暖通空调设计中存在的问题及解决办法

　　摘要：随着我国经济社会的发展，一方面，大量新建公共建筑中大型公共建筑的比例不断提高，另一方面既有公共建筑相继改造，由普通建筑升级为大型公共建筑。暖通空调方案设计是整个暖通空调系统生命周期中最为关键的一环,是后续工作顺利进行的重要保障。社会的进步，科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案在近几年来大量涌现。如何设计一套完美的、节能的、适用的中央空调系统，根据实际工作经验，对暖通空调设计方案应注意的一些问题进行粗浅的分析。

　　关键词：公共建筑;空调设计;节能;环保

　　Abstract: with the development of our country's economy and society, on the one hand, a lot of new public buildings the proportion of medium public building continues to improve, on the other hand has both public buildings have transformation, the common building upgrades for large-scale public buildings. Air conditioning schemes hvac system design is the whole life cycle of the most key ring, follow-up work is an important guarantee the smooth. The progress of the society, the rapid development of science and technology and energy saving and environmental protection requirement to improve the air conditioning in the field of new design in in recent years in a rash. How to design a set of perfect and energy saving, suitable central air conditioning system, according to the practical experience, the hvac design scheme should be pay attention to some problems are superficial analysis.

　　Key words: public buildings; Air conditioning design; Energy saving; Environmental protection

　　前言

　　一个好的建筑物暖通空调设计，需要达到适用、经济、美观三者俱备的实用效果。为达到此目标，在做设计时各工种必须相互配合好。配合好不仅是要互提资料，还有很重要的一点是相互了解。对暖通设计人员来讲，首先要了解清楚设计对象。一般说来以下几个问题首先要了解清楚，才好采取对策，即选用适合的方案和系统。

　　一、分析公共建筑中空调系统能耗高的原因

　　1、不合理的建筑设计与通风方式

　　在能耗较高的一些办公建筑和综合商厦等建筑中，由开窗通风、机械排风等造成的室内外通风换气形成的冷负荷会占到总冷负荷的50%以上。

　　2、不合理的系统和设备选型以及运行方式，导致空调系统效率过低。例如，由于设计不合理和缺少有效的调节手段，使冷机、水泵、风机长期在偏离高效点的状态下工作，导致其能源利用率不到其高效工况点工况的 50%;停止的冷机未能及时关闭水回路，使得相连接的循环水泵只能多台运行，水泵的能耗增加一倍;承担能量输送功能的风机水泵由于设计偏大，实际上长期小温差运行，使风机水泵能耗高于正常状况一倍或更多。

　　3、在运行维护过程中，由于没有直观的参考工具和正确的运行数据，运行维护人员判断系统设备是否处于正常状态多数靠经验或仅考电机是否运转来判断，这种方式存在很大的隐患，降低了系统运行可靠性。

　　4、在传统空调的新风设计中，一般只考虑了室内人员引起的污染，而忽视了室内污染物引起的污染。再加上有些地区室外的空气质量比室内的空气还要差，同时新风过滤器的效率不高，新风中进入室内的有机化学物质得不到有效的去除，使得室内空气质量往往满足不了人们生活工作的需要。另外，实际运行中，如果排风不畅，新风量供应也不可能满足。各楼层如果不设面积足够的、可开启的排风窗或天窗，无组织排风不能达到设计效果，不仅满足不了最小新风所需要排风量，更实现不了过渡季节的全新风运行，使得室内空气环境恶化。

　　二、公共建筑空调节能设计措施

　　1、空调风系统节能运行

　　公共建筑多采用集中式或半集中式空调系统，其新风量标准的确定是影响能耗的一个关键因素。由于不同空调房间在室内人数等方面的差异，各房间所需要保证室内卫生条件的最小新风量的差别有时可能较大。对于新风量差别较大的个别空调房间，可以考虑将其放入其他系统或采用其他方式来增加其新风量，以满足其卫生条件的要求。按以上方法确定出的新风量是集中式空调系统的最小新风量。对于全年允许变新风量的建筑和空调系统，在过渡季节，可以增大新风量甚至利用全新风，利用新风冷量来节约运行费用，以达到节能的目的，同时也可以得到较好的室内空气品质。

　　2、合理选择空调系统的形式

　　空调系统形式的不同，对空调系统运行能耗有较大的影响。当室内余热值发生变化而又需要使室内温度保持不变时，可采用两种方法：

　　a).定风量：将送风量L固定，而改变送风温度;

　　b).变风量：将送风温度值固定，而改变进风量。

　　在以舒适性为主的空调系统中，尽量不采用定风量再热式系统，而应当采用较大的送风温差。在办公、商业等大型公共建筑的内区，变风量空调系统是节能空调的一种形式。全空气空调系统设计的基本要求，是要确定向被空调房间输送的、经过一定处理的空气数量，用以吸收室内的余热和余湿，从而维持室内所需要的温、湿度。采用变风量系统，以减少空气输送系统的能耗，有资料显示，采用变风量系统可节省能源达到30%，并可同时提高环境的舒适性。

