办公楼节能空调系统的构建分析论文（精选8篇）
篇1：办公楼节能空调系统的构建分析论文
0引言
能源危机一直是当今世界各国所关注的话题，近几年人们越来越多的关注节能减排，根据调查，建筑能耗在整个社会所产生的能耗中占据了相当大的比重，例如，2007年我国的建筑能耗即已经约占当年社会总能耗的23%[1],并且其增长速率有增无减。而在建筑能耗中，空调系统所产生的能耗占据了很大一部分，平均能够达到40%,有的甚至高达70%[2].在各种类型的建筑所产生的能耗中，办公建筑所占的比重很大[3].在绿色建筑成为开发商、研究者研究热门的今天，研究如何保证空调系统节能，优化空调系统组成，改变空调系统的设计理念具有相当重要的意义。
1舒适性空调参数设定
空气温度、湿度和气流速度是3个影响室内热舒适性的主要方面，三者相互作用、影响，每一个因素发生变化都会影响人员在室内的舒适感觉。2013年，兰芳、万建武等人以广州某办公建筑为例，采用PMVPPD模型进行了计算分析，探讨了家居环境标准和空调参数的节能控制，得出结论，在居室内的空调参数的设定在保证热舒适的条件下，从节能的角度出发，应充分考虑居住建筑及居室人的状态特点，综合考虑各种因素对人体舒适的影响作出设定。其中夏季居室空调指标设定范围可取为： 温度26~ 29 ℃，空气相对湿度为40% ~70%,气流速度≤0.3 m / s,适时调节参数为： 人静坐休息时，空调温度可设定为28.5~29 ℃，从事家务劳动时，空调温度可设定为25.5~27 ℃。[7]
综上所述，结合当下节能减排的总体思路，空调的参数设定应当充分考虑建筑物的用途，设定参数设定的大致范围，再根据人的行为进行一定程度的调节，若直接使用定参数控制，则势必会造成能源的浪费。
2冷热媒温度的确定
室内热舒适性受到室内空气温度、湿度和气流组织的影响，任何一个因素变化都会影响到室内热舒适性，研究发现，露点温度变化5.8 ℃与干球温度变化0.5 ℃具有相同的热舒适性[5].相对湿度从50%降低到35%时，采 用 低 温 送 风 可 将 房 间 的 干 球 温 度 从23.9 ℃提 高 到24.4 ℃，而 保 持 等 效 的 舒 适 性[8].Fanger的研究发现温度和湿度对空气的接受能力会产生极大的影响，空气的接受能力随空气的焓值的上升呈线性下降[9-10].因此，研究者认为，减少新风供给、增大空气焓值或者降低冷媒的温度，一样可以产生令人满意的热舒适性，通过这种方法达到节能的目的[8].2011年，于秋生对制冷循环进行了热力计算，分析了冷媒温度对制冷剂能耗及COP值之间的影响，结果表明供回水在整个系统能耗和投资影响中扮演着十分重要的角色，分析得出相同供回水温差下，供水温度越低制冷剂的能耗就越大，同时，COP就会越低，而且低温供水对冷源处是不利的，制冷剂供水温度每升高1 ℃压缩机的功率下降3.3%,同时，冷水机主COP升高3.6%.其次，供回水温差△t越大、回水温度越高，能耗损失和投资也就越大。[11]
因此，在保证室内热（冷）舒适性的条件下，为了达到节能的目的，应当慎重选择冷热媒的温度及供回水温度，以达到低能耗高收益的目的。
3冷源的改进
影响空调节能的关键因素之一是在系统设计时对设备进行合理的选型，所以合理配置中央空调系统中的冷热源对节能和合理利用能源来说起着至关重要的作用。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉和热泵型机组[12].在实际生产中，我们应当根据不同房间的送风要求，使用不同温度的低温冷媒和空调系统给建筑物供冷。例如，当房间要求送风温度高于7 ℃时，可以采用直接膨胀式空调系统畸形低温送风，这种系统设备投资低，维护费用少； 而当送风温度低于7 ℃时，盘管内的低温水温度就需要1~4 ℃。通过对比，发现冰蓄冷技术可以满足这一要求，不仅如此，当冰蓄冷系统与低温送风相结合时，可以将整个空调系统在用电高峰时期的用电需求移至用电低谷时段，同时减少制冷机组水泵和冷却塔的容量，甚至可以省去冷却塔和部分机组设备，减少装机容量。有了冰蓄冷技术的融入，可以起到削峰填谷的作用，节省运行费用。根据研究，与冰蓄冷结合的低温送风系统较常规的空调系统年运行费用可降低18%~28%.4空调系统的节能控制
我国幅员辽阔，很多地区夏季炎热，较多的住宅和办公楼采取中央空调集中供冷系统，并且保持空调机组长时间运行。这样保持统一功率或粗犷式的控制势必导致能源的流失，达不到节能降耗的目的。所以近几年，越来越多的写字楼和综合性建筑被设计为智能型建筑（Intelligent Building,IB）[13],人们希望通过智能化控制，分时分地段的进行供冷供热。这种新型的自动化控制方式日益成为研究者和建筑从业人员的关注焦点。
4.1基于OPC系统的室内环境控制
OPC[14]技术以微软公司的COM /DCOM（组件对象模型/分布式组件对象模型）技术为基础，为控制软件定义了一套标准的对象、接口和属性。通过这些对象接口，应用软件之间能够无缝地集成在一起，实现应用程序之间数据交换的标准化，从而极大地提高自动化系统、现场设备和商业办公系统的互操作性。在控制空调系统方面，OPC系统可以用自控手段对室内的温度、湿度和CO2浓度做出调节。由于人对于湿度和CO2浓度并不敏感，所以OPC系统中CO2浓度和湿度的目标值由管理员设定。用户自行设定的是温度的目标参数。通过该系统，可以实现对建筑物内的空调系统的智能化控制，对室内温度参数的动态化处理，实时的控制空调系统（其中最主要是对空调系统末端装置）的运行状态，使得空调系统更加节能[15].不仅如此，OPC系统良好的人机交互功能可以使用订阅的方式来读取数据，得到温度、湿度等[16].4.2 EIB技术对于风机盘管的控制
EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。每条支线利用线路耦合器可以连接为一个区域，而每巧个区域利用总线祸合器可以连接成一个大的系统。根据标准，一条总线的最大长度为1[17]EIB系统非常适用于一二线城市中的办公用写字楼或新建的CBD,这些建筑采用时尚的建筑风格，较多地采用开敞式空间与隔断、房间相结合的方式，若不进行细致地管控，空调系统的能耗将大大加大。EIB系统对风机盘管控制的原理为： 对空调末端供冷（热）区域采用2种控制方式，即集中控制（开敞办公区）和集中加就地控制（隔断、独立办公室、会议室等）。[18]吴琴霞等人的研究通过利用EIB系统实现空调风机盘管系统的最优化节能控制为整栋建筑的节能打下了一个好的硬件及软件基础，在实际的施工过程中，虽然前期投资将相对加大，但从长远来看，使用EIB系统则是最节能、环保和经济的选择。EIB系统的运用，有效地降低了能耗和运行费用，根据实际数据和测算，节能比例将达到31%左右，而且其前期投资回报期只有3年左右，具有很大的利用价值和市场潜能。
5结论
目前，空调系统基本上已经是建筑物中必备的设施，在建筑节能中，由于暖通空调系统的节能占据主要部分，我们应当对系统的每一个部分都进行思考和改进，冷热源、热媒、设定参数，尤其是末端装置的智能化控制。从设备的角度改进，提升系统的整体性能，而从末端装置的智能化控制，可以改变人们对于该系统的认识，毕竟空调系统由人设置，也是服务于人的，所以行业从业者和研究人员应当更加关注暖通空调系统的自动化方面的研究。
