導(dǎo)語(yǔ)：商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響因素和商業(yè)建筑的特點(diǎn)，以實(shí)際商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能改造為例，從減少冷熱負(fù)荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風(fēng)機(jī)電耗、改進(jìn)氣流組織、改善控制七個(gè)方面分析了商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能的具體技術(shù)措施和實(shí)施辦法。

1概述

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，商用建筑（寫字樓、賓館飯店、大中型商場(chǎng)等）大量興建，1997年全國(guó)房屋建筑竣工面積達(dá)62244萬(wàn)平方米，其中住宅占53.8%、商業(yè)建筑占25.4%[2]。目前國(guó)內(nèi)興建的采用中央空調(diào)的商用建筑普遍存在著高能耗的問(wèn)題，例如清華大學(xué)在1998年對(duì)北京市的十家營(yíng)業(yè)較好的大商場(chǎng)進(jìn)行了全面的測(cè)試和統(tǒng)計(jì)，這些商場(chǎng)的全年運(yùn)行能耗平均大約是188kwh/m2.a，而氣候條件大致相當(dāng)?shù)娜毡镜耐惤ㄖ钠骄昴芎拇蠹s是135kwh/m2.a，也就是說(shuō)北京市的商場(chǎng)的能耗要比日本高出將近40％。空調(diào)能耗是商業(yè)建筑的能耗的主要部分，占總能耗的50～60％。初步估計(jì)目前全國(guó)商用中央空調(diào)用電量為400萬(wàn)～450萬(wàn)kW。按重慶和上海的統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)用電量已分別占全市總用電量的23％和31.1%[3]，給各城市的供配電帶來(lái)了沉重的壓力。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，能源供應(yīng)會(huì)更加緊張，將會(huì)導(dǎo)致影響經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。一般中央空調(diào)能耗約占整個(gè)建筑總能耗的50％左右，對(duì)于商場(chǎng)和綜合大樓可能要高達(dá)60％以上，因此節(jié)約商業(yè)建筑空調(diào)能耗是刻不容緩的。

空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要有兩個(gè)方面，一方面是為了供給空氣處理設(shè)備冷量和熱量的冷熱源能耗，如壓縮式制冷機(jī)耗電，吸收式制冷機(jī)耗蒸汽或燃?xì)猓仩t耗煤、燃油、燃?xì)饣螂姷龋涣硪环矫媸菫榱私o房間送風(fēng)和輸送空調(diào)循環(huán)水，風(fēng)機(jī)和水泵所消耗的電能。

冷熱源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供熱量決定，建筑物的空調(diào)需冷量和需熱量的影響因素有室外氣象參數(shù)（如室外空氣溫度、空氣濕度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等），室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，外墻門窗的傳熱特性，室內(nèi)人員、照明、設(shè)備的散熱、散濕狀況以及新風(fēng)量的多少等。風(fēng)機(jī)、水泵的輸送能耗受所輸送的空氣量、水量和水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)的輸送阻力影響，風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)的流量和阻力的影響因素有系統(tǒng)型式、送風(fēng)溫差、供回水溫差、送風(fēng)和送水流速、空氣處理設(shè)備和冷熱源設(shè)備的阻力和效率等。針對(duì)上述影響因素和商業(yè)建筑的特點(diǎn)，商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能的技術(shù)措施可歸納為七個(gè)方面：減少冷熱負(fù)荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風(fēng)機(jī)電耗、改進(jìn)氣流組織、改善控制。

2減少冷熱負(fù)荷

冷熱負(fù)荷是空調(diào)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵以及給房間送冷、送熱的空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等規(guī)格型號(hào)的選擇都是以冷熱負(fù)荷為依據(jù)的。如果能減少建筑的冷熱負(fù)荷，不僅可以減小制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等的型號(hào)，降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資，而且這些設(shè)備型號(hào)減小后，所需的配電功率也會(huì)減少，這會(huì)造成變配電設(shè)備初投資減少以及上述空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量減少，運(yùn)行費(fèi)用降低。所以減少冷熱負(fù)荷是商業(yè)建筑節(jié)能最根本的措施。減少冷熱負(fù)荷有以下一些具體措施：