　　3、冷热源的节能设计

　　目前，环境污染和能源危机日益成为全球关注和重视的课题。以环保和节能为特征的绿色建筑及与之相应地空调系统应运而生。根据空调是使用环境正确选择空调系统。水源、地源热泵空调系统正是满足这一要求应运而生的空调系统之一。

　　3.1地源热泵中央空调系统的组成和形式

　　地源热泵中央空调系统由室外换热系统和室内换热系统两大部分组成，每一部分都有多种不同的系统形式。室外换热系统有闭式GSHP(土壤源)与开式WSHP(水源热泵)两种系统方式。

　　3.1.1闭式换热方式的组成

　　闭式换热方式由埋设在地下或抛放在水中的PE管和循环水泵及相关附属部件组成。由循环水泵驱动PE管路中的循环水，循环水作为热量的载体将热量在室内房间与室外土壤或地表水中进行转换。

　　3.1.2开式换热方式的组成及各部分的功能

　　开式(水源热泵)换热方式由抽水井、回灌井、调节水池、板式换热器、潜水泵、回灌泵、循环水泵及相关附属部件组成。由潜水泵将地下水抽取到调节水池中。由循环水泵驱动调节水池中的水流经板式换热器后在送回调节水池。板式换热器将地下水与室内循环水进行隔离性的热量交换。当调节水池中的地下水失去利用价值后由回灌泵送回回灌井内。调节水池将抽取上来的地下水进行暂时存放，当水温降低至不可利用的温度(冬季)或当水温升高至不可利用的温度(夏季)后再进行回灌，这样对地下水的抽取及回灌都是间歇性的，充分利用了抽上来的地下水的低位能源，减少了潜水泵的开机时间节约了电能同时还降低了回灌的压力。

　　3.2 地源热泵特点

　　3.2.1属可再生能源利用技术

　　地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth Energy)，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

　　3.2.2属经济有效的节能技术

　　地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

　　3.2.3环境效益显著

　　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

　　3.2.4一机多用，应用范围广

　　地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。此外，机组使用寿命长，均在15年以上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高，可无人值守。北京某别墅中央空调案例：业主入住3年，空调系统为开发商赠送某品牌风冷热泵冷水系统，冬天需单独配备锅炉供冬季取暖。在保证常年室内恒温的情况下，空调平均月运行费用六千多元，能耗较高，且室外机在夜晚宁静是显得噪音过大，对周围邻居造成一定影响。每年两季换季需请专业工程师上门维护保养。3年后由于业主重新装修，决定跟换空调系统，推荐使用闭式地源热泵水冷系统，打井预埋PE管道，总投资为17万元，设备安装于设备间内，消除了风冷热泵主机的运行噪音。业主5月份入住，经过三个月的空调运行情况，3月平均运行费用不足2000元。由于地源热泵换热效率高的特点，全年自动恒温控制，无需值守维护，自动转换，电量使用急剧下降，大大节约运行费用。按照使用推算，3年将会收回投资成本，还为国家节约能源。

　　近年来，冰蓄冷技术的发展，可以为空气处理提供 1.1～3.3℃的低温冷冻水，这为在空调系统中采用低温送风方式创造了条件。对于集中式空调系统，在与冰蓄冷相结合的条件下，低温送风与常规全空气送风方式比较，具有初投资少、运行费用低、节省空间等特点，对于使用波峰电压是值得关注的节能空调方式，即可实现夜间低峰电压制冰，白天高峰(工作时间)电压运行，从而进一步降低运行费用，来降低运行成本，从而达到节约能源的目的。适用于个大型综超、购物中心、写字楼等场合。

　　4、热回收设计

　　传统上，空调运行中，热量的排出会造成较大的能源浪费,这些热量的散发又使周围环境温度升高,造成严重的环境热污染和大气温室效应。若将制冷机放出的冷凝热予以回收用来加热生活热水和生产工艺热水,不但可以减少冷凝热对环境造成的热污染,而且还是一种变废为宝的节能方法。

　　5、系统运行过程中的节能

　　加强中央空调的运行管理，采用一定的计量方法在空调能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各项调节和节能措施的实施，亦与操作人员的技术素质直接相关。故应加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质。另外，集中空调实行计量收费，是建筑节能的一项基本措施。目前在欧美等国热量计量已是成熟的技术，据调查资料表明：实行集中空调计量收费后，其节能率在8% ～l5%。

　　三、空调节能设计选型

　　对于一个项目空调的节能选型，作为设计方应考虑多方面因素，根据实际的地理情况、建筑类型、使用场合以及区域限制，利用各种系列空调的特点进行筛选，综合有利于与不利于该项目的各种情况加以分析，最终择良选择，设计出一套合理、完美的系统，交出一个节能、美观、舒适的现代化‘绿色’空调系统。

　　四、结语

　　空调系统的节能可从以下几个方面进行考虑：系统的选择、设备的选配及系统的运行管理。具体节能方案应根据建筑物的结构、使用要求、环境条件等因素，通过广泛的调查研究后确定。

　　总之，随着社会的发展，大型公共建筑越来越多，人们对其室内环境的要求也越来越高，从而导致空调系统的能耗不断增大。由于受气候条件、建筑物特性的影响，对不同地域、不同结构和功能的建筑物，需要根据具体情况具体分析，做好空调节能设计。