参考文献：
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篇2：办公楼节能空调系统的构建分析论文
1、制冷温度调得过低：由于宿舍住的人通常较多，由于每个人对温度的要求不一样，夏天时舍友一般会把空调制冷温度调在18℃~20℃之间，据专家测算，在正确使用空调的前提下，制冷空调温度每提高1℃，可节电10%。可见，制冷温度调得过低导致的电能浪费是惊人的。而且由此还会引起舍友之间意见不统一而造成一些矛盾。
2、制热温度调得过高：冬天时，很多调在24℃以上，舍友脱掉衣服吹热空调的现象比较普遍。而据专家测算，在正确使用空调的前提下，制热空调温度每降低2℃，可节电10%。可见，制热温度调得过高也严重浪费电能。
二、宿舍空调模块功能概述
1、空调设置温度限制功能：可限制空调调节的最高或最低温度，如制冷模式，可限制空调最低调节温度为24℃；制热模式，可限制空调最高调节温度为20℃.，当有人用遥控大幅度调节温度时，空调显示面板上依然显示遥控器上设置的温度，但实际温度还是在系统设置范围内，这样不会引起舍友投诉，又大大地节约了电能。同时也不会因空调温度不统一而让舍友间产生矛盾。
2、本模块适合于任何带遥控的分体空调机上。
三、效益分析
1、经济效益：按照目前通常宿舍空调使用现状，安装本系统后，将显著节约电费开支。如果按国家法定温度设置，节电率在50%以上。投资成本可在1年内收回。
2、社会效益：协助政府有效执行国家法律，减小能源消耗，培养提高节约意识，为两型社会建设做出应有的贡献。
篇3：办公楼节能空调系统的构建分析论文
随着经济的发展和人们对舒适性环境要求的提高,建筑物及其空调系统的能耗问题也日益严峻。在发达国家,建筑能耗占总能源消耗的30%～40%;而在我国2001年达到25%,并呈上升的趋势。预计到2020年,民用和商用能耗将分别占到全国总能耗的23.2%和28.6%,而这部分能源利用率却很低,只有30%左右[1]。在建筑能耗中,空调系统占了其很大份额。有研究表明,根据建筑物类型的差异,空调能耗占建筑总能耗的10%～60%[2]。因此,在保持室内热舒适的前提下,提高空调系统的能源利用率,对我国建筑节能有着重要作用。
本文对某办公建筑进行了全年能耗的实测研究,分析了其能耗特征,采用BIN法对其空调系统能耗进行节能评估,并就其节能潜力和改进措施作了研究。
2 建筑描述
2.1 建筑概况
本文研究的办公楼共13层,建筑高度42 m,总建筑面积8 625 m2,1998年建成并投入使用。建筑外观如图1所示。该办公楼工作时间为周一至周五的8:00到18:00(午间休息2小时),周末及节假日休息。
2.2 空调系统的现状
该办公楼除1楼作店面(不设空调)用之外,2～13楼全部办公用标准层,且安装有中央空调系统。空调面积7 300 m2,夏季室内设计参数为25℃,相对湿度50%,冬季18℃,相对湿度50%。办公室、档案馆、阅览室等采用新风加风机盘管系统,会议室、多功能厅采用吊装式空调机组。冷源为两台螺杆式冷水机组,热源为中央热水机组,均采用二管制一级泵水系统,每台冷水机组分别配备两台冷冻水泵和两台冷却水泵(一备一用),并联运行。主要设备情况见表1。
3 空调系统全年能耗特征
作者对该办公楼空调系统全年各天的空调运行情况进行了实测调查,其内容主要包括空调系统各设备的运行小时数、各月能耗量、以及室内温湿度等。空调系统夏季运行时间约为1 121 h,冬季供暖时间约为1 080 h。图2显示了空调系统内各部分能耗比例。由图可见,冷热水机组所占的部分最大,达到54%,水系统的能耗也高达21%。
4 办公建筑能耗评价
4.1 能耗评价方法——基于温频数(BIN) 法的空调能耗系数(CEC)评价
空调系统能耗系数CEC(Coefficient of Energy Consumption for air conditioning) 是空调设备系统的能量利效率的判断基准,它是由日本学者提出并实施的。空调系统的CEC系数定义为空调系统全年总耗能量与假想空调负荷全年累计值之比。 因此知 CEC 值越小, 空调设备的能量利用效率越高[3]。
4.1.1 假想空调负荷的计算
CEC定义中的假想空调负荷,是由建筑传热、太阳辐射热、内部负荷、新风负荷及其他负荷5部分组成。在本文中,空调设备全年假想负荷的计算采用温频BIN法[4,5]。温频法是假设围护结构负荷和新风负荷与室外温度呈线性关系,根据一年中或某一期间内某温度出现的频率对建筑进行负荷估算。其具体计算方法如下:
(1)统计ΔT频段中各温度T在一年中或某一期间内的小时数之和,作为该频段温度的时间频率。并以该频段的中点温度作为其代表温度。该温频段的代表湿度是各温度对应湿度的平均值。BIN数据的温度间隔一般取为ΔT=2℃[6]。
(2)选定了我国标准年作为BIN法气象数据的统计构成法。由于在我国现有的大多数气象标准日报表中,每天温、湿度只分别有4个定时值(2、8、14、20时)以及每天最大最小值。所以要获得BIN法所必需的每天24 h气象数据,必须进行插值。在比较三种主要插值方式(线性插值、样条插值、拉格朗日插值)的基础上选定拉格朗日插值为基本插值方法,进而得出了全年全天BIN数据[6]。
(3)温频法是假定围护结构负荷与室外温度有着线性关系,从而使计算得到简化;内部负荷、新风负荷及其他负荷则按常用的计算方法。最后,得到假想空调负荷的如下计算式[3]:
CL(HL)=c1T+c2h-c3 (1)
式中 CL(HL)——假想空调负荷,W/m2;
T——室外干球温度,℃;
h——室外空气焓值,kJ/kg;
c1,c2,c3——计算系数。
(4)根据BIN气象参数表,计算出各对应温度和焓值下的冷负荷或热负荷,并与相应的时间频率相乘,乘积的总和即为年假想空调负荷[3]。
4.1.2 空调系统全年总耗能量的计算[3]
空调设备中冷水机组全年总能耗的计算采用冷水机组全年制冷量与部分负荷综合指标IPLV乘积的方法,计算公式如下:
E1=Q×IPLV1 (2)
式中 E1——冷水机组全年总能耗,kW;
Q——冷水机组年制冷量,kW;冷水机组年制冷量Q用空调假想负荷乘以1.2得到;
IPLV1——冷水机组一次能部分负荷综合值,kW/kW。
热泵机组的全年总能耗的计算采用的是负荷频率表法。本文修改了通常用的负荷频率表法,用BIN参数计算得出的负荷替代了根据与室内外温度差成正比的粗略的假设得出的负荷。根据室外干球温度及对应的冷负荷(或热负荷),查风冷热泵的性能图可得到对应的耗功率。把它与所对应的温度的时间频率(h)相乘,乘积的总和即为热泵机组全年总耗电量。
风机、水泵设备全年能耗E2的计算采用当量满负荷运行时间法。
E2=Pτ(1-r) (3)
式中 E2——设备全年能耗,kWh;
P——设备额定输入功率,kW;
τ——累计运行时间,h;
r——效果率,反映因采用控制方法(如台数控制,变频调速控制等)而使得总能耗减小的效果;τ(1-r)为当量满负荷运行时间,h。
4.2 能耗评价
根据上述方法,对该办公楼空调能耗进行分析。首先将我国标准年作为BIN法气象数据的统计构成法,选定拉格朗日插值为基本插值方法,计算得出了全年全天BIN数据。但由于该办公建筑工作时间为8:00-18:00,空调运行时间为7:00-17:00。所以只采用工作日(周一至周五)8:00-18:00的BIN数据。
