张　艳

(山西省建筑设计研究院，山西 太原　030013)



对建筑暖通空调系统几项节能设计措施的分析

张艳

(山西省建筑设计研究院，山西 太原030013)

以建筑暖通空调系统节能设计为出发点，介绍了室内设计参数、冷热负荷及冷热源的选择计算原则，并阐述了采暖系统、空调水系统与风系统的设计方法，从而达到节能降耗的目的。

暖通空调系统，冷热源，采暖系统，节能

在进行暖通空调系统的设计工作过程中,通过采取相应的节能措施来降低能耗,避免对环境造成较大的干扰,这不仅有利于节能降耗,也是保护环境的必然要求。

1　室内设计参数的合理选择

建筑暖通空调系统的节能情况不仅受到建筑物所在地区的气候等室外设计参数的影响，还受制于室内设计温度、湿度和新风量的选择。对空调系统而言，其室内设计参数主要考虑温度和湿度，这两者也是衡量空调系统节能性能的重要指标，因此，这需要对室内的温度和湿度做一番统计和计算，以确定一个合理的区间，使之满足夏季温度和湿度不得过低而冬季不得过高的要求。在新风量确定时，首先要满足卫生和生产的要求，在此基础上，还应使之满足节能降耗的要求。

2　冷热负荷计算

冷热负荷会对暖通空调系统的设计造成较大的影响，具体主要表现在冷热源容量设计、水泵配置设计、冷热输送配管的尺寸设计、末端设备的选型设计等方面。因此，为保证良好的暖通空调系统设计效果，应首先将冷热负荷计算工作做好，以为各个环节设计提供相应的数据支持，进而实现空调系统的节能降耗目的。在方案设计和初步设计阶段由于缺乏详细具体的工程设计数据，因此进行冷热负荷计算时应选择合理的计算方式，要有一定的设计经验作为参考，最后，结合建筑工程面积冷热负荷统计值，并进行统计分析回归计算，从而将计算结果作为空调系统设计的参考值。

3　冷热源的合理选择

在选择冷热源的问题上，宜优先采用集中设置冷水机组或者集中设置供热、换热设备的方法。在选择机组设备过程中，必须综合考虑以下几方面建筑因素：一是具体规模；二是功能特征；三是建筑物所在地的能源结构价格政策；四是相关的环保规定。同时，在具体的机组确定过程中，要结合建筑物所在地的具体实际，主要有以下几种确定原则：

1)若建筑物周围存在热力发电厂，则可优先采取热电厂余热供热的措施，若供冷条件充分，亦可对其进行适当利用。

2)若建筑物周围区域存在区域供热情况，则可优先将之作为建筑暖通空调系统的热源。

3)若建筑物周围存在较充足的天然气供应，为实现冷热源的稳定性，提高能源的利用率，则宜采用分布式燃气冷热电三联供系统。

4)若建筑物周围水资源和地热资源丰富，则可通过水源热泵来达到供冷、供热的目的。

冷水或热泵机组两项重要的指标就是单台容量和机组数量，这两个指标的确定主要考虑的因素是全年空调负荷的变化情况，这样可同时满足满负荷运行情况下和平时部分负荷运行情况下的要求。对于设计冷负荷大于528 kW以上的公共建筑，机组设置不宜少于2台，可达到经济运行的目的。若建筑物内区在冬季或过渡季节仍存在供冷需求，首先应对其进行技术分析，并综合考虑其经济合理性，当技术可行且经济合理时，则可通过冷却塔来提供空调冷水；若建筑物全年均有空气调节的要求，且房间与周围环境存在较大的负荷差异，供热和供冷情况同时存在，且持续时间较长，则应在确定技术可行和经济性合理的基础上，通过水环热泵空调系统来实现供冷和供热。

4　采暖系统的合理设计

采暖系统的节能设计主要考虑以下三点：

1)保证各个房间的室内温度能独立调控；

2)便于实现分户热量分摊的功能；

3)管路系统的设计尽可能简单使管材消耗量尽量少，这样不仅可实现操作上的便利，还能进一步节省暖通空调系统的初投资。

建筑暖通空调采暖系统设计方式多种多样，各方式的应用应结合建筑物的实际情况来确定。对于散热器系统：双管系统可实现变流量，利于节能，因此推荐采用；采用单管系统时，应在每组散热器的进出水支管之间设置跨越管，实现室温调控功能。公共建筑经常分区销售或出租给不同单位使用，所以在设计时应充分考虑实现分区热量计量的可能性。

5　空调水系统的合理设计

5.1空调冷冻水系统的合理设计

空调冷冻水的设计要以建筑工程具体的实际要求和一定的节能降耗标准为依据。在设计空调的冷冻水系统时,可通过以下几种措施来降低能耗:

1)优先考虑闭式循环系统，不仅可以降低静水力所需要的输送能耗,还能减少管道及设备的腐蚀,从而延长空调系统的使用寿命。

2)整个建筑物中有些区域需要全年供应冷水,而有些区域需要交替供应冷热水,此时可以采用分区两管制水系统；如果全年冷热工况的交替比较频繁,或者需要同时供冷供热,此时最好采用四管制水系统。

