公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計仍然引用上世紀九十年代的標準理念，難以體現(xiàn)公共建筑能源消耗、節(jié)能減排、挖掘潛力的時代特征[2]。

2.2 未能建立暖通空調(diào)系統(tǒng)運行管理完整體系

公共建筑暖通系統(tǒng)的運行傳送設置缺乏統(tǒng)籌考慮，沒有考慮系統(tǒng)運行過程中的能源消耗損失。 一是在暖通系統(tǒng)通道設置上，運行管道線路過長、管路的保溫層的熱導性、壁厚設置不符合節(jié)能標準。沒有充分考慮管路保溫材料性能、保溫層厚度對冷（熱）媒傳送造成的直接損耗，一方面直接造成冷熱量損失，降低傳熱溫差。另一方面管路阻力增大造成水泵等輔助設備能耗增加，明顯偏低修持本身能量輸送率，造成不必要的能源消耗。二是在暖通空調(diào)制冷制熱轉(zhuǎn)換功能存在明顯差距?？照{(diào)系統(tǒng)進行高溫低溫之間運行轉(zhuǎn)換時，過程中介質(zhì)吸納能量過多，水泵等設備部件受損，冷熱介質(zhì)本身輸送率不高，占用空間大，形成資源浪費。三是暖通系統(tǒng)專業(yè)管理人員缺乏相應的責任意識和專業(yè)理論素質(zhì)做支撐，系統(tǒng)運行操作技術不熟練，難以達到暖通空調(diào)系統(tǒng)靈活運轉(zhuǎn)、合理調(diào)節(jié)能量的控制效果。

2.3 暖通系統(tǒng)負荷設計缺乏科學性

暖通系統(tǒng)設計單位不能將設備負荷控制、全功率運行參數(shù)作為重要注重。一是在選擇復合設計方式時，單純以設備輸出負荷量為基礎，沒有充分考慮空調(diào)系統(tǒng)制冷制熱峰值需求量的合理控制區(qū)間、不同功能頻繁切換增加的超額負荷量，降低了暖通系統(tǒng)合理運行的適應性，對整個設備系統(tǒng)正常運行造成不利影響。二是暖通系統(tǒng)設計負荷不合理，又間接影響到系統(tǒng)其他部分性能指標，降低了暖通系統(tǒng)整體運行效率，增加了施工成本，加大了人力資源投入，難以達到預期的設計應用效果。三是暖通系統(tǒng)負荷設計不能從現(xiàn)實需要出發(fā)，在已知負荷量大的情況下沒有進行設備負載增容，加大了日后擴容維護成本投入，對暖通系統(tǒng)能量的高效輸出形成制約[3]。

3 提升公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的實踐途徑

3.1 合理進行暖通空調(diào)系統(tǒng)設計

為有效解決當前公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能源消耗過多，運行投入資源多、維修成本居高不下、污染程度加劇等矛盾，必須合理進行暖通空調(diào)系統(tǒng)設計。一是設計單位、設計人員要針對暖通空調(diào)系統(tǒng)所處地域溫度濕度及自然條件特征，從公共建筑的使用性能、室內(nèi)人員容量、立體空間布局大小，以及建筑物毗鄰外圍結構的現(xiàn)實出發(fā)，在暖通系統(tǒng)滿足額定負荷的前提下，經(jīng)過調(diào)研獲取設計數(shù)值，開展差異化設計管理。二是針對冬季夏季供熱制冷及高峰時段空調(diào)系統(tǒng)使用情況，合理設置能量工作時間區(qū)間，體現(xiàn)以人為本的設計原則，保障公共建筑內(nèi)使用人群身體健康、使用環(huán)境溫馨舒適。三是持續(xù)開展公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗新設備新工藝新材料研發(fā)，有針對性地解決系統(tǒng)性問題，減少設計缺陷在使用環(huán)節(jié)造成的不必要能量浪費。

3.2 構建完善的暖通空調(diào)系統(tǒng)管理體系

公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計是一項系統(tǒng)工程，是對建筑品質(zhì)量及室內(nèi)輔助設施性能的“雙重”考驗。一是構建完善的暖通空調(diào)系統(tǒng)管理體系，要體現(xiàn)系統(tǒng)能量輸出完整性，體現(xiàn)綠色生態(tài)理念下的節(jié)能環(huán)保要求。設計單位要組織開展相關管理體系內(nèi)容培訓，提高與綠色環(huán)保生態(tài)發(fā)展、與數(shù)據(jù)信息技術相契合的時代需求，提高設計人員的責任意識，將履行研發(fā)系統(tǒng)任務目標、設計責任、工作內(nèi)容、用戶需求融為一體，增強設計的實際效果。二是建立暖通空調(diào)系統(tǒng)管理使用機制，定期開展系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況、設備磨損運維情況、人員工作狀態(tài)、環(huán)境影響因素的專項調(diào)查，確保暖通系統(tǒng)及相關管理要素處于良好狀態(tài)。三是要制定暖通系統(tǒng)使用規(guī)范標準，對不合理的使用行為進行糾正，養(yǎng)成正確使用暖通空調(diào)系統(tǒng)的良好習慣。通過建立起完整有效制度管理體系，提高運行管理人員的技術素養(yǎng)，充分認識該項工作的內(nèi)涵及重要性。四是加大對暖通空調(diào)系統(tǒng)管理工作人員的考核力度，結合暖通空調(diào)系統(tǒng)的實際性能適時開展針對性業(yè)務培訓，明確操作步驟的標準規(guī)范，將暖通空調(diào)系統(tǒng)管理使用納入業(yè)績考核范圍，保障暖通空調(diào)系統(tǒng)管理走上規(guī)范化標準化精細化發(fā)展的軌道。

