陳志偉

(四川省建筑設(shè)計研究院，四川 成都 610000)

1 引言

近年來，隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城市建設(shè)的加速，城市現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程也逐漸提速。在現(xiàn)代城市建筑中，空調(diào)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，在空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，其能量消耗很大，影響著整個建筑的節(jié)能減排效果。與此同時，在當(dāng)前設(shè)計空調(diào)節(jié)能和減排的城市建筑過程中，由于對工程項目的能源狀況認(rèn)識不足、管理環(huán)節(jié)薄弱和設(shè)計方案的不合理等因素，空調(diào)的節(jié)能和減排的設(shè)計均受到不同程度的影響。

2 目前建筑空調(diào)項目的不足之處

(1)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大，無外窗不能滿足自然通風(fēng)等因素，造成空調(diào)主機(jī)增大，運(yùn)行時間加長。

(2)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計不合理：①設(shè)計階段沒有詳細(xì)進(jìn)行冷、熱負(fù)荷計算，通過估算的負(fù)荷普遍偏大，空調(diào)設(shè)備選型增大，不僅造成系統(tǒng)初投資增加，而且空調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷、低效率下運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用增加；②冷、熱源選擇不合理，需根據(jù)建筑的使用功能、負(fù)荷特點(diǎn)、當(dāng)?shù)丶扔心茉吹纫蛩剡x用合理的冷、熱源方案；為節(jié)省初投資，選用低效率空調(diào)設(shè)備；③空調(diào)機(jī)房位置不合理，遠(yuǎn)離空調(diào)使用區(qū)域，增加輸配系統(tǒng)能耗；④監(jiān)測、控制與計量系統(tǒng)不完善，不能監(jiān)測建筑工程適時負(fù)荷調(diào)整空調(diào)運(yùn)行措施，使空調(diào)系統(tǒng)處于低效率，小溫差運(yùn)行。

(3)空調(diào)系統(tǒng)施工完成后，施工單位未對系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)試，主要包括空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)及水系統(tǒng)水力未調(diào)節(jié)平衡，自控系統(tǒng)未調(diào)試完成。因此不能保證空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中達(dá)到設(shè)計參數(shù)。

(4)空調(diào)系統(tǒng)缺乏后期維保。暖通系統(tǒng)運(yùn)行中需安排具有豐富維修經(jīng)驗和理論知識的專業(yè)人員進(jìn)行定時維修、保養(yǎng)。應(yīng)根據(jù)建筑實(shí)際所需負(fù)荷調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行措施，保證系統(tǒng)處于高效率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)暖通系統(tǒng)的節(jié)能減排。而在實(shí)際的項目管理中，大多數(shù)企業(yè)沒有配備專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，導(dǎo)致系統(tǒng)的負(fù)荷狀態(tài)和系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)無法得到監(jiān)督。

3 優(yōu)化設(shè)計方案，促進(jìn)空調(diào)節(jié)能減排

3.1 建筑與建筑熱工設(shè)計的節(jié)能措施

建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)以被動節(jié)能為主，主動節(jié)能為輔的設(shè)計原則。據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，在保證室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，提高建筑設(shè)備及系統(tǒng)的能源利用效率，利用可再生能源，降低建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗；建筑平面布置時應(yīng)有利于自然通風(fēng)和冬季日照。冷熱源機(jī)房盡量靠近冷熱負(fù)荷中心位置，減少能源供應(yīng)輸送距離。減小屋面、外墻及外窗等維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。采用可開啟的外窗進(jìn)行自然通風(fēng)。建筑外門設(shè)置門斗、雙層外門或增加保溫隔熱措施等措施以減少冷風(fēng)滲透，減少建筑的能耗。建筑中庭采用自然通風(fēng)來降溫。

3.2 供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)的節(jié)能措施

(1)空調(diào)冷熱負(fù)荷是確定空調(diào)方案的首要基礎(chǔ)資料，通風(fēng)空調(diào)設(shè)計中首先需詳細(xì)計算建筑最大負(fù)荷，同時需了解全年空調(diào)負(fù)荷動態(tài)分布情況。

(2)冷源及熱源的確定應(yīng)根據(jù)建筑規(guī)模、用途、建設(shè)地點(diǎn)的能源條件、結(jié)構(gòu)、價格以及國家節(jié)能減排和環(huán)保政策的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析后，合理確定通風(fēng)、供暖及空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)。常見的冷熱源系統(tǒng)主要有：①電制冷冷水機(jī)組+鍋爐(市政熱網(wǎng))方式。該系統(tǒng)較為常規(guī)，初投資省、效率高、系統(tǒng)成熟等優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣；②有可供利用的廢熱或工業(yè)余熱作為熱源，利用高溫廢熱時選用吸收式冷水機(jī)組；③利用淺層地能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源，常見系統(tǒng)包括利用地表水或地下水地源熱泵系統(tǒng)及空氣源熱泵系統(tǒng)；④在高溫干燥地區(qū)可采用間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源；⑤天然氣供應(yīng)充足的地區(qū)，冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源綜合利用效率高且經(jīng)濟(jì)合理時，可采用分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)；⑥內(nèi)區(qū)常年需要供冷的建筑，外區(qū)需供冷、供熱的建筑，可采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)供冷、供熱；⑦峰谷電價差較大的地區(qū)，可采用蓄能系統(tǒng)供冷、供熱。

