楼宇暖通空调系统现状及节能措施王磊

楼宇暖通空调系统现状及节能措施王磊

王磊

辛集市东城建筑有限公司河北辛集052360

摘要：在改革开放以来，建筑行业在我国得到了快速的发展，对楼宇建筑暖通空调系统的能耗现状进行详细归纳总结后，对建筑楼宇暖通空调系统的节能降耗措施进行了详细分析研究，尤其对太阳能空调节能技术和冰蓄冷空调节能技术两种楼宇暖通空调系统节能新兴技术的工作原理进行了详细分析研究。

关键词：高层楼宇建筑；暖通空调系统；现状；节能措施

引言

暖通空调系统作为高层楼宇建筑的一部分，在现代建筑行业中得到了广泛应用。暖通空调能够快速调节楼宇内的室温和空气湿度，其通风系统还可以根据实际需要进行抽送风，加快楼宇内空气循环。现代设计将暖通空调的功能与各种新型技术进行融合，暖通空调系统在安装前需要经过设计人员与工程师的规划，再根据楼宇建筑的规模选取合适的规格。暖通空调系统的节能设计必须与先进科技相适应、相协调，不仅要考虑各类节能技术的引进，而且要结合新型建筑材料的开发情况、现代建筑行业发展状况，从楼宇建筑整体节能的角度，对空调系统进行设计。另外，暖通空调系统的节能设计必须考虑季节因素的影响，将用电高峰期电能供应量和电能质量纳入考虑范围。

1楼宇暖通空调系统能耗现状

随着城市内高层楼宇建筑数量的增加，暖通空调系统作为性能最全面的室温、空气湿度和气体循环调节系统，已经成为现代建筑物必不可少的组成部分。随着我国现代化建设进程的推进，城市内可用面积相对减少，高层楼宇建筑将成为未来城市最主要的建筑类型。统计数据显示，自2015年起我国已经成为继美、日两国之后全球第三大空调使用国，楼宇建筑内暖通空调系统的使用量占世界市场份额的10%以上。我国城市楼宇建筑内空调系统基本以电力驱动，每年单独居民楼内空调所耗电力资源约为3千万KW•h。另外，大型商厦、商业写字楼、公共建筑内的空调系统每年能耗也在迅速增加。目前我国大部分正在使用的高层楼宇因受当时建筑材料和建造技术的限制多采用中央空调系统，其能耗普遍较高。另外，空调系统的使用时间较为集中，受季节性影响较大，给供配电系统带来很大压力：夏季空调使用量急剧增加，电网常常过负荷运载，供电质量明显下降；冬季空调使用量减少，电网负荷量下降，又会导致大量电能浪费和电力设施闲置。电力部门披露的数据资料显示，近几年在每年用电高峰时高层楼宇建筑内空调系统满负荷运行所耗电量远超地区内电力供应能力，约占全年总供能的68%。但在用电低谷期，85%以上的配电设施处于低负荷运行或闲置状态，造成电力资源的极大浪费。为缓解城市供电压力，减少资源浪费，我国建筑行业逐渐重视对节能减排技术的引进和研究。暖通空调系统作为高层楼宇建筑内高耗能项目，已经成为现代建筑行业研究和改造的重点内容。我国初期暖通空调系统多借助定流量的水力系统调节温度，能耗较大。随着各类新型技术的发展和引入，变流量水力系统、变风量系统等逐渐进入现代暖通空调系统之中，在很大程度上降低了暖通空调系统日常运行过程中的能耗。如果从长远角度考虑，暖通空调系统以其超高的社会利用率和全面的功能性，必然会作为高层建筑物的组成部分而长久存在，其节能降耗技术必然会成为未来建筑行业研究的重点方向。

