广州市设计院 广东省广州市 510620
摘要：公共建筑的运行能耗中（折合成用电量），空调系统的能耗通常占建筑总能耗的30%~50%，在国家政策大力推行绿色可持续发展的前提下，高效节能空调技术的有效运用，对于绿色节能建筑的发展至关重要，是绿色建筑得以有效实施的技术前提。本文主要对建筑工程中包括高效空调制冷机房系统、高效空调末端技术、新风系统优化设计等空调节能技术的运用进行分析研究。
关键词：建筑节能；高效空调制冷机房系统；新风系统优化设计；高效空调末端
引言
随着我国经济社会的发展，城市建设也逐渐成熟，城市居民生活所需的能源需求也越来越多，能源的足量供应与现代社会发展日益增长的能源需求之间的矛盾越来越突出，能源的高效利用对于我国经济社会的发展具有非常重要的意义；另一方面，社会经济的高速发展也伴随着居民节能环保意识的进一步提高，人们对生活质量的要求也随之增高，尤其在居住环境的要求上，已逐渐趋于绿色、环保、节能化。2019年6月13日，《绿色高效制冷行动方案》印发实施，《方案》提出：“2022年，家用空调、多联机等制冷产品的能效水平提升30%以上…”；“2030年，大型公共建筑制冷能效提升30%”；2019年8月1日，《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2019颁布实施，标准主要从安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约和环境宜居等方面对绿色建筑的建设提出了具体详细的要求；并明确提出，现代化建筑必须要在能够满足节约资源、保护环境、减少污染等基本要求的基础上，最大限度地为人们提供更健康、更适用的居住空间，同时还要能够最大限度地实现人与自然和谐共生的目标要求。
1 高效制冷机房系统
公共建筑的运行能耗中，空调系统的能耗通常占建筑总能耗的30%~50%，而制冷机房（制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、变频器、水处理设备等）占空调系统的70%以上，中央空调系统、特别是中央空调的制冷机房是公共建筑的能耗大户；另一方面，数据调研显示，国内制冷机房能效水平普遍低下，平均水平3.0，能达到5.0的优秀案例十分缺乏，与美国、新加坡等发达国家的优秀制冷机房系统存在一定的差距。以制冷机房系统能效3.0的平均水平为例，如果能效水平提升到5.0，制冷机房将节能40%，粗略估计空调系统节能约28%，整个建筑节能约8~14%，节能潜力巨大。
造成制冷机房能效偏低的主要原因有如下几点：第一，项目前期缺乏建设具体目标，同时制冷机房的运行监测系统不完善，根本就无法知道制冷机房的实际运行情况；第二，项目设计过程，往往受限于工期、资源等的约束，采用流程化和保守化的设计，缺乏精细化设计；第三，项目施工过程中，制冷机房主要设备及材料的采购和安装十分容易偏离设计的意图，造成严重的施工偏差；第四，项目调试运营过程中，往往以“能用”为目标，系统运行效率十分低下。
高效制冷机房系统主要包括：制冷主机、输配系统、冷却塔等，其高效节能的运行主要包括以下几个方面：第一，制冷主机的优化。目前制冷技术的高速发展，制冷主机的类型与效率也得以极大的提升，应根据项目全年的负荷特性科学进行主机搭配，避免“大马拉小车”的问题；目前市场上主要的制冷主机包括离心机组、螺杆式机组和磁悬浮等，其COP随着负荷率的变化也均在一定的差异，合理的搭配主机，保证主机在各负荷区间运行均能处在高效区十分关键；合理使用变频技术，充分考虑变频的必要性，避免粗放的全变频或者全定频。第二，输配系统的优化。常规系统中，冷却水泵和冷冻泵的运行能耗占制冷机房能耗的20~30%，应通过降低空调水系统阻力、降低管网不平衡率等手段，减少水泵能耗；包括冷冻水系统管网规划要合理、减少弯头的使用、选用阻力更低的局部阻力构件等等。第三，冷却塔系统的优化。