2.1改善建筑的保溫隔熱性能

房間內(nèi)冷熱量的損失通過(guò)房間的墻體、門窗等傳遞出去的。改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負(fù)荷。改善建筑的保溫隔熱性能可以從以下幾個(gè)方面著手：

Ø確定合適的窗墻面積比例，不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕墻。

Ø合理設(shè)計(jì)窗戶遮陽(yáng)。

Ø充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗。

2.2選擇合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

商業(yè)建筑空調(diào)的主要目的是創(chuàng)造一個(gè)舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境，滿足人們辦公、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等的舒適及衛(wèi)生要求。美國(guó)供熱制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]（ASHRAEHandbook）的基礎(chǔ)篇里，給出了人體感覺(jué)舒適的室內(nèi)空氣參數(shù)區(qū)域，大約是空氣溫度13℃～23℃，空氣相對(duì)濕度20％～80％。

如果夏季設(shè)計(jì)溫度太低或冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度太高，都會(huì)增加建筑的冷熱負(fù)荷。在滿足舒適要求的條件下，要盡量提高夏季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，盡量降低冬季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，不要盲目追求夏季室內(nèi)空氣溫度過(guò)低、過(guò)干，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度過(guò)高。

2.3局部熱源就地排除

商業(yè)建筑中的有些房間，由于使用功能的需要，會(huì)在房間的局部產(chǎn)生較大的散熱量，例如廚房的灶臺(tái)、醫(yī)院消毒間的消毒柜、電話機(jī)房的交換機(jī)等。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮在發(fā)熱量比較大的局部熱源附近設(shè)置局部排風(fēng)，將設(shè)備散熱量直接排出室外，防止熱量散發(fā)到室內(nèi)，以減少夏季的冷負(fù)荷。但是在運(yùn)行中，這些排風(fēng)機(jī)可能沒(méi)有開(kāi)啟或者發(fā)生故障并得不到及時(shí)的更換和修理，那么這些局部熱源就會(huì)造成很大的冷負(fù)荷，浪費(fèi)冷量和破壞室內(nèi)熱環(huán)境。

2.4控制和正確使用室外新風(fēng)量

由于新風(fēng)負(fù)荷占建筑物總負(fù)荷的20～30％，控制和正確使用新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。下圖為北京某寫字樓典型工況的冷熱負(fù)荷各分項(xiàng)的比例：

圖3-1冷熱負(fù)荷分項(xiàng)比例

由于新風(fēng)負(fù)荷接近總負(fù)荷的1/3，所以要嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小。除了嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小之外，還要合理利用新風(fēng)。春秋季或冬季，有些房間仍需供冷，此時(shí)當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)的焓值時(shí)，可采用室外新風(fēng)為室內(nèi)降溫，可減少冷機(jī)的開(kāi)啟量，節(jié)省能耗。

減少新風(fēng)負(fù)荷應(yīng)從以下兩方面著手：

Ø不要隨意提高最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)

Ø杜絕非正常渠道引入新風(fēng)

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3提高冷源效率

評(píng)價(jià)冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)（COP，CoefficientOfPerformance），是指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅取決于被冷卻物的溫度T0’和冷卻劑溫度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系數(shù)越高[4]。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數(shù)就會(huì)較低，產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：

3.1降低冷卻水溫度

由于冷卻水溫度越低，冷機(jī)的制冷系數(shù)越高。下圖顯示了某離心壓縮制冷機(jī)的制冷效率與冷卻水溫度的變化關(guān)系：從右圖可以看出，冷卻水的供水溫度每上升1℃，冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強(qiáng)運(yùn)行管理，停止的冷卻塔的進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉，否則，來(lái)自停開(kāi)的冷卻塔的溫度較高的水使混合后的水溫提高，冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。冷卻塔使用一段時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)檢修，否則冷卻塔的效率會(huì)下降，不能充分地為冷卻水降溫。

3.2提高冷凍水溫度由于冷凍水溫度越高，冷機(jī)的制冷效率越高，右圖顯示了某冷機(jī)制冷系數(shù)與冷凍水供水溫度的關(guān)系。從圖中可看出，冷凍水供水溫度提高1℃，冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3％，所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。例如，不要設(shè)置過(guò)低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度；關(guān)閉停止運(yùn)行的冷機(jī)的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，經(jīng)過(guò)運(yùn)行中的冷機(jī)的水量較少，冷凍水溫度被冷機(jī)降低到過(guò)低的水平。