按长沙的气象数据,并参照文献[4,5],对于本办公楼有以下负荷计算公式:
夏季显冷负荷:CLs=2.89T-58.90 (4)
夏季潜冷负荷:CLl=3.12d-34.94 (5)
冬季显热负荷:HL′s=2.76T-43.67 (6)
冬季潜热负荷:HL′l=2.49d-11.69 (7)
总供冷量QC:
总供热量QH:
式中 Tic——空调启用温度;
Tih——开始供暖温度;
Tpc——高峰冷负荷温度;
Tph——高峰热负荷温度;
fT——温频数,h。
令式(4)为0得到夏季空调开机温度Tic=20.4℃,又令式(6)为0得到开始供暖温度为Tih=15.8℃。由于BIN数据的温度间隔取为ΔT=2℃,则令14～20℃为过渡季节。表2为采用夏季工作日的BIN数据计算的夏季空调冷负荷,表3为冬季供暖热负荷。
因此,采用BIN参数计算的空调系统年假想负荷为:48.26+13.28=61.54 kWh/m2,总能耗为:1.27 TJ+0.35 TJ =1.62 TJ。
空调设备中冷热源全年能耗的计算结果如表4、表5所示,水泵、末端、冷却塔等设备的全年运行能耗见表6。
综上,空调冷热源总能耗为:99 537+36 460=135 997 kWh,加上输送设备(水泵、冷却塔、盘管等末端设备),空调系统全年总能耗为:135 997+122 911=258 908 kWh。转化为一次能的形式为:3.26 TJ。
计算该办公楼的空调能耗系数CEC:
因此,该宾馆CEC系数比文献[3]提供日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。说明该建筑在空调耗能方面,与日本有较大的差距,节能潜力很大。
5 节能潜力分析
5.1 冷水机组的节能分析
由以上分析可知,一年之中空调系统在部分负荷下运行的时间较多,因此全年耗能量与制冷机组部分负荷下的工作性能有关,见表7。机组负荷率在40%～90%之间时,机组功率百分数低于负荷率,说明运行效率高。而当机组负荷率低于40%时,情况正好相反。根据室外气象条件及运行记录看,冷水机组配备容量偏大,大部分时间在部分条件下运行,当温度小于26℃时,机组负荷率小于40%,运行效率低。全年大部分时间可以只开一台主机,配一台冷冻水泵、一台冷却水泵,其余设备备用。极端条件下,负荷大于一台主机的容量,应采用下列运行方案:先开启一台主机,由小到大调节其冷量以满足实际负荷变化要求,直到出力不够时,再开启另一台,并且保持第一台的满负荷运行,而第二台随负荷变化进行调节。通过合理减少设备的运行台数,能有效提高冷水机组和水泵的运行效率,使空调系统达到节能的目的。笔者比较了当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况(如表8所示)。开启两台主机时,负荷率分别为50%和30%。发现开启一台主机时,能效比(EER)最高,达到4.70;调整冷冻水系统,使单台运行时,冷冻水泵的流量加大到设计流量附近,单台水泵的功耗增加,但总的冷冻水泵功耗降低;冷却水系统不变。系统的总能效比上升,提高了近23%。空调系统的总功率也可以减小:145.4-118.5=25.9 kW。
5.2 水系统的节能分析
空调水系统运行时,普遍存在大流量小温差的问题。夏季冷水系统的送回水温差一般为1～2℃,最好也只有3℃。水流量却达到设计流量的1.3倍。而水输送系统的能耗在整个空调能耗中的比例是可观的,因此水系统的节能潜力也是很大的。采用变流量技术,不改变管路特性,改善水泵运行工况,使其保持在最高效率点运行,以达到节能的目的。由于流量的变化与功率的变化比成三次方关系,因此对于该空调系统,减小水流量就能保证水系统设备的能耗明显降低。
5.3 室内空气参数的调节
在空调设计中,如果盲目追求舒适性,降低空调设计温度,则增加了能耗。因此,必须合理确定空调设计温度,在满足舒适性要求的前提下尽可能减小能耗。表9计算了不同的室内设计温度、湿度与空调系统夏季能耗量的关系。由表中发现,升高温度和相对湿度都会使能耗降低。本办公楼空调设定温度为25℃,相对湿度50%。而在实测中发现室内平均温度为23℃,大部分房间温度过低,因此采用该措施节能潜力很大。表9中所列的工况都在舒适性范围内,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,能耗可节省6%。
6结论
本文根据长沙市办公建筑空调系统的全年运行记录和实测数据,分析了空调系统的能耗特征。并用温频数(BIN)法计算了空调年假想负荷及空调系统年能耗。用空调能耗系数CEC评价了空调系统的运行情况。在此基础上,从空调机组、水系统的运行管理及室内空气参数的设定三个方面进行了节能潜力分析。结果表明:
(1)在空调系统全年实际能耗量中,冷热水机组所占的部分最大,达到54%,末端设备能耗为25%,水系统的能耗也高达21%。
(2)该宾馆CEC系数为2.0,比文献[3]提供日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。这说明该办公楼空调系统能量利用效率较低,存在很大节能潜力。
(3)空调机组和水系统的科学运行管理及室内空气参数的合理设定对该空调系统节能具有重大意义:笔者通过比较当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况发现,开启一台主机,系统的总能效能提高近23%。空调系统的总能耗也可以减小25.9 kW;而和该空调设定温度25℃,相对湿度50%的情况相比,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,能耗可节省6%。
摘要：本文根据长沙市一办公建筑空调系统的全年运行记录和实测数据,分析了空调系统的能耗特征。并用温频数(BIN)法计算了空调年假想负荷及空调系统年能耗。用空调能耗系数CEC评价了空调系统的运行情况。在此基础上,从空调机组、水系统的运行管理及室内空气参数的设定三个方面进一步对空调系统进行节能潜力分析。结果标明,(1)在空调系统全年实际能耗量中,冷热水机组能耗高达54%,末端设备能耗为25%,水系统的能耗也高达21%。(2)该宾馆CEC系数为2.0,比日本的办公楼CEC的判断基准1.5大30%以上。这说明该办公楼空调系统能量利用效率较低,存在很大节能潜力。(3)空调机组和水系统的科学运行管理及室内空气参数的合理设定对该空调系统节能具有重大意义:笔者通过比较当负荷率在80%下,开启一台主机和同时开启两主机的能耗情况发现,开启一台主机,系统的总EER提高近23%。空调系统的总功率也可以减小25.9 kW;而和该空调设定温度25℃,相对湿度50%的情况相比,当空调设定温度提高到26℃,相对湿度提高到60%,空调能耗可节省6%。
关键词：办公建筑,空调系统,温频数(BIN)法,节能潜力
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篇4：办公楼节能空调系统的构建分析论文
