淺談高層建筑的空調(diào)節(jié)能設(shè)計

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)　節(jié)能　動力能耗

　　1　引言

　　近幾年來，隨著我國空調(diào)業(yè)迅速發(fā)展和空調(diào)的普遍使用，其能耗占我國總能耗的比重日益增大，并成為我國部分地區(qū)能源及電力供需矛盾的主要原因之一。今年夏天出現(xiàn)幾十年來罕見的炎熱天氣，使空調(diào)耗電量激增，許多大中城市電力供應(yīng)緊張，甚至出現(xiàn)了“拉閘限電”的局面。因此，如何改善和提高空調(diào)系統(tǒng)運行效率，減少能耗，成為我國空調(diào)業(yè)發(fā)展一個急需解決的問題。在設(shè)計和應(yīng)用空調(diào)系統(tǒng)時要提高節(jié)能意識，充分合理運用各種節(jié)能方法與措施降低能耗，對緩解我國能源危機具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

　　2　高層建筑空調(diào)設(shè)計的節(jié)能措施

　　2.1　合理降低室內(nèi)溫濕度標(biāo)準(zhǔn)

　　從節(jié)能角度出發(fā)來確定室內(nèi)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)是節(jié)能的重要因素。空調(diào)系統(tǒng)耗能大小除與當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髤��?shù)、建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室內(nèi)發(fā)熱散濕量有直接關(guān)系外，室內(nèi)設(shè)計溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)也是直接影響冷負(fù)荷大小的重要因素。在保證人體健康與舒適性的前提下，夏季室溫每升高1℃，節(jié)省的冷負(fù)荷是很可觀的。

　　從外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱基本計算公式中可看出：在原室內(nèi)設(shè)計溫度時外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量為Q1＝FK△t1kW／h，若改變室內(nèi)設(shè)計溫度后，外圍結(jié)構(gòu)的傳熱量為Q2＝FK△t2kW／h，將以上兩個情況進(jìn)行比較，則Q2：Q1＝△t2：△t1，得Q2＝（△t2／△t1）Q1。

　　因此，從節(jié)能角度考慮，當(dāng)前總趨勢是各國都在修訂過去偏高的室內(nèi)溫濕度標(biāo)準(zhǔn)。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局認(rèn)為把夏季設(shè)定溫度從24℃改為26.7℃，約可節(jié)約能量15％，冬季設(shè)定溫度從24.4—26.7℃，改為21—22℃，約可節(jié)能18％�？梢�，為降低能耗，在滿足生產(chǎn)要求和人體健康的情況下，空調(diào)房間室內(nèi)溫濕度基數(shù)，夏季應(yīng)盡可能提高，冬季應(yīng)盡可能降低。

　　2.2　控制與正確利用室外新風(fēng)量

　　控制與正確利用室外新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。

　　對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調(diào)房間，室外新風(fēng)量越大，系統(tǒng)能耗越大�？照{(diào)系統(tǒng)冬夏取用的最小新風(fēng)量，是根據(jù)人體衛(wèi)生條件要求，用于稀釋有害物、補償局部排風(fēng)，保證空調(diào)房間一定正壓值而制定的。我國在《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中，根據(jù)房間用途不同、吸煙情況不同，改變過去全用每人每小時30m3新風(fēng)的規(guī)定，而提出了既合理又節(jié)能的數(shù)值。

　　為將系統(tǒng)中的新風(fēng)量減少到最少程度，應(yīng)當(dāng)禁止在空調(diào)環(huán)境內(nèi)吸煙。當(dāng)吸煙者按正常速度吸煙時，從吸煙者自身并伴隨其動作而發(fā)生的平均CO2氣體發(fā)生量幾乎是非吸煙者的一倍［2］。為保障非吸煙者和吸煙者的健康，在不得不允許吸煙的場合，空調(diào)系統(tǒng)要增加很多新風(fēng)量。所以在空調(diào)房間內(nèi)應(yīng)盡量做到不吸煙。

　　此外，冬季和過渡季節(jié)，對于那些室內(nèi)周邊負(fù)荷影響小而內(nèi)區(qū)發(fā)熱量較大的建筑，如大商店、會堂、劇場等，室內(nèi)需供冷風(fēng)。要充分利用室外新風(fēng)具有的冷量，可全部引入室外新風(fēng)，推遲人工冷源使用時間，減少人工冷源的能耗。

　　2.3　減少輸送系統(tǒng)的動力能耗

　　動力耗能是空調(diào)系統(tǒng)總耗能的兩大部分之一，主要指系統(tǒng)運行中風(fēng)機和水泵所耗的電能。從風(fēng)機和水泵的軸功率計算公式N＝qvp／η知道，要減少功耗可從3個方面來考慮，減少流量、降低系統(tǒng)阻力和提高風(fēng)機、水泵的效率。在工程實踐中可采納以下措施。