3.3 減少暖通空調(diào)系統(tǒng)不必要的能量損失

與建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)運行相伴，不可避免產(chǎn)生設備、管路、室內(nèi)外氣體交流過程的能量缺失。這就要發(fā)揮公共建筑暖通系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)作用，合理設計優(yōu)化系統(tǒng)功能、樹立全員節(jié)能減排意識，在綠色環(huán)保降低能耗理念指導下減少不必要的能量消耗。

一是要抓住影響公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的主要環(huán)節(jié)，減輕過程消耗對整個系統(tǒng)環(huán)境造成影響。同時要遵循節(jié)能原則，按照設計標準嚴格把控指標，優(yōu)化設計方案，做好各不同區(qū)域公共建筑能耗及節(jié)能標準情況測算，如圖2所示。

圖2 公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)

二是建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)管理使用要堅持節(jié)能減排原則，針對建筑物內(nèi)外轉(zhuǎn)及表面散熱狀況，加強散熱吸熱狀況研究，采取全方位全覆蓋行之有效的措施提升建筑物外墻、屋頂、門窗、通道等的傳熱散熱[4]，如圖3所示。

圖3 暖通空調(diào)設計示范圖

三是減少建筑物外部能量消耗要以提高外圍結構熱傳阻為基礎，合理設置建筑物體型結構、增強空氣流動阻力，降低能量消耗系數(shù)。冬季嚴寒地區(qū)要通過設置門窗防風墊、增加屋頂、外墻保溫隔熱層等排放防止室內(nèi)熱量擴散。夏季則要加厚外墻隔熱材料、種植綠色植被遮蓋屋頂?shù)刃问?，減少室內(nèi)熱量與外界空氣傳遞過程的能量損耗。對建筑物中的門窗等頻繁開啟部位要減小建筑物縫隙長度，防止室內(nèi)外空氣流動，提升保溫隔熱效果。

3.4 強化對暖通空調(diào)節(jié)能運行控制

發(fā)揮公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)功能，必須堅持設計與使用相結合、運行與維護相結合，多措并舉方能達到理想的節(jié)能運行控制效果。一是要在設計階段對未來使用概況、負荷能量、過程能耗做出精準計算，制定出系統(tǒng)中各部分能量消耗控制區(qū)間，根據(jù)能量使用規(guī)劃進行能量分項計量統(tǒng)計，改善不合理的能源供應和消耗狀態(tài)。二是要針對建筑物制冷制熱面積、光照時間及屋頂墻體與外界環(huán)境、室內(nèi)人員數(shù)量以及使用情況，以及冬季低溫、夏季酷暑的實際嚴格控制暖通空調(diào)節(jié)能運行時間，在電力供應緊張的情況下還要采取錯峰能量輸送方式控制資源使用量。三是針對使用過程能量供應需求的飽和度，合理設置建筑物暖通空調(diào)負荷區(qū)間，實施系統(tǒng)能量供應調(diào)整計劃，通過全年系統(tǒng)設計統(tǒng)籌合理設置暖通空調(diào)系統(tǒng)的啟動關閉時間，改善傳統(tǒng)暖通系統(tǒng)設計僅限于單獨單棟負荷的設計缺陷。四是要按照綠色生態(tài)環(huán)保理念的發(fā)展要求，加大節(jié)能環(huán)保材料，綠色無污染材料，以及新型復合節(jié)能材料應用力度。開展強化對暖通空調(diào)節(jié)能運行控制的前瞻性研發(fā)，將風能發(fā)電、太陽能發(fā)電等新型清潔能源融入設計理念，提高暖通空調(diào)節(jié)能設計中風、光、氫等可再生資源的利用率。

4 結語

綜上所述，開展公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量消耗研究是一項長期復雜的工作，必須嚴格按照國家能源建設標準、精準把控系統(tǒng)設計指標，優(yōu)化能源設計負荷計算方案，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)運行效率，減輕暖通空調(diào)系統(tǒng)對自然環(huán)境造成的污染危害，合理進行暖通空調(diào)系統(tǒng)設計，構建完善的暖通空調(diào)系統(tǒng)管理體系，不斷提高管理人員的節(jié)能意識、提升操作使用人員的技能水平，推進公共建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)效能研發(fā)不斷取得新進展。