摘要：随着社会的发展，能源和环境问题日益尖锐，暖通空调所占用的建筑能耗必将占据更高的比例。人们为了使得暖通空调系统的节能效果得到进一步的提高，也将许多节能技术应用到其中。本文结合办公建筑工程，对空调系统节能设计的分析，为类似工程提供了一定的参考。
关键词：办公建筑；空调；节能设计
1 工程概况
本工程总建筑面积为126015m2，建筑物的总高为206m，大楼分为北塔楼（9层）及南塔楼（37层）。本工程空调面积为58880m2，夏季空调计算冷负荷为8056 kW。大楼内专用设备需要24h不间断供应冷水，该部分负荷由业主确定为1758kW（500rt）。故整体夏季设计最大冷负荷为9700kW（2760rt）。本工程冬季空调计算热负荷3360 kW。
2 节能技术和措施
2.1冰蓄冷
冷源采用单级泵闭式蓄冷的冰蓄冷系统，为主机上游的串联流程，机房位于南塔楼地下4层。冷源系统共设有4台1758kW（500 rt）的电动螺杆式冷水机组，其中3台为双工况机组，另外1台为基载单工况机组。同时还设有1台703kW（200rt）的电动螺杆式地源热泵机组。总装机制冷量为7735kW（2200rt）。冷源系统还设有箱体式不完全冻结式盘管蓄冰装置，总蓄冰量为26897 kWh（7650 rt·h）。
冰蓄冷系统可以减少冷水机组的装机总容量，相应减少配电总容量，同时利用夜间低谷电价降低整体运行费用。
2.2水蓄热
采用常压型电热水锅炉生产的蓄热水作为空调热源，机房位于南塔楼地下1层。热源系统共设有2台1 800 kW的常压型电热水锅炉，同时还设有2个有效容积为300 m3的蓄热水箱。电热水锅炉在夜间电价谷时段（22：00至次日6：00）运行，可将热水加热至90℃，并储存热量于蓄热水箱内供次日白天使用。设计采用全量蓄热的形式，可保证设计日白天正常供热时不开电锅炉。由于电锅炉夜间运行（类似于夏季夜间蓄冰），本身并不占用配电的总容量。
相对于常规的燃气锅炉，电锅炉水蓄热系统为常压系统，没有防爆、泄压、专用疏散通道等要求，也无需設置烟囱和烟囱井道。虽然电锅炉水蓄热系统需要占用水箱空间，但整体对建筑空间的占用反而小于燃气锅炉系统，同时其具体的布置位置也不受安全要求的限定，自由度较高。
对于常规燃气热水锅炉，目前的燃气价格为3.99元/m3，其热值为35 564 kJ/ m3（8500kcal/m3），锅炉效率按0.9考虑，则其单位热量的价格为0.449元/（（kW·h）。对于电锅炉水蓄热系统，锅炉效率几乎可以认为是10000，系统效率按0.95考虑（主要考虑蓄热装置热损失）。就运行费用而言，其单位热量的价格为0.344元/（kW·h）。电锅炉蓄热相对于燃气锅炉有较大的优势。
2.3地源热泵
该机组可在夏季与冰蓄冷系统并联对大楼供冷，冬季也可参与蓄热和供热。该机组参与蓄热工况时的设计额定供回水温度为60℃/52℃，其与板式换热器换热后的温度仍高于水箱的蓄热起始温度，可与电热水锅炉串联运行。水箱的出水先通过板式换热器提升温度后再经电锅炉进一步加热至90℃，这样就可以减少电锅炉的运行负荷，从而减少整体蓄热耗电量。冷热源系统原理示意图详见图1，2。
与地源热泵机组配套的地下换热埋管采用桩基敷设的形式，考虑到埋管的安全承压因素，在地下埋管和地上管道之间设有隔离压力的板式换热器。
受地源热泵运行所需水流量的限定，供热时该机组的设计选型额定供回水温度为50℃/42℃，无法与系统的52℃/39℃匹配并联运行，故采用在回水总管上串接旁路的形式。实际运行时，在回水总管上游端抽出部分水量供机组运行，由机组加热后再与回水总管下游端混合，如此可提升回水的整体温度（理论值约为42℃），之后再通过蓄热水箱板式换热器进一步将水温提升至系统供水所需温度。由于该地源热泵机组的装机容量占比很小，故其夜间蓄热或日间供热运行时都无需控制其对水温的提升量，只需满载运行即可。
2.4冷却塔免费冷源
冷源机房内同时设置了2台板式换热器，布置于冷却水系统和冷水系统之间。在冬季，当室外气温较低时（实际运行时可调整介入条件），冷水机组停止运行，该板式换热器投入运行，利用冷却塔的冷却能力产生较低温度的冷水供系统使用，从而降低运行能耗。
注：冰蓄冷、电蓄热、地源热泵、冷加塔等内部阀门为常规设置、V4见图2
图1 冷源系统原理图
注：冰蓄冷、电蓄热、地源热泵、冷加塔等内部阀门为常规设置、V3见图1
图2 热源系统原理图
2.5冷却塔风机可调
本工程的冷却塔控制采用总量控制的方式，当部分冷水机组开启时也运行所有冷却塔。此时，由于部分水量流经了所有的冷却塔，其实际换热效果好于额定工况，这样有可能在降低风机转速减少强制通风时也能满足塔体的出水温度，从而减少风机能耗。当负荷过小，冷却塔所有风机停运但出塔水温仍然过低时，关闭部分冷却塔的水流通道。本工程设有4台冷却塔，采用双速风机也能达到较精细的级差控制，可避免采用高成本的变频控制。
2.6大温差供回水
空调冷水系统采用7℃的大温差供回水，其设计温度为5℃/12℃。相对于一般的5℃温差，系统水流量减少，其管路上的水流输送能耗理论上减少28.5700。与冷水机组配套的冷却水系统同样采用7℃的大温差供回水，其设计温度为32℃/39℃。
空调热水系统采用13℃的大温差供回水，其设计温度为52℃/39℃。相对于一般的10℃温差，同样减少了系统水流量。为进一步降低管道流速、减少摩擦阻力损失，在设计管道时适当增加管径（具体计算时按照10℃温差的流量配管）。这样，管路上输送能耗理论上减少[1÷ 10-1÷13×（10/13）2）]一（1/10）=54.48%。
虽然该水系统庞大复杂，但通过上述措施还是能够满足节能规范中对输送能效比的限定要求。
2.7水系統分区
该大楼地下4层地板标高为-18.75 m，地上37层楼面标高为182.50 m，其中5，20，36层分别为避难层及设备用房，其标高分别为19.50，96.30，179.20m。
该空调水系统的总使用高差约为200 m，如采用“一泵到底”的做法，其设备和管道承压级别要达到2.5MPa，这势必会带来管道及其连接上的安全可靠性问题，同时也会大大增加机组、水泵、板式换热器和管道配件等的造价。根据该大楼的实际情况，空调系统分成高低两个区，其换热设备位于20层，低区系统的净高为124.1m，设计确定其定点压力为1.4MPa；高区系统净高为86.2m，其定点压力为1.1 MPa。
低区直接采用冷热源系统供水，其冷热水的供回水温度分别为5℃/12℃和52 ℃/39℃。考虑板式换热器的实际运行状态，设计采用冷水1.5℃和热水2℃的换热温差，故高区的供回水温度分别为6.5℃/13.5℃和50℃/37℃。
2.8水系统变流量调节
空调冷水采用二级泵供水系统，同时在高区换热后再设二次泵。其中低区一级泵对应冷水机组和冰蓄冷板式换热器，为保证冷水机组稳定运行，水泵为定流量运行，仅作台数启停控制。针对普通空调的高低区系统和24 h专用供冷系统，共设置3套二级泵，其中普通空调所用的2套各设3台水泵（两用一备），24 h专用供冷所用的1套设2台水泵（一用一备）。普通空调的高区换热采用2台板式换热器，设置3台高区二次泵，两用一备。24 h专用供冷的采用1套供回水管路，其低区用户在使用的同时供应高区系统的换热，高区换热采用2台板式换热器（一用一备），配置2台高区二次泵，一用一备。对于低区二级泵和高区二次泵，分别在系统最不利端设置压差传感器，在负荷变化改变水量需求时通过变频调节水泵来保证最不利端资用压差的恒定，从而达到节能的效果。