3)在满足室内设计温度的前提下, 适当提高冷冻水的供水温度,可以提高制冷机的蒸发温度,从而降低其单位制冷能耗量。

4)适当加大冷冻水供回水的温度差,可以降低循环水泵的运行流量,从而降低输送能耗。

5)若工程规模不大,或者各环路负荷特性及压力损失的差异较小,宜采用冷源侧和负荷侧均变流量的一次泵变流量系统(一次泵应采用变频调速泵),且应在总供回水管之间设旁通管及由压差控制的旁通电动调节阀。若系统规模较大，水流阻力较高，且各环路负荷特性或阻力特性相差悬殊(差额大于50 kPa)时宜采用二次泵变流量系统(二次泵应采用变频调速泵),这样可以降低能耗。变流量系统中末端设备的回水管上应设置电动调节阀。

6)空调冷(热)水系统的耗电输冷(热)比应满足相关节能规范中的要求。

5.2空调冷却水系统的合理设计

空调冷却水系统的设计主要考虑冷却塔这个重要环节，主要考虑以下三点：1)冷却塔对布置环境有一定的要求，一般以布置在环境清洁、通风良好、无高温源之处为宜，这样才能尽可能保证达到其冷却效率。2)如果在建筑物中使用多个冷却塔，每一冷却塔之间的连接应保证连通，冷却塔之间的连接可以通过连接管道或共用一个连通水槽实现连通，这样可保证各冷却塔补水和溢水的均匀性，从而减少了冷却水的浪费。在连通管的选择上，一般比总回水管的管径大一号为宜，同时还应采用管顶平接来实现连通管与各塔出水管之间的连接。3)由于冷水机组对冷却水具有重要的低温保护作用，因此，应确定合理的冷却水混合温度，为实现这一目的，具体措施为：通过在冷却塔总供水管和总回水管之间设置旁通管，并采用电动两通调节阀或三通调节阀对冷却水进行控制。在出水中设置温度传感器，以控制风机的运转，节约电能。

6　风系统的合理设计

通风系统和空调风系统的风量大于10 000 m3/h时，风道系统单位风量耗功率应满足相关节能规范中的要求。

6.1通风系统的合理设计

1)若建筑物中有人员长期停留且不设置集中新风、排风系统的空调房间(如设置分体式或多联机空调的房间)，宜采取安装带热回收功能的双向换气装置(如新风换气机)的措施，可以从排风中回收50%以上的冷热量，达到节能的目的。

2)空调系统中处理新风所需的能耗占建筑空调系统总能耗的比例很大，为了节约能耗，经技术经济比较合理后，宜设空气热回收装置回收空调排风中的冷热量，用来预热和预冷新风。在进行技术经济比较时，应充分考虑当地室外气象条件、系统使用时间等多种因素，若系统回收期太长，则不宜采用空气热回收装置。

6.2空调风系统的合理设计

1)空调系统新风量的大小会受到以下因素的影响：一是能耗；二是初期投资；三是运行费用；四是人员健康。此外，在人口密度较大的房间,应当根据房间内二氧化碳浓度的检测值对新风需求进行控制，使二氧化碳含量符合相关卫生标准规定。

2)若建筑空间高度在10 m以上且体积超过10 000 m3，则宜采用分层空调系统。这样在夏季可产生良好的节能效果，也能减少初期投资。

一些高大空间的民用建筑中,地面以上2 m～3 m左右为舒适区域，采用分层空调可有效控制这一区域内的空气参数，使之处于正常的范围内，3 m以上的空间则无法保证。

采用分层空调应注意这样一个问题，在冬季，由于热空气不断上浮，建筑物顶部温度较高，有时甚至会比底层的温度高，这种情况下节能效果非常差。因此，为解决这一问题，在冬季常见的措施主要有以下两种：第一，设置室内机械循环系统, 将上部过热的空气送至下部以达到顶部空气向下流动的目的；第二，采用地板辐射或地板送风供暖系统。

3)在同一空调风系统中，各空调区的冷热负荷存在较大的差异同时也会产生较大的变化；部分负荷会持续较长的运行时间；各空调区对温度的需求不一致且需要分别进行控制；或建筑物内区需要全年供冷风的情况下，最好通过变风量空调系统来实现上述目的。变风量空调系统是以调节各房间空调送风量为基础的，风量的调节是以建筑物内的负荷变化规律为依据的，此外，这种空调系统在确定系统总风量时还可以考虑相应的同时使用系数，因此，可以大大减少风机的容量及运行能耗，节能效果较好。

7　结语

建筑暖通空调系统在设计方面的节能措施还有很多，应结合建筑物的实际情况和周围环境等进行具体设计，才能实现较好的节能效果。每一位暖通空调设计人员应充满社会责任感，做好以节能为核心的暖通空调设计，为国家节约能源贡献自己的力量。

[1]沈彦辉,王磊,陈谦.公共建筑暖通空调系统节能设计措施浅谈[J].科技资讯,2010(19):86-87.

[2]李晓云,张伟.浅谈暖通空调系统的节能问题[J].山西建筑,2007，33(36):241-242.

Analysis on energy-saving design measures of building HVAC system

Zhang Yan

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

Taking the energy saving design of building HVAC system as the starting point, the paper introduces the selecting and calculating principles of indoor design parameters, cooling-heating load and cooling-heating source, and describes the design methods of heating system, air-conditioning water system and wind system, so as to achieve the goal of saving energy and reducing consumption.

HVAC system, cooling-heating source, heating system, energy saving

1009-6825(2016)19-0183-02

2016-04-25

张艳(1982- )，女，工程师

TU201.5

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