　　2.3.1　采用大溫差的供回水（或送回風(fēng)）

　　如果系統(tǒng)時輸送冷熱能用的水（或空氣）的供回水（或送回風(fēng)）溫差采用較大值，當(dāng)它與原溫差的比值為m時，采用大溫差時的流量將為原流量的1／m3。由此而見，采用大溫差的節(jié)能是明顯的。設(shè)計時，在考慮滿足空調(diào)精度、人員舒適和工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能加大送風(fēng)溫差和供回水溫差，但供回水之間的溫差不超過8℃。

　　2.3.2　選用低流速

　　由于水泵和風(fēng)機所需的功耗大致與管路系統(tǒng)中流速的平方成正比關(guān)系，因此，要取得節(jié)能的運行效果，在設(shè)計和運行時盡量采用低流速。而且，干管中采用低流速還有利于系統(tǒng)的水力工況的穩(wěn)定性。

　　2.3.3　采用輸送效率高的載能介質(zhì)

　　一般情況下，用水輸送冷熱能的耗能量比用空氣輸送的要小，并且輸送相同冷熱能所用水管的管徑比風(fēng)管小得多，所占用的建筑空間也小很多。

　　2.3.4　采用變風(fēng)量（VAV）空調(diào)方式和變水量（VWV）空調(diào)系統(tǒng)

　　對一些負(fù)荷變化和人員流動較大的而開間又較多的公共場所，如對于大、中型高層建筑中的商場、多功能廳、卡拉OK等，采用定溫度、變風(fēng)量空調(diào)方式，使送風(fēng)量隨室內(nèi)負(fù)荷的增減而變化，并且因無再熱損失和非峰值負(fù)荷時送風(fēng)量減少而節(jié)省動力消耗。根據(jù)粗略測定，當(dāng)風(fēng)量是滿負(fù)荷設(shè)計風(fēng)量的50％時，運行電流約減少26.5％，因而全年的送風(fēng)動力比定風(fēng)量方式小得多，加上沒有冷、熱抵消，節(jié)能效果好。

　　2.4　高效節(jié)能模塊化風(fēng)冷變頻中央空調(diào)系統(tǒng)（SMV）

　　SMV系統(tǒng)是近年來很多地區(qū)采用的一種高效節(jié)能系統(tǒng)，在大中型民用建筑中取得了良好的制冷和節(jié)能效果。SMV系統(tǒng)的典型配置為：模塊化風(fēng)冷機組、空氣處理機組、風(fēng)機盤管機組、中央監(jiān)控及變頻組件，其中模塊化風(fēng)冷機組是由幾個相互獨立的主機以模塊化結(jié)構(gòu)組成。模塊化中央空調(diào)采用智能啟�？刂品绞�，充分平衡各模塊機組的工作時間，避免某一機組因長期工作而縮短壽命。

　　2.5　應(yīng)用蓄冷技術(shù)

　　蓄冷技術(shù)是90年代以來在國內(nèi)興起的一項綜合技術(shù)。蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是空調(diào)冷源設(shè)備在負(fù)荷低谷或零值（空調(diào)系統(tǒng)末端停止使用）時滿負(fù)荷運行，將多余的冷量以某種方式蓄存起來，在負(fù)荷增大時調(diào)用。從能耗來講，蓄冷空調(diào)系統(tǒng)本身并不節(jié)電，甚至可以講是一個更耗電的系統(tǒng)，但我國目前正大力推行“分時電價”政策，空調(diào)負(fù)荷低谷或零值時刻，也是電價最低的時間段，用廉價的電力來獲取同等的冷量，不僅可降低運行費用，獲取相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，同時可均衡電網(wǎng)負(fù)荷，達(dá)到“削峰補谷”目的，有利于整個社會的優(yōu)化資源配置。

　　3　結(jié)束語

　　本文介紹了高層建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的幾個節(jié)能措施，對如何改善與提高空調(diào)系統(tǒng)工作效率和減少能耗進(jìn)行了探討。在空調(diào)業(yè)發(fā)展的道路上，節(jié)能已成為空調(diào)設(shè)計的基本課題和方向之一�？照{(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、施工及管理人員在工程實踐中應(yīng)提高節(jié)能意識，將各種節(jié)能措施合理運用，綜合分析各種影響因素，選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 潘雨順.簡論高層建筑節(jié)能設(shè)計的主要途徑[J].節(jié)能,1995(11)

　　[2] 吳繼紅,李佐周.中央空調(diào)工程設(shè)計與施工[M].北京:高等教育出版社,1999

　　[3] 潘云鋼.高層民用建筑空調(diào)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999