由于空调热源由蓄热水箱通过板式换热器换热而得，故热水采用一级泵变流量系统，同时在高区换热后再设二次泵，其变频调节控制同冷水的低区二级泵和高区二次泵。
2.9变风量全空气空调
大楼中的联廊、银行家俱乐部和标准层办公区均采用变风量（VAV）全空气空调系统，其VAVBOX均采用无风机单风道的形式，并采用变静压控制方式。
对于联廊和银行家俱乐部采用统一不分内外区的共用VAV系统，该系统夏季供冷、冬季供热。对于标准层办公，则采用了内外分区、分设2个VAV系统的形式，内区常年供冷，外区夏季供冷、冬季供热，从而进一步提高舒适性。
由于标准层机房的空间非常狭小，实际设计时将2个系统合并在1台空调箱内。该空调箱采用无蜗壳风机，并设置在空调箱前端，之后再分设2个处理风道，其间分别设置冷热盘管和加湿器，从而达到一机两用的功能。这样就避免了常规1台空调箱处理到内区状态、外区再由VAV BOX二次加热的做法，达到节能的效果。标准层空调箱构造图详见图3。
图3标准层空调箱构造图
2.10排风热回收
对于标准层办公区，其2台集中处理的新排风空调箱设置在20层设备间内，分别对应上下两段。
该空调箱实际上是新风空调箱和排风风机箱的组合，其内部除设有新风预热盘管之外，还设置了1个全热回收转轮，通过它可回收部分排风能量，降低空调负荷，减少能耗。新排风通道在转轮旁侧各设置了1个风阀，平时空调季节关闭该阀，保证转轮的热回收功能；过渡季节则开启该阀，减少转轮的流通阻力，降低风机的运行能耗。
2.11可变新风量
对于标准层新排风系统，在每层均设有电动可调的定风量控制风阀（CAV），同时集中新排风空调箱内的风机采用了定静压控制，变频调速，降低运行能耗。
设计还采用了可变新风量的措施，避免不必要的空调负荷，减少能耗。考虑到实际控制时为避免系统振荡失控和新排风量不易平衡，故设计采用了CAV高低两挡的控制方式，其值可根据新排风量的差值需要预先设定好。室内CO2探测也采用上下值设定，当其达到上限并维持一段时间后，开启CAV高挡运行；当其达到下限并维持一段时间后，则开启CAV低挡运行。
3 结语
在空调系统设计中，有多种节能技术与措施，应根据每个项目的特点选择应用，忌盲目堆积。本工程先期进行了可行性和经济性分析比较，并在具体实施前与业主和相关顾问单位允分协商，最后根据项目的实际情况采用了以上的节能手段。
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卸荷板。一个成功的卸荷板设计可将峰值弯矩减少到原设计的1/3。大部分外荷载被卸掉，没有作用在最不利的截面上。
4、未来发展：从总量控制走向储量控制的优化
在上文中，优化的主要内容是一个系统减少材料使用的过程，但这并不是优化设计的全部。
建筑为人类构造活动的空间，寿命通常有50～200年，但人类活动的组织形式一直在变。为了适应新的社会结构，每年都有大量的已有建筑物被改造，甚至形成一个新的城建领域词汇——“旧城改造”。，如果一栋建筑在全生命周期内需要多次改造，全面降低材料用量的优化设计在建筑物全生命周期的回报还要低于非优化设计，反而不经济。在这样的背景下，我们结构工程师应当主动在总量优化的工作后进行另一种类型的优化，在材料用量相近的情况下，调配结构冗余度，提高结构的承载潜能，例如：
◆将节省下来的材料更多的配置在关键核心构件上，力求在可能的改造中避免全面加固；
◆将混凝土的用量适当提高一些，力求在可能的改造中少进行增大截面的湿作业，多使用可靠的高强材料；
◆使用更好的节点连接，力求在可能的改造中减少对节点的加固，工业化构件的加固。
综述
建筑设计的优化要从理论出发，确保理论正确、假定正确，输入的信息正确、精确，然后才能正式的开展优化工作。在优化工作过程中，要避免单纯走降低用量、吃冗余度的老路。要从性能出发，在同等造价的情况下，改善结构的潜力，提供最好的性能和承载潜力。
建筑是一个经久不衰的行业，我们对建筑设计的认识也在不断的更新，很难说现在我们接触到的理论能够覆盖我们所有的需求。笔者也是在自己多年的从业经历中总结了一些自己的想法，一家之言，请各位读者斧正。
参考文献：
[1]宛平.防水板新型设计[J].《建筑工程技术与设计》，2014.12
[2]郭鸿仪 吕宝柱.卸荷板卸荷效应的模型验证[J].《岩土工程学报》，1993.01
篇5：办公楼节能空调系统的构建分析论文
建筑节能与绿色建筑模型系统的构建，一方面能够对建筑内部的能耗进行有效的管理控制，另一方面也能根据客户要求提供各种信息管理、节能优化等服务。建筑部门可以对建筑的各种耗能项目进行准确的评估，根据不同耗能项目的耗能大小，来建立相应的绿色建筑模型系统。绿色建筑模型系统能够建筑的各种耗能情况，进行准确的量化分析。在绿色建筑模型系统建立后，还要在使用过程中对各种耗能情况进行不断优化，以达到完美的节能效果。绿色建筑模型系统通过科技创新、管理优化，来最大限度挖掘节能潜力，为未来的建筑节能打下坚实基础。
篇6：暖通空调系统节能问题的分析论文
摘要：随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势，而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。本文通过分析暖通空调系统能耗的构成及主要特点，针对当前在节能方面面临的问题，提出解决途径与方法。
关键词：暖通空调;节能;设计;施工;管理
1暖通空调系统能耗的构成及主要特点
暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在：①系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。②维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。③暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。
2当前暖通空调系统在节能方面面临的问题
2.1暖通空调系统的设计及施工管理
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而，在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，加之工程设计周期普遍较短，设计收费与设计产生的经济效益不挂钩，以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，一些设计单位只求数量，忽视质量，使得设计施工完的.系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。另外，目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐，很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业，甚至一部分人员根本未经过任何培训，对本专业理论知识似懂非懂，常凭经验，采用惯用方案或甲方指定的方案，由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决，最终导致系统出现无法挽回的不良后果，给系统的运行、管理留下隐患，在实际工作中，由此造成的经济损失也是相当严重的。
