通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制要點的探討

摘要：從工程項目開展的全生命周期考慮，深入探討通風空調(diào)在設計階段、施工階段及后期運行階段三個不同時期的節(jié)能控制要點。研究結(jié)果表明，設計階段結(jié)合建筑負荷變化特點采用合理的節(jié)能技術可從源頭有效降低系統(tǒng)能耗；應重視施工階段通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能要點控制，從節(jié)能材料設備選擇、施工工藝優(yōu)化、自控技術應用及平衡調(diào)試等各個環(huán)節(jié)提高系統(tǒng)節(jié)能效果；設備運行階段可充分利用各項節(jié)能控制策略并加強運行維護管理，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能運行。

關鍵詞：通風空調(diào)； 節(jié)能控制； 全生命周期

中圖分類號：TU834.3+5文獻標志碼：A

0引言

隨著時代的發(fā)展和人們對建筑品質(zhì)要求的不斷提高，室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性逐漸成為評判建筑使用性能的重要參考指標，這也對通風空調(diào)系統(tǒng)的應用提出了更高的要求。然而，在通風空調(diào)系統(tǒng)滿足人們居住環(huán)境需求的同時，也由此產(chǎn)生了更大的建筑能耗，因此探討通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性是非常具有研究意義的。

目前對于通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究大多從設計源頭考慮，探討各類節(jié)能技術對通風空調(diào)系統(tǒng)的影響，僅有較少部分研究從施工角度分析通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制要點，而在實際工程中材料設備的選取、施工品質(zhì)的好壞及后期調(diào)試運維等都會對通風空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗產(chǎn)生巨大的影響。因此本研究以建筑建造的全生命周期為基準，從節(jié)能技術的應用、施工過程中的節(jié)能控制要點及后期設備運行的節(jié)能控制策略，多角度全方面分析通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，為實際工程中進一步降低通風空調(diào)系統(tǒng)能耗提出優(yōu)化建議。

1通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術的應用

1.1空調(diào)系統(tǒng)形式

目前民用建筑空調(diào)系統(tǒng)形式主要包括全空氣系統(tǒng)、全水系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點選擇合適的通風空調(diào)系統(tǒng)形式，一方面需考慮滿足一定的通風空調(diào)需求，保證室內(nèi)溫濕度及空氣品質(zhì)，另一方面通風空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇對于建筑能耗具有較大影響，適合的通風空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇可以從源頭上達到節(jié)能效果。

（1）全空氣系統(tǒng)是指建筑的熱濕負荷全部由空氣負擔，該空調(diào)系統(tǒng)送風量大，換氣充足，是最主要的集中式空調(diào)系統(tǒng)，目前具有高大空間的大型建筑常采用全空氣式一次回風系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)包括定風量空調(diào)系統(tǒng)和變風量空調(diào)系統(tǒng)。相對于定風量空調(diào)系統(tǒng)，變風量空調(diào)系統(tǒng)采用變頻風機，根據(jù)房間負荷的變化及溫度需求調(diào)整送風量，減少了風機能耗，可有效達到節(jié)能效果。

（2）全水空調(diào)系統(tǒng)是指建筑的熱濕負荷全部由經(jīng)過處理的水負擔。此空調(diào)系統(tǒng)多指風機盤管系統(tǒng)。而風機盤管加新風系統(tǒng)是較為主要的空氣-水系統(tǒng)形式，建筑負荷由空氣和水共同承擔，由于增加了新風，相對于全水系統(tǒng)更為常用，適用于多層小空間建筑。

（3）冷劑式系統(tǒng)是利用制冷劑消除房間熱濕負荷，主要包括住宅建筑多采用的分體空調(diào)系統(tǒng)和小型公建常采用的多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，目前多聯(lián)機系統(tǒng)常配套新風機進行通風換氣，保障空氣品質(zhì)。

劉超等［1］通過建筑能耗監(jiān)督平臺對兩種空調(diào)系統(tǒng)的電耗進行了比較分析，發(fā)現(xiàn)多聯(lián)機系統(tǒng)可靈活調(diào)節(jié)空調(diào)機組參數(shù)適應建筑負荷變化，而集中式空調(diào)系統(tǒng)的電耗隨建筑負荷變化的可調(diào)節(jié)性較差，且多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)單位面積電耗明顯低于集中式空調(diào)系統(tǒng)，更加節(jié)能。因此優(yōu)化集中式空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術需要考慮更多的是其運行效率和控制策略，而多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)則需要增加室內(nèi)設備參數(shù)的靈活調(diào)節(jié)度。王海剛等［2］對比了多聯(lián)機系統(tǒng)和半集中式空調(diào)系統(tǒng)的能耗，認為相同條件下多聯(lián)機較半集中式空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性更加顯著，分析原因認為變頻多聯(lián)機在不同負荷條件下系統(tǒng)性能參數(shù)都較高，而半集中式空調(diào)系統(tǒng)部分負荷運行工況時偏離設計條件下最高運行能效點，因此多聯(lián)機較半集中式空調(diào)系統(tǒng)更加節(jié)能。

