夏热冬冷地区办公楼暖通空调节能设计浅析

来源:用户上传      作者:

　　摘    要：近年，随着经济发展、城镇化进程加快，各类新建办公楼像雨后春笋一般出现在各大中型城市的新开发区。新建办公楼越来越多的情况下，随之而来的就是能耗量大幅度增加，加重了电网的负担。针对这种情况，暖通空调系统在实际运行过程中的节能问题也开始越来越多的受到了人们的关注。
　　关键词：夏热冬冷;办公楼;暖通空调;节能;设计
　　1  前言
　　从我国现阶段的能耗情况来看，建筑能耗呈现出了逐年增加的趋势，国家建设部的统计数字显示，我国每年新建房屋面积约在20亿平方米左右，其中高能耗建筑占比超过80%。而在使用过程中，空调能耗的占比也在逐年增加，因此，在办公楼暖通空调设计工作的开展过程中加强对节能问题的关注具有十分重要的现实意义。
　　2  冷热源系统设计过程中的节能要点
　　2.1  采用高COP值的水冷螺杆/离心制冷主机、高能效比的多联机、高效率的燃气锅炉
　　空调冷热源是整个建筑的最主要耗能设备，因此，选用高能效的冷热源设备，对于办公建筑节能效果至关重要。多联机和水冷螺杆主机，尽量采用达到国家一级能效的产品;水冷离心式制冷主机，可采用磁悬浮型水冷离心式制冷主机以获取比一级能效更高的COP值。
　　2.2  采用合理的冷冻水进出水温差，冷冻水泵加装变频器
　　冷冻水系统适当采用大温差，一般为7℃，可减少冷冻水泵流量和功率。冷冻水泵加装变频器，可根据冷冻水管主管压差大小调整水泵转速，从而调整水泵功率，达到节能目的。
　　3  空调通风系统、空调水系统设计过程中的节能要点
　　3.1  空调风系统考虑热回收
　　根据建筑物特点选用合理的热回收系统，有利于降低新风负荷，减少主机装机容量。
　　经相关文献显示，新风负荷占据总空调负荷的20%～40%[1]，利用空调排风所含带的冷/热量预冷/预热新风从而降低新风冷/热负荷，减少空调负荷有重要意义。常用的能耗较低的热回收装置有全热交换器、液体循环式显热回收器、转轮式全热回收新风机等。设计过程中需根据建筑物特点选用合理的热回收设备。
　　如办公楼单层建筑面积不大，每层都可设置新风百叶的办公建筑，可每层设置全热交换器进行通风换气。此种设备全热交换效率约65%，具有结构简单，尺寸小、造价低廉、安装灵活的优点。但此种设备具有新排风会串通、输送气体风量小、输送气体距离短的缺点。
　　如办公楼单层面积较大、层数不多、外立面要求较高的的办公楼，可选择天面设置数台转轮式全热回收新风机。此种设备全热交换效率约65%，具有输送气体距离长、输送气体风量大、集中布置在天面从而每层办公室噪音源减少的优点。但此种设备具有体积庞大、造价高昂、新排风会串通的缺点。
　　如办公楼单层面积较大，层数较多、外立面要求较高的超高层办公楼，此类办公楼避难层层高一般不高，无法安装大型转轮式全热回收新风机，此时可选择液体循环式显热回收器。此设备两个水-空气换热器分别安装在新风机进风段和排风机进风段，换热器之间由水管联通并安装水泵形成一个循环，水管里充注乙二醇溶液作为载冷剂。此种设备显热交换率约60%，具有安装灵活、输送气体风量大、输送气体距离长、新排风无串通等优点。但此种设备具有造价高昂，显热交换效率较低的缺点。
　　3.2  合理划分空调系统
　　（1）有内区的建筑物，内外区均设置独立的空调风系统及空调水回路。根据建筑物特点，合理划分空调区域对空调节能尤为重要。不少大型办公楼，存在面积不小的内区，内区需要常年制冷，外区夏天需要制冷冬天需要制热。如采用风机盘管加新风系统，此时则要求内区独立设置一路空调水系统，独立的新风系统，内区的空调水回路，通过板式换热器与闭式冷却塔冷却水回路（冷却水管内载冷剂为乙二醇）换热，冬天靠闭式冷却塔给内区制冷，此时闭式冷却塔喷淋泵不启动，仅靠风扇散热。外区空调水回路切换到燃气锅炉空调水回路供暖。