2.2暖通空调系统的节能设计方案
随着对节能和环保要求的不断提高，新的技术方案不断涌现，每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方面的评价结果也往往不相同，甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法，设计人员往往雾里看花，无所适从，如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案，是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。另一方面，不科学的评价方法则会起到误导的作用，造成严重损失。
2.3暖通空调系统运行管理
除设计施工外，运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识，不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。
3解决暖通空调系统节能的有效途径与方法
3.1精心设计暖通空调系统
使其在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
3.2改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失
对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。
3.3提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗。
3.4采用新型节能舒适健康的空调方式
影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热(如低温地板辐射采暖)，此时所需要的空气温度显著下降，一般可达到12～14℃，而传统方式一般在18～20℃，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
3.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
3.6开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。
3.7强化系统的运行管理并提高系统控制水平
对暖通空调专业的操作人员进行培训，提高管理人员的专业水平和业务技能，使其具备必须的暖通空调基本理论常识，实行空调操作人员操作证制度，对没有达到考核要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗，同时提高管理人员的素质，增强其责任心，这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节，达到设计要求的节能效果。
4结语
篇7：办公楼节能空调系统的构建分析论文
本篇文章来源于 “中国建筑文摘” 转载请以链接形式注明出处 网址：http:// 摘要：2005年国家提倡加快建设节约型社会，节能降耗成为全社会关注的焦点，因此对中央空调系统应用节能控制技术与节约型社会的创建有着重要的意义。本文从空调设计中的关键环节控制、空调使用过程中的节能措施以及中央空调的管理三个方面，对中央空调系统的节能进行了分析和总结，为中央空调系统的节能提供了有意义的看法。
关键词：中央空调；节能；措施
前言
随着经济和社会的发展，中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛，中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。随着设备功率和数量的增加，其能耗也不断增大。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%.在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的 70%，而且呈逐年增长的趋势[1].因此，研究中央空调系统节能技术意义重大，除了强调使用功能完善外，还应重视节能因素，降低投资、运行费用。
1.空调设计中的关键环节控制
1.1 冷热负荷设计控制
在中央空调系统施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。负荷计算应采用动态的计算方法，依据实际负荷情况选择合适的冷热源。由于系统冷热源及设备在部分负荷下的性能对系统节能有重要影响，因此，在设备选型时，一方面要考虑到特定的设计工况，同时还应该强调系统运行工况和部分负荷的系统性能的影响。
设计的空调系统的冷热负荷设计过大，设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能，空调机组容量、管道直径、水泵配置、末端设备设计偏大，导致投资、运行费用增大。而很多建筑的空调系统都达不到满负荷运行，即使在最热月仍有闲置的空调机组。水泵选型过大或水泵选配电机功率过大，低效率运行，浪费能源。多台冷冻水泵并联运行时，没有根据供冷负荷的变化调整开启台数，而是无论冷负荷大小，都是按最大冷负荷开动冷冻水泵，白白浪费了电能。1.2 空调水系统的设计控制
水系统大多是定流量，设计水流量按最大冷负荷和5℃的供回水温差确定。而实际普遍存在大流量小温差现象，最大负荷出现的时间很少，绝大部分时间在部分负荷下运行，实际温差小于设计温差，实际流量比设计流量大1.5倍以上，大大超过设计流量，水泵电耗大大增加。
设计人员应重视水系统设计，对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路要采取有效措施，保证各环路水力平衡，避免水力、热力失调现象，认真校对和计算空调水系统相关参数，切实落实节能设计标准的要求值，利用电动二通阀对经过空调末端的水流进行控制，使流量随负荷变化而变化，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。近年来的研究结果表明，加大供回水温差使输送系统减少的能耗大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗，因此对整个空调系统而言具有一定的节能效益，不仅要杜绝大流量、小温差现象，还要逐步引入小流量、大温差的设计方法。由于加大供回水温差，设备的运行参数发生变化，设计方案要经过技术经济比较后确定。同时还应该关注冷却水温度对空调系统能耗的影响。（1）降低冷却水温度