通過上述分析可以看到對于大空間建筑，由于風量需求大，負荷變化小宜采用集中式全空氣系統(tǒng)，為使空調(diào)系統(tǒng)運行更加節(jié)能需考慮如變風量空調(diào)系統(tǒng)等優(yōu)化運行策略。對于小型公共建筑，可優(yōu)先考慮系統(tǒng)運行性能更高的變頻多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)。

1.2排風熱回收

熱回收技術是建筑通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能常用的節(jié)能技術，通風空調(diào)處理機組上設置新風、排風的熱交換裝置，充分利用排風余熱或余冷對送入室內(nèi)的新風進行預處理，可有效減少處理新風所需能耗，進一步達到節(jié)約能耗的目的。

1.3變頻調(diào)節(jié)技術

對于大型公建，由于室外氣象參數(shù)及室內(nèi)熱擾處于逐時動態(tài)變化，因此建筑熱負荷也在逐時變化。結(jié)合負荷變化特點，采用合理的空調(diào)變頻調(diào)節(jié)技術可有效減少建筑空調(diào)能耗。以較為常用的全空氣系統(tǒng)為例進行說明，其變頻調(diào)節(jié)方式主要包括變風量調(diào)節(jié)、變水流量調(diào)節(jié)。變風量空調(diào)系統(tǒng)是指當傳感器測得的室內(nèi)溫度與設計溫度值產(chǎn)生溫差時，通過控制器調(diào)節(jié)末端風閥改變送風量，同時風道內(nèi)的壓力傳感器感受到壓力的變化，通過變頻器控制風機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，因此變風量調(diào)節(jié)主要減少了風機能耗。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)變水流量的調(diào)節(jié)方式是指當室內(nèi)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，室內(nèi)溫度傳感器控制空調(diào)機組水管上的電動二通調(diào)節(jié)閥開度，壓力傳感器控制總供回水管路上的旁通電動二通旁通從而調(diào)節(jié)空調(diào)水系統(tǒng)的水流量，并通過回水溫度調(diào)節(jié)冷水機組運行臺數(shù)［3］。相對于該種變水流量調(diào)節(jié)方式，設置水泵變頻調(diào)節(jié)則更為節(jié)能，當用戶側(cè)冷熱負荷需求降低時，通過變頻器改變水泵的轉(zhuǎn)速，減少冷熱水的供應量，從而降低水泵能耗，當用戶側(cè)需求進一步降低并低于冷水機組允許的最低流量時，壓差旁通閥組開啟，讓一部分供水直接進入系統(tǒng)的回水管?？梢钥闯?，無論是風系統(tǒng)還是水系統(tǒng)，采用變頻調(diào)節(jié)方式都是一種有效的節(jié)能方式，既能根據(jù)負荷變化滿足逐時溫度變化需求，又能在一定程度上減少空調(diào)系統(tǒng)能耗。

1.4冷源系統(tǒng)

除通風空調(diào)末端系統(tǒng)形式外，冷源系統(tǒng)配置的合理性也是影響系統(tǒng)能耗的重要因素。對于冷水機組的單臺容量和數(shù)量的選擇應結(jié)合建筑能耗的變化特點進行考慮。冷熱源設備盡量處于高效工況點運行，可提高冷源系統(tǒng)運行能效，減少機組耗電耗，從而達到節(jié)能的目的。結(jié)合冷水機組運行負荷需求，調(diào)整冷水機組出水溫度即冷凍水溫度也可使冷水機組處于高效運行工況，有效提高冷水機組運行效率［4］。

2通風空調(diào)系統(tǒng)在施工過程中的節(jié)能控制要點

2.1材料設備選擇達到節(jié)能要求

施工過程中，施工材料設備選擇的質(zhì)量對于通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性影響也是十分重要的。在控制施工成本的同時，應按照節(jié)能規(guī)范要求采購相應節(jié)能材料。特別是隔熱保溫材料的采用可以有效減少通風空調(diào)系統(tǒng)的能量損失。因此應著重考慮保溫隔熱材料的熱導率、熱穩(wěn)定性等性能參數(shù)，此外還應按照設計計算采購滿足一定厚度要求的保溫隔熱材料，提高設備的保溫性能。