　　（2）尽可能每层设置独立的新风机组，每台新风机进水管加电动蝶阀。如办公建筑晚上只有某几层（约20%～25%的空调负荷） 需要开启空调，无需开空调的楼层新风机、末端均不开启风机，减少了风机能耗。
　　办公楼空调负荷仅20%～25%，此时制冷机房里的冷冻水泵流量理应也为满负荷的20%～25%。但如果新风机进水管没加装电动蝶阀，无需开启空调的楼层，其新风机的比例积分阀不像风机盘管电动二通阀那样断电能自动关闭。此时冷冻水就依然从新风机处流通，即使仅有20%～25%的空调负荷，空调水泵流量也有可能达到60%，出现小温差，大流量的情况，冷冻水泵运行能耗依然较大。因此，应在每台新风机进水管加装电动蝶阀，不需要开启空调的楼层，新风机的电动蝶阀，也需自动关闭，防止冷冻水从无需开启的新风机处流通，避免空调冷冻水泵能耗无法下降。
　　3.3  采用全空气系统
　　如单层办公楼面积适中，层高允许，可采用VAV全空气系统，由于空调房间全年大部分时候是部分负荷运行，各房间通过改变送风支管的阀门开度，从而调整送风量来控制房间温度。通过感知主管静压变化，自动调整空调机组总送风机转速，从而实现送风机的节能。由于采用了全空气系统，可全新风运行，过度季节或晚上室外温度较低时，可利用新风来对室内进行降温，无需开启主机制冷。
　　3.4  机组管理过程中采用无级调速无刷直流风机盘
　　机组管理工作开展过程中，无极调速无刷直流风机盘的应用十分普遍，其中，直流永磁电机是最重要的一个组成部分，也是最突出的一个特点，在此基础上，为了保证机盘能够高质量的运行，需要同时加装自动控制装置，改变以往普通温控器需手动调速的运行方式，真正实现无极调速。电机在工作过程中，需输入220伏电压，输入方式为单向，采取直流的方式运行[3]。所选择的产品需通过国家检测，检测结果需要是在高速运行情况下的数据，检测耗电量不得高于国家标准规定的耗电量，机组在低速运行的情况下，耗电量需控制在国家规定耗电量的75%左右，在此基础上，切实保证节能效果。
　　现阶段，办公楼在安装暖通空调系统的过程中，风机盘管机组是最常使用的设备，从现阶段我国的产量来看，每年投入市场的风机盘管机组约为100万台，按每台风机盘管机组120W的耗电量进行计算，在充分考虑办公楼运行情况的前提下，以每天12小时，每年100天的运行标准，一年的时间内，我国总风机盘管机组耗电量将超过14亿千瓦时。而在无极调速无刷直流风机盘中加入节能设备的前提下，大约可节约50%的耗电量，将耗电量控制在7亿千瓦时左右，如此计算，我国每年可减少7万吨的二氧化碳排放量，无论是从环保的角度来讲，还是从节能的角度来讲，都有着十分重要的现实意义，在实际设计办公楼暖风空调节能系统的过程中，相關人员需加强关注，保证办公楼暖风空调系统正常运行的前提下，最大限度的节约运行成本。
　　4  结语
　　，随着新建办公建筑不断增多，电网负荷不断加大，因此，办公楼的空调系统节能设计极其重要，设计过程中需要多方面考虑，避免只着重考虑冷热源节能设计，忽略系统规划设计。办公楼运行过程中，暖通空调运行过程中的耗电量在办公楼整体能耗量中的占比相对较大，因此，加强对暖通空调系统节能设计问题的关注能够最大限度的降低整个建筑物的能耗。
　　参考文献：
　　[1] GB 50736—2012.民用建筑供暖通风与空调调节设计规范[S].
　　[2] 鲁迪.上海某节能办公楼暖通空调节能设计[J].制冷空调与电力机械，2010（3）：45～47+35.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15134542.htm