冷熱源設(shè)備需選用高效率設(shè)備，其主要評價指標(biāo)為：冷水機(jī)組的性能系數(shù)(COP)、機(jī)組的綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)(IPLV)、鍋爐的熱效率等參數(shù)需滿足相應(yīng)的國家規(guī)范要求。不得選用已經(jīng)淘汰的設(shè)備。

3.3 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的輸配系統(tǒng)的節(jié)能措施

(1)根據(jù)集中供暖系統(tǒng)電輸熱比(EHR-h)、空調(diào)冷(熱)水系統(tǒng)耗電輸冷(熱)比[ECCH)R-a]、風(fēng)道系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率(W s)、空調(diào)系統(tǒng)的電冷源綜合制冷性能系數(shù)(SCOP)指標(biāo)要求選用循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)?？赏ㄟ^風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵變頻、提高供回水溫差及送風(fēng)溫差等措施減少水泵及風(fēng)機(jī)的流量，降低系統(tǒng)阻力，以降低水泵和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率。

(2)通過詳細(xì)的水力計算，合理確定系統(tǒng)的布置。以保證各支路水力平衡，根據(jù)水力平衡要求可設(shè)置相應(yīng)的水力平衡裝置，如果各支路阻力相差加大時，可采用二級泵系統(tǒng)，根據(jù)每個支路的阻力情況配置相應(yīng)的揚(yáng)程二級變頻泵。

(3)空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷占房間總負(fù)荷比例較高，有的房間甚至高達(dá)40%以上。在人員密度相對較大且變化較大的房間(會議室、多功能廳等)，宜設(shè)置室內(nèi)CO2濃度檢測控制系統(tǒng)進(jìn)行新風(fēng)量控制。

(4)對于進(jìn)深較大的房間(大于6 m以上)，內(nèi)區(qū)需常年供冷，可將房間的內(nèi)區(qū)、外區(qū)分別劃分獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，內(nèi)區(qū)空調(diào)系統(tǒng)常年供冷，外區(qū)空調(diào)系統(tǒng)冬季供暖，夏季供冷。

(5)設(shè)有集中排風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)通過空氣-空氣能量回收裝置回收排風(fēng)系統(tǒng)的能量。

(6)全空氣系統(tǒng)設(shè)計中需滿足采用全新風(fēng)運(yùn)行的條件。集中新風(fēng)機(jī)組可滿足過渡季節(jié)加大新風(fēng)量運(yùn)行的條件。

(7)管道和設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)保溫保冷的絕熱措施，避免產(chǎn)生冷、熱橋的措施，以減少能源的損失。

4 監(jiān)測、控制與計量

為降低運(yùn)行能耗，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行必要的監(jiān)測及控制，一般采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)。

(1)為加強(qiáng)建筑用能的量化管理，減少水系統(tǒng)的“跑冒滴漏”現(xiàn)象。鍋爐房、換熱機(jī)房和制冷機(jī)房應(yīng)進(jìn)行能量計量，能量計量應(yīng)包括下列內(nèi)容：燃料的消耗量；制冷機(jī)的耗電量；集中供熱系統(tǒng)的供熱量；補(bǔ)水量。采用區(qū)域性冷源和熱源時，在每棟公共建筑的冷源和熱源入口處，設(shè)置能量計量裝置。

(2)為便于運(yùn)行管理，制冷機(jī)房、鍋爐房和換熱機(jī)房設(shè)置供熱量自動控制裝置及機(jī)房群控系統(tǒng)。根據(jù)室外溫度調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)及供回水溫度。

(4)供暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置室溫調(diào)控裝置，實(shí)現(xiàn)房間按需供熱、行為節(jié)能的要求。

(5)全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置自動控制系統(tǒng)，滿足過渡季節(jié)采用全新風(fēng)運(yùn)行；集中新風(fēng)機(jī)組過渡季節(jié)加大新風(fēng)量運(yùn)行，風(fēng)機(jī)變頻等措施。

5 結(jié)論

空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排設(shè)計方案能夠降低建筑整體的能源消耗，這是與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活及可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)的。完善的空調(diào)節(jié)能方案可實(shí)現(xiàn)能耗降低，以及實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排目標(biāo)，為符合國家政策、滿足項目需求奠定基礎(chǔ)。