4利用自然冷源

由于建筑室內(nèi)的人員、照明燈光、電腦的設(shè)備的散熱量的影響，在春秋季當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，室內(nèi)空氣溫度仍然較高，仍需要供冷。尤其是沒(méi)有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間，即使在寒冷的冬季，由于室內(nèi)的散熱量沒(méi)有途徑散發(fā)到室外，室內(nèi)仍需供冷。此時(shí)如果開(kāi)啟冷機(jī)供冷，不僅由于此時(shí)冷負(fù)荷較小，冷機(jī)制冷系數(shù)較低、能耗大，而且極端不合理。

比較常見(jiàn)而且容易利用的自然冷源主要有兩種，一種是地下水，另一種是春秋季和冬季的室外冷空氣。由于地下水常年保持在18℃左右的溫度，所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調(diào)系統(tǒng)提供冷量，而且冬季還可以利用水源熱泵機(jī)組為空調(diào)系統(tǒng)提供熱量。第二種較好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空氣，此時(shí)室外空氣較低，可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。例如，北京春秋季的室外空氣濕球溫度一般低于15℃，冬季室外空氣濕球溫度一般低于0℃，這種溫度下的空氣是較好的冷源，可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。

室外冷空氣的利用有兩種方法：一是春秋季利用低溫室外空氣供冷，當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，可以直接將室外低溫空氣送至室內(nèi)，為室內(nèi)降溫。為了能實(shí)現(xiàn)在春秋季利用低溫室外空氣供冷，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)注意要有足夠的新風(fēng)道引入室外新風(fēng)。第二種方法是利用冷卻塔供冷，適合沒(méi)有足夠的新風(fēng)道為室內(nèi)送室外新風(fēng)。具體方法是春秋季利用冷卻塔將冷卻水溫度降低，再通過(guò)板式換熱器冷卻冷凍循環(huán)水，被降低了溫度的冷凍水送到末端的散冷設(shè)備，如風(fēng)機(jī)盤管、空調(diào)箱，將冷量送到各個(gè)需要供冷的房間。

此外，冬夏季利用全熱交換器回收冷熱量，也可起到很大的節(jié)能作用。為了保證室內(nèi)空氣足夠新鮮，滿足人們的舒適要求，空調(diào)系統(tǒng)需要從室外抽取一定量新鮮空氣送入室內(nèi)，同時(shí)將室內(nèi)污染物濃度較高的空氣排至室外。而這部分排風(fēng)的溫度、濕度參數(shù)是室內(nèi)的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)，冬季比室外空氣熱，夏季比室外空氣冷。通過(guò)全熱交換器，將排風(fēng)的冷熱量傳遞給新風(fēng)，可以回收排風(fēng)冷熱量的70～80％左右[5]，有明顯的節(jié)能作用。

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5減少水泵電耗

空調(diào)系統(tǒng)中的水泵不僅起著非常重要的作用，而且耗電量也非常大。下圖是對(duì)北京12家星級(jí)賓館空調(diào)水泵耗電量的調(diào)查結(jié)果：

圖3-4空調(diào)水泵耗電量比例

從上圖可以看出，空調(diào)水泵的耗電量占建筑總耗電量的8％～16％，占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的15％～30％，耗電量接近于全樓照明用的電量，所以水泵節(jié)能非常重要，節(jié)能潛力也比較大。減少空調(diào)水泵電耗可從以下幾個(gè)方面著手：

5.1冷卻水開(kāi)式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)

開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)中冷卻水泵的揚(yáng)程除了要克服冷卻水在管道中的流動(dòng)阻力外，還要提供將冷卻水從冷卻水池送至高位冷卻塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷卻水池，將從冷卻塔回來(lái)的水管直接接至冷卻水泵的入口，這種冷卻水系統(tǒng)成為閉式冷卻水系統(tǒng)，冷卻水泵就不需提供將冷卻水從制冷機(jī)提升到冷卻塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷卻水在管道中流動(dòng)的阻力，所以所需要的水泵揚(yáng)程要