由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数就越高。冷却水的供水温度甸上升1摄氏度，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度就需要加强冷却塔的运行管理。首先，对于停止运行的冷却塔，其进出水管的阀门应该关闭。否则，因为来自停开的冷却塔的水温度较高，混合后的冷却水水温就会提高，冷机的制冷系数就减低了。其次，冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。（2）提高冷冻水温度
冷冻水温度越高，冷机的制冷效率就越高。冷冻水供水温度提高1摄氏度，冷机的制冷系数可提高3%，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。首先，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度。其次一定要关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，否则，经过运行中的冷机的水量就会减少，导致冷冻水的温度被冷机降到过低的水平。
1.3 新风系统的节能设计
新风系统的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在满足卫生条件的情况下，减少新风量或根据实际需要采用变风量系统进行调节。有排风系统的，利用室内能量对新风进行预热与预冷处理（即热回收技术）等都能够有效减少空调系统的能耗。
2.空调使用过程中的节能措施
2.1 空调建筑的节能
（1）合理设计围护结构的构造。建筑物内的冷热量可以通过房间的墙壁、门窗等传递出处，因此建筑物围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。特别是窗的构造，应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积；对于窗户面积比较大的建筑物应考虑采用吸热玻璃、热反射玻璃或遮阳措施如遮阳板、屋檐、挑檐、窗帘等阻止热量的吸收。在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为能源，所以窗的构造应能开启或在其上设置可以开启的自然通风口。
（2）提高门窗气密性。特别是在夏天，减少房间换气次数。比如，设计中可采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。
（3）对于供冷负荷较大的建筑物。其表面颜色以浅色为好。建筑物的外围护结构设计时要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧。而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护结构的蓄热负荷。
（4）选择更合理的室内空气参数。若空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目迫求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。
2.2 合理利用环境因素
室外温度较低时（尤其在夜间），注意房间的通风、白天注意采用遮阳措施、空调运行时尽量关闭门窗等都是节约能耗的有效措施。
2.3 建立智能系统控制技术
应用智能集成系统控制技术对中央空调系统进行时时节能控制，是目前较为有效的电子控制手段。特别是智能集成控制系统模块的出现，降低了技术应用门槛，一般应根据建筑耗能的实际情况，采用不同的智能集成系统控制解决方案达到节能目的。它能够依据空调的实际运行情况，而自动的对空调的运行参数进行自适应的最优调节，达到降低能耗的目的。
同时，随着智能建筑的发展，建立与之配套的空调智能自控系统也是不可缺少的，它对空调系统的运行起着关键作用。空调自控系统虽然增加了投资，但可以在保持良好的室内环境的基础上节省运行费用。一个设计合理和运行管理良好的自控系统既可以大幅度地节省运行费用，使业主在较短的时间内收回投资，也可以提高自动化服务质量，降低对外部环境的影响。
3.加强中央空调的管理
日常管理是中央空调节能是否实际有效的关键。一个设计再好的空调系统，如果管理不善，一样达不到节能的目的。就空调的节能目的来说，日常管理的节能措施包括：
（1）加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质。懂得根据室外参数的变化进行合理而有效的调节。积极推广水环路热泵，采用热回收、变风量、变水量系统等节能技术。
（2）加强日常和定期的对设备和系统地维护和清洗。例如空调构件等的维护，冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或除灰，过滤器、除污器等设备定期清洗。
（3）常检查自控设备和仪表，保证其正常工作。对系统的运行参数进行监测，从不正常的运行参数中发现系统的问题，进行合理的改造。经常出现的问题有设备选择过大，运行能耗高等。尽可能的缩短预冷的时间。
（4）当过渡季节中室内有冷负荷时，应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。
中央空调的节能涉及的范围非常广泛较广，从空调的设计，空调的安装以及运行管理等各方面都有值得改进的地方。无论如何提高节能性，都应从提高能量利用效率来采取对策解决问题，这才是科学的空调节能途径。
篇8：办公楼节能空调系统的构建分析论文
随着社会经济的发展及人民生活水平的逐步提高,自20世纪90年代以来,中国建筑业始终保持着高速发展,随之而来的能源供求矛盾也日益凸显。根据有关报道,我国建筑能耗约占社会总能耗的27.5%～30%,而空调能耗约占整个建筑能耗的40%～60%。因此,降低暖通空调系统的能耗已经成为当前暖通空调领域研究的热点之一,特别是广泛应用于办公建筑中的全空气集中空调系统,节能研究更具有实际意义。本文从全空气系统的技术特点出发,概括了一般办公建筑内全空气系统是否需要节能改造的判定方法,并在此基础上,总结和提出了几点全空气系统节能改造的措施及建议。
2 全空气系统的技术特点
全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统。它可以完成对全年空调系统提出的各种功能要求,包括:供给足够量的新鲜空气,实现对某房间或空间的温度、湿度、洁净度和空气流动速度等调节与控制。也就是说,全空气空调系统可以实现对建筑的热、湿以及空气品质的全面控制。
结合办公建筑的特点,全空气空调系统一般用于办公楼出入口大厅、食堂餐厅、会议室等大空间房间内,此外,因部分建筑功能要求,建筑内会包含大规模的计算机房、通讯站等功能性用房,此类房间也有可能采用全空气空调系统。普通办公建筑全空气空调系统一般为定风量系统。
3 节能改造判定方法及能耗问题
3.1 节能改造判定方法
全空气空调系统的能耗环节从概念上可分为直接能耗和间接能耗。直接能耗是指空气处理机组的风机耗电、电热器或电极加湿器等空气处理机组本身设备耗电;间接能耗是指空气处理机组要负担室内的热湿负荷,需要消耗一定的热量和冷量时,冷源和热源为提供冷热量而消耗的电能或天然气等能源。
对于全空气系统的直接能耗,可以用全空气系统输送系数、风机运行效率及风机的单位风量耗功率来定量评价。