除了保溫隔熱材料等輔助減少通風空調(diào)系統(tǒng)能量損耗的材料外，選擇滿足設計參數(shù)要求且能效比較高的設備也是減少通風空調(diào)系統(tǒng)綠色節(jié)能運行的重要因素，應格外關注。

此外，監(jiān)理工程師應在材料設備購置前后對其質(zhì)量證明材料的合格與否嚴格把關，檢查產(chǎn)品說明書上的性能參數(shù)是否滿足節(jié)能設計要求。節(jié)能材料及設備要具有合格的檢驗報告，監(jiān)理單位對材料及各種構(gòu)配件嚴格的進場驗收及檢測單位見證取樣送檢復試等都是對材料品質(zhì)和節(jié)能性進一步確認的重要步驟，應嚴謹對待。

2.2機組管道安裝質(zhì)量對建筑節(jié)能的影響

通風空調(diào)系統(tǒng)安裝質(zhì)量存在的問題不僅會影響其使用功能，也會對系統(tǒng)的節(jié)能性產(chǎn)生顯著影響，因此應做好包括各類設備閥門儀表、送排風系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)、水系統(tǒng)管路及平衡裝置、計量儀表及各類自控裝置的安裝等。

在通風風管施工過程中，應盡早做好管道的綜合排布，通過合理的管道布局，可大幅度減少風管管網(wǎng)的管道阻力，從而通過最小的風機動力實現(xiàn)風口風量需求。同理通過對空調(diào)水系統(tǒng)管網(wǎng)的進一步優(yōu)化，并做好空調(diào)水系統(tǒng)平衡閥的布置和安裝，可減少水網(wǎng)管路不順暢的問題，實現(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能效果。

建筑論壇與建筑設計馮姍： 通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制要點的探討

此外風管連接處的法蘭與風管連接不正、風管與空調(diào)設備之間的縫隙都會產(chǎn)生一定的漏風量，一旦漏風量過大必然會造成通風空調(diào)系統(tǒng)的風量大幅損失，因此在施工過程中應加強對通風管道安裝質(zhì)量的保證，提高安裝質(zhì)量，盡可能實現(xiàn)無縫對接。同時通過對風管系統(tǒng)進行嚴密性測試，減少漏風產(chǎn)生的能量損耗，確保風管風量的節(jié)能施工工藝［5］。絕熱風管與金屬支架的接觸處、復合風管及需要絕熱的非金屬風管的連接處、加固處也應做好冷橋處理，同樣空調(diào)水系統(tǒng)管道及配件也應做好與支配件絕熱襯墊安裝及冷橋隔斷，落實好空調(diào)水系統(tǒng)管道及配件絕熱層和防潮層的施工，避免造成一定的熱損失。

通過加強施工質(zhì)量可有效降低建筑能耗，另一方面可以通過提高通風空調(diào)系統(tǒng)的控制技術進一步提升其節(jié)能效果。通風空調(diào)系統(tǒng)在保證室內(nèi)熱濕環(huán)境穩(wěn)定性，人體舒適度的基準條件下，利用先進的自動控制技術可以避免不必要的能源消耗。通風空調(diào)系統(tǒng)中自控技術的應用一方面要通過信息化平臺實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)實際運行能耗和末端溫濕度、風速風量的監(jiān)測，檢驗其是否滿足室內(nèi)熱環(huán)境需求并及時反饋相應信息，另一方面自動技術需要一定范圍內(nèi)根據(jù)實時負荷需求及時調(diào)整通風空調(diào)系統(tǒng)的出風溫度及送風量等，在一定程度上達到節(jié)能的效果。

同時應加強施工過程質(zhì)量監(jiān)管，施工過程中及時留存節(jié)能施工過程資料，包括節(jié)能施工方案，節(jié)能施工過程檢查檢測記錄，節(jié)能工程檢驗批及分部分項驗收記錄，并按照規(guī)范要求落實通風空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試和質(zhì)量驗收及問題整改工作。