冷却塔风机的实际运行能耗占整个制冷机房系统的能耗比重较低，2~4%，但冷却塔的冷却效果确实制冷机房系统高效运行的最主要保障，优化冷却塔运行的室外环境、避免遮挡等，另外保证冷却塔的散热能力满足系统要求，选用高效的变频机等对于冷却塔的高效运行具有重要意义。
2 高效空调末端技术
空调系统末端能耗约占整个空调系统能耗的30%，高效的空调末端设计对于整个空调系统的节能和室内热舒适的保证具有重要的意义，常规的中央空调系统末端设计中，较多的风机盘管加独立新风系统：第一，选取合适的室内设计参数，室内设计参数的选定对于室内设计负荷的具有极大的影响，设计参数的选取应结合建筑类型并满足规范和节能要求，避免“过热”和“过热”而造成不必要的能耗浪费；第二，选取新型成熟的设备产品，如在经过技术经济比选的前提下，选取高效低噪的直流无刷电机，相较于传统三相异步电机，其具有如下优势：运行高效，耗电量小；噪声小，室内环境提升；后期维护简单，有效降低运行维护成本等。
3 新风系统优化设计
空调系统中新风量的确定主要有三个因素：卫生要求、补充局部排风量和保持空调房间的“正压”要求；而在人员密度较大的场所，氧气需求量大，新风量主要由卫生要求确定。一方面，研究显示，空调系统中处理新风的能耗要占到空调系统总能耗的25%~30%，对于人员密度较大的场所，占比更大；而另一方面，常规空调系统设计中，新风系统风量具备手动和电动调节功能，但其无法根据室内人员活动状况实时调节新风量大小，往往处于“设计状态”和“关停”等少数几个状态，从而造成系统的新风量和新风能耗过大（或者直接关停而导致室内空气品质状况较差，卫生条件不满足人体需求）。
第一，当新风系统需要同时负担多个房间时，应对系统的新风应对系统的新风量进行计算，并计算系统新风比，使得新风系统在满足建筑物中所有房间需要的前提下，实现最小新风比，这样可以大大节约空调能耗。第二，对于建筑中有大量集中排风系统时，室内的冷热量会随排风一起排出室外。需要对建筑物进行经济技术分析，如设有集中排风的空调系统，在技术经济比较合理的时候，可以考虑设置空气-空气能量回收装置。采用全热型新风热交换机，利用室内排出浑浊空气所带的冷、热量，通过全热交换器，对吸入的室外新风预处理，回收排出室外空气中所带能量。第三，过渡季节充分利用室外自然冷源，在条件合适的地区应充分利用全空气空调系统的优势，采用全新风运行，尽可能利用室外自然冷源，最大限度地利用新风降温，提高室内空气品质和人员的舒适度，降低空调系统能耗。第四，智能化新风系统，在人员密集且变化较大的场所，系统的新风负荷较大，通过采用红外监测等装置监测室内人员的变化情况，联动调节新风机组的送风量，从而降低系统的新风能耗。第五，合理利用自然通风，自然通风是提高室内空气质量和居住舒适度，并且不会消耗过多的能源，也不会产生污染的好方法。项目设计阶段，根绝建筑朝向合理建筑物的布局和可开启扇的面积，以提高通风效果。
结语
综上所述，空调系统的运行能耗占建筑总能耗的比重较大，空调系统的节能高效运行对于建筑节能的意义十分巨大；通过一系列节能技术实现空调系统的“高能效，低能耗”的运行目标。此外，空调系统的节能运行是一项系统工程，是一项一项节能技术累积起来，每一项节能技术都有其适用范围及特点，在实际工程项目中，应充分考虑结合项目特点，因地制宜，合理应用节能技术，在满足建筑使用功能和品质的基础上，实现“以人为本”的绿色节能要求。
参考文献：
[1] 赵荣义. 空气调节(第四版)[M]. 中国建筑工业出版社, 2009.
[2] 陆亚俊, 马最良, 邹平华. 暖通空调(第二版)[M]. 中国建筑工业出版社, 2007.
[3] GB/T50378-2019 绿色建筑评价标准[M].中国建筑工业出版社, 2019.