1)全空气系统的输送系数,是衡量输送能耗高低的重要指标,主要与送回风焓差和风机的实际工作效率相关。它反映了全空气系统输配能耗的大小,输送系数越大,说明运行调节越好。供冷时,对变频风机,该指标的理想值为15;对定速风机,该指标的理想值为8。
2)风机运行效率,测量时应保持各处风阀开度正常的情况下进行测量。如风机可变频,且无法测量全工况的平均值,则应在定频状况下测量。推荐值为50%与风机额定效率的0.85倍之间的低值,风机运行效率偏低说明风机与风系统阻力特性不匹配,或者风机与电机间的传动系统效率偏低,应予以调整或更换。
3)风机的单位风量耗功率,不包括厨房等需要特定过滤装置的房间的通风系统。根据《公共建筑节能设计标准》(GB50198-2005)中对办公建筑空调系统风机的单位风量耗功率限值[W/(m3/h)]的规定,区分粗效过滤器和粗、中效过滤器,对于两管制定风量系统限值分别为0.42和0.48,对于四管制定风量系统分别为0.47和0.53,对于两管制变风量系统分别为0.58和0.64,对于四管制变风量系统分别为0.63和0.69。
若现有建筑全空气系统的上述节能评价指标未能达到要求,可视为具有一定的节能潜力,可综合建筑使用现状及经济条件判断进行节能改造。
而对于间接能耗,由于其耗能设备不是空气处理机组本身而是冷热源,就不能通过对全空气系统进行直接的测量和指标计算而判断冷热源系统节能与否,只能根据建筑物和空调系统的具体情况以及现行的节能规范来定性或定量分析哪种系统形式更为节能。
对于全空气系统的间接能耗是否符合节能要求,可根据以下要求分析、判定:
1)空调系统的划分要根据使用时间、温湿度基数、新风比等条件的不同来划分,高大空间如高度大于10m、体积大于10000m3等宜采用分层空调。建筑内存在需要常年供冷的建筑内区时,应根据室内进深、分隔、朝向、楼层以及围护结构特点等因素,划分建筑物空气调节内、外区,且宜分别设置系统或末端装置。
2)空调系统的新风比应符合《公共建筑节能设计标准》(GB 50198-2005)中的相关规定。当全空气系统为采暖期存在冷负荷的内区进行供冷时,可达到的最大总新风比应不低于70%,以利用自然冷源。
3)当集中空调系统采用排风热回收时,其净能量回收效率应满足:显热回收,净回收效率不应小于55%;全热回收,净回收效率不应小于48%;溶液循环式净回收效率不应小于48%。空气-空气能量回收装置的交换效率(在标准规定的装置性能测试工况下,且排风量与新风量相同时)应满足制冷时焓效率>50%,温度效率>60%;制热时焓效率>55%,温度效率>65%。
4)全空气变风量空调系统其空气处理机组的风机,应采用变频自动调节风机转速的方式;当采用定风量系统,且单台机组风量大于10 000m3/h时,应采用变速风机;当系统为多台风机并联时,也可采用台数调节改变送风量。
5)空调风系统应限制土建风道的使用,当条件受限确实需要使用土建风道时,必须采取绝热和严格防止漏风的措施。
若现有建筑全空气系统的上述节能评价要求未能达到,可视为具有一定的节能潜力,可综合建筑使用现状及经济条件判断进行节能改造。
3.2 能耗问题
总体上讲,全空气系统有可能出现并应该予以检测的能耗问题主要包括以下几个部分:
1)设备问题。主要指设备机组劣化、机组性能降低等,以及零部件腐蚀、变色、变形等劣化,保温损坏、机械性能降低等。
2)环境整合问题。主要指各环境因素(温度、湿度、室内洁净度、噪声度等),工作环境和各设备机器的整合情况;现场的空气环境质量、冬夏及室内的温湿度的设置是否超标并是否可控;行为节能是否合理有效等。
3)系统性能问题。主要指系统的设计方案是否合理;系统是否存在堵塞引起的高能耗情况、过滤器的阻力是否过高;阀门开关是否失灵引起旁通及短路;是否有冷热抵消情况;室内循环空气是否存在短路。
还有一些其他的问题,如:排风是否按照节能要求设置了热回收装置;全空气是否具备变新风比的条件;风水管的温降是否超标、保温是否有效、是否损坏或缺失,厚度是否符合公共建筑节能设计标准;风机效率是否达标,送风口及空调风水系统有否结露情况;流量是否能根据室温及空气品质灵活调节;全空气处理设备的控制和调控能力是否满足要求等。
同时,还要根据采用节能技术的状况及能耗的现状,判断是否符合现行法规的规定,节能指标是否失效等。
4 改进技术措施
结合对全空气系统的节能改造判定及其所存在的能耗问题,根据各种节能要求,对办公建筑空调系统节能方面的改进技术措施可以大致分为设备维护及更换和系统优化两个部分。
4.1 设备维护及更换
顾名思义,就是维护、修理现有设备使其回到正常的运行工况或把老旧设备更换为更加节能的型号。
1)清洗全空气空调系统送回风口及送回风管,一方面提升空调系统各部件的运行状态,另一方面保证了送风的空气品质。
2)空调机组的过滤器堵塞导致风机运行工况点偏离额定工况点,送风量减少,风机效率降低。清洗过滤器及更换高效过滤器,使风机在高效区运行,降低风机电耗。
3)加强对设备和风管的绝热处理,并应做好隔汽层和保护层。
4)检查、修补破损的风管、失效的风管阀门等,保证空调末端能达到预期的供冷效果。
5)若空气处理机组的新风比或热回收率不能达到节能要求,可更换相关设备。
6)若空气处理机组的风机效率较低或选型不合理,使得全空气系统输送系数、风机的单位风量耗功率较低,可考虑更换风机或风机部件。
7)清洗进出空气处理机组的空调水管,避免因水管堵塞造成能耗增加。
4.2 系统优化
1)根据上文中提到的各条节能评价方法,结合建筑现状具体分析,对原设计方案进行优化或利用先进技术,以达到节能要求。
2)合理布置、增减送回风口,使整个空调区域气流组织更加合理,送回风更加均匀,同时降低风口平均风速,避免因局部区域过冷或过热而调整整个空调系统而造成的无谓能耗。
3)在空调区域内设置Co2及VOC监测,根据空气质量监测点反馈的CO2及VOC浓度动态调节新风量,在保证室内空气质量的前提下降低冷负荷。
4)结合具体情况在空调末端设备水系统处安装电动调节阀,对风机安装变频器,按照送风温度调节水阀,按照回风温度调节风机转速,在满足舒适性要求的前提下节省冷量并降低风机电耗。
5)办公楼大厅入口处可用全空气热风幕,全年采用循环风,阻挡室外冷、热空气侵入,节省空调能耗。
6)改造后对空调系统进行全面调试,保证风口均匀送回风,风口风速不超限;改善气流组织,降低气流噪声。
以上仅列举适用性较广且改造效果较好的改进技术措施,针对不同的建筑及其使用特点,务必因地制宜,具体情况具体分析,选择适合的节能技术措施。
5 结语
本文通过总结全空气系统中所出现的节能问题,提出了判断全空气系统是否节能的一般方法,包括利用节能指标对全空气系统的直接能耗环节进行评价,以及利用相关规范及系统设计经验,对比全空气系统的设计方案,对其间接能耗环节进行评价。若根据评价方法进行评价后,办公建筑具有一定的节能潜力,可综合建筑使用现状及经济条件进行节能改造。
在此基础之上,本文还从设备维护及更换和系统优化两个方面提出了空调系统节能方面的改进技术措施,如清洗、绝热、更换风机、合理布局、采用变频措施等。这些方法和措施可以供一般办公建筑的全空气空调系统的节能改造工程参考及使用。
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