2.3設備及系統(tǒng)調(diào)試對建筑節(jié)能的影響

機電設備安裝后，通風空調(diào)系統(tǒng)設備及系統(tǒng)的調(diào)試也是保證其正常節(jié)能運行的重要環(huán)節(jié)，不應忽視。系統(tǒng)調(diào)試前，應先對空調(diào)機組的出風量、系統(tǒng)末端及控制系統(tǒng)進行性能測試，保證其基本功能的正常實現(xiàn)。對于制冷設備出力不足、能效低的問題應請專業(yè)設備廠家及時調(diào)試，滿足室內(nèi)環(huán)境的舒適性要求，而當其調(diào)試為能效比最高的運行工況時，性能會明顯提升。設備調(diào)試后，還需對通風空調(diào)系統(tǒng)進行整體調(diào)試。特別是具有顯著節(jié)能性、并對空調(diào)系統(tǒng)控制及調(diào)試要求較高的變風量空調(diào)系統(tǒng)等隨負荷變化進行自動調(diào)節(jié)的復雜空調(diào)系統(tǒng)形式，對風系統(tǒng)進行風量平衡調(diào)試，系統(tǒng)送風溫度調(diào)試，空調(diào)水系統(tǒng)調(diào)試及系統(tǒng)聯(lián)合運行時的功能驗證都是十分重要的環(huán)節(jié)［6］。應合理對系統(tǒng)管網(wǎng)過濾器及各類閥件開度調(diào)整，并通過裝設動態(tài)平衡閥有效改善系統(tǒng)的水力失衡問題，減少空調(diào)系統(tǒng)的能量損失，進而達到節(jié)能效果。

3設備運行過程的節(jié)能控制策略

對于空調(diào)設備運行過程的節(jié)能控制策略，由于室內(nèi)負荷規(guī)律性變化，應根據(jù)末端空調(diào)設備使用情況及時調(diào)整制冷設備的運行，按需控制設備啟停運行，通過自控系統(tǒng)反饋參數(shù)并及時調(diào)整，保證系統(tǒng)處于高能效、低能耗的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)最大限度的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行效果。具體來說，對于大型公建的中央空調(diào)主要采用水冷機組，包括冷機循環(huán)系統(tǒng)，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。冷水機組大多是集群控制，根據(jù)不同季節(jié)時段的負荷變化特點及末端回水溫度，設置合理的冷水機組運行臺數(shù)，調(diào)整運行強度，使冷水機組所承載負荷盡可能處于高效運行工況。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的能耗主要在冷凍水泵上，采用變頻調(diào)節(jié)的水泵，并依據(jù)末端負荷變化情況及時調(diào)整冷凍水系統(tǒng)流量可有效降低冷凍水系統(tǒng)的運行能耗［7］。同理冷卻水系統(tǒng)運行能耗主要在冷卻水泵和冷卻塔風機所需要的電能。因此需合理控制冷卻水泵的運行頻率，并使冷卻塔冷卻效能最大化。

從空調(diào)系統(tǒng)運行維護角度看，施工單位在工程移交時應提供設備使用說明并派專業(yè)人員對使用單位空調(diào)設備運維人員進行培訓，提高設備運行人員的節(jié)能運行意識。此外，應定期對空調(diào)系統(tǒng)進行維護。定期改善空調(diào)水系統(tǒng)水質(zhì)、避免設備結(jié)垢、及時更換脫落損壞保溫層等措施可有效改善制冷量降低、電耗增加等問題。

4結(jié)論

以建筑建造的全生命周期為基準，對通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制要點進行全面分析，探討了通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術的應用、施工過程中的節(jié)能控制要點及后期設備運行的節(jié)能控制策略。可以得到幾點分析結(jié)論：

（1）結(jié)合建筑負荷變化特點選擇合適的空調(diào)系統(tǒng)形式、采用排風熱回收、變頻調(diào)節(jié)、對冷源系統(tǒng)合理設置等節(jié)能技術的應用可在設計階段有效降低通風空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗。

（2）應重視施工階段通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能要點的控制。選擇性能優(yōu)良的設備和隔熱保溫材料并加強質(zhì)量監(jiān)督；合理布局管道，優(yōu)化施工工藝減少風量損耗和熱量損失，利用自控技術加強信息反饋和技術調(diào)整；重視設備及系統(tǒng)調(diào)試，提高通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。

（3）采取冷水機組集群控制、冷水系統(tǒng)水泵變頻調(diào)節(jié)等措施，充分利用通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制策略并加強運行維護管理可有效保證通風空調(diào)系統(tǒng)處于高能效、低能耗的運行狀態(tài)。

參考文獻

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［作者簡介］馮姍（1995—），女，碩士，從事工程管理工作。