2楼宇暖通空调节能降耗技术措施

2.1太阳能空调节能技术

太阳能空调系统是建筑暖通空调系统中的廉价清洁能源转换系统，是以太阳能作为直接能源载体的节能环保系统。据一些文献统计资料表明，我国广阔的国土面积大约有70%以上具备非常良好的太阳能收集转换性能水平，且日平均照量可以高达6.0GJ/（m2.a），也就是说在建筑暖通空调系统设计过程中，合理结合楼宇建筑建设的实际情况，设计出满足建筑暖通空调系统需求的完善合理太阳能空调系统。利用清洁可再生的太阳能资源，在一定程度上可以缓解我国建筑暖通空调系统能源浪费严重、能源紧张问题。多层居民楼宇建筑中，太阳能空调系统主要具备夏季制冷、冬季供暖、全年不间断供应热水等功能，其具体的逻辑工作原理如图1所示：从图1可知，太阳能空调系统在夏季时，主要通过两级式制冷机向空调用户提供冷源；在冬季时通过太阳能集热器通过相应管道供给热水用户热源。多层居民楼宇建筑太阳能空调系统在正常运行时，首先通过太阳能采集板将太阳能捕获，然后将能源通过冷媒水、冷却水等不同能量媒介载体，完成夏季制冷、冬季供暖等功能任务。由于太阳能空调系统是一门新兴的高新技术，整个系统内部控制较为复杂，加上整套太阳能空调系统的一次性投资额度较大，市场上已有的集制冷、供热、以及全年供应热水的一体化智能太阳能空调系统，大多设计应用在综合投资额度较大的公共大型建筑物中，而对于像城市多层居民楼宇建筑而言，在设计过程中大多根据工程实际情况和综合投资水平，设计出只具备供热功能的太阳能空调系统，其综合制冷效果在技术和经济性等方面均不是很优越，还需要结合多层建筑楼宇的功能特性作进一步加深研究，从而保证整个楼宇建筑太阳能空调系统具备高效的技术经济性能水平，推动整个建筑节能高效稳定进行。

2.2冰蓄冷空调节能技术

高层楼宇建筑中广泛采用冰蓄冷空调系统，主要是利用水-冰-水转换变成中伴随着热量迁移的功能特性，尽可能利用夜间电力负荷低谷区的廉价电能资源，让制冷机在最优工况条件下运转制冰，将楼宇制冷空调系统所需全部或部分冷源以潜热形式储存于固态或结晶状冰体中，这样当空调系统出现过负荷工况时，冰就会自动吸收相应热量融化，以低温能量水提供空调系统运转所需的冷源，从而实现将低谷电能资源向高峰电能资源转换的目的，达到电能能源的充分利用，提高空调制冷设备的综合利用率。冰蓄冷空调电气节能技术主要包括以下优点：①有利于电网峰谷电力负荷调节，减缓电厂和供配电设施的供电压力；②利用冰蓄能技术，在空调过负荷期间，将冷量水提供给制冷主机，从而减少了制冷主机容量，同时减少空调系统相应的配套系统增容费用，减少了空调系统综合投资；③将低谷期的电能资源有效储存起来，利用电网峰谷荷电价差额，降低空调系统在高峰期的电能消耗，减少了高层楼宇建筑的空调运行费用；④冷冻水温度可以降到1-4℃，从而实现了高层楼宇大温差、低温送风空调系统的构造，同时节省了水、风输送系统的综合投资和系统能耗；⑤冰蓄冷空调相对湿度较低，空调制冷品质得到有效提高，可有效防止常规中央空调综合症，增强空调系统的人性化服务水平；⑥冰蓄冷空调系统为高层楼宇空调系统提供了一个应急冷源，从而提高了空调系统的运行可靠性；⑦冰蓄冷空调冷量全年均按一对一配置，系统电能资源综合利用率较高，节约空调系统综合能耗经济效益十分明显。冰蓄冷空调节能技术是高层楼宇建筑削峰填谷、缓解供配电系统电能供应压力和新增用电点矛盾的有效解决节能降耗解决途径，在建筑节能领域具有非常广泛的应用前景，有效推动着建筑节能工作的顺利开展。

结语

暖通空调系统节能降耗水平是现代楼宇建筑设计需要关注的重点。在进行方案设计时，不仅要结合楼宇建筑的地理位置、施工进度、后期运行等情况尽量提升节能效果，而且要积极引入新型节能技术，改善楼宇建筑供能结构，努力建立科学完善的新型暖通空调系统。在保证暖通空调系统运行的安全性和稳定性前提下，最大程度降低运行成本，提高楼宇建筑居民的综合生活质量。

参考文献：

[1]王鹏，张鸿波.阐述建筑暖通空调工程的节能减排设计[J].科技致富向导，2013（14）：224.

[2]王卓然，盛宏.浅谈建筑暖通空调工程的节能减排设计[J].黑龙江科技信息，2013（28）：218.