首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 商业综合建筑空调节能设计策略研究

商业综合建筑空调节能设计策略研究

2025-05-27 63 上传者：管理员

摘要：商业综合建筑功能复杂，且建筑运行能耗较大，尤其是空调系统，是主要能源消耗之一。随着对能源效率重视程度的加强，如何有效降低商业综合体空调系统的能耗，成为一个亟待解决的问题。文章分析了造成商业综合体空调能耗较大的各种原因，并从冷热源配置、空调水系统控制、能量循环利?、智能系统集中控制等设计层面，探讨商业综合体空调节能的策略。

关键词：
智控系统
碳排放
空调能耗
系统控制
计量计费
加入收藏

1、引言

商业综合建筑通常包含多种业态,如商场､办公楼､酒店等,面积占城镇建筑总面积的4%,但总能耗却占城镇总耗电量的20%以上,空调系统能耗更是占到建筑能耗的40%~60%,不仅影响运营成本,还增加碳排放,对环境产生影响｡

商业综合建筑的能耗主要包括空调系统､照明系统､动力系统等,其中空调系统是最大的能耗来源,尤其是供冷,占整个建筑能耗的50%以上｡空调能耗不仅受建筑本身的设计和运行方式影响,还与建筑的使⽤功能､气候条件､人员等因素密切相关[1]｡

2、影响能耗的因素

2.1负荷特性

①商业综合建筑一般以大型或中型商业居多,大中型商业集经营､餐饮､娱乐､休闲设施等于一体,一般含较大内区,人员负荷和新风负荷为主要的冷负荷,所占比例较大｡人员负荷的大小取决于商场客流量,而客流量会随时间､节假日､季节等因素变化,因此人员密度直接影响到设计冷负荷的精度｡大中型商业人员密度与位置､楼层等因素有关,一般约为0.7人/m2~1.2人/m2;除了人员负荷以外,灯光负荷和其他发热设备(如自动扶梯)也要考虑｡

②办公建筑负荷较大且高峰持续时间长,夏季空调高峰期持续时间达6h~8h,主要集中在人员和办公设备负荷｡办公建筑各功能分区的使⽤时段和冷负荷存在较大差异,其灵活性和适应性要求高,使⽤人数､末端使⽤经常发生变化,需要空调系统能灵活调整冷量分配｡酒店负荷主要集中在餐厅､会议及多功能厅等大空间区域,同样存在区域负荷差异,客房负荷随入住率变化而不同｡

2.2设备选型及配置

①作为商业综合建筑空调的能耗主体,冷热源合理配置十分重要｡目前大多数商业建筑在前期设计时都比较保守｡考虑预留余量,选择型号过大的定频设备,为达到室内舒适度,开启设备超出实际所需冷量,造成运行不节能,能耗偏高｡

②水泵扬程选配过高或附加系数过大,空调水系统实际流量和水阻较小时,系统流量变大;大部分时间水泵处于低效率,多台主机和多台水泵并联时,根据负荷的变化范围,运行调节性能较差,不能保证负荷变化时稳定经济运行,导致能耗偏高｡

2.3控制系统

为了保证室内效果,空调系统经常以大负荷运行,若未进行调节,会造成不必要的能耗｡商业建筑存在大量内区,根据实际情况进行分析,南方地区冬季内区一般是需要供冷的,许多商业未切换模式,内外区均采⽤供热模式,在能源消耗的同时,内区也未达到室内舒适状态｡对于办公建筑和酒店,空调系统一般是在部分负荷下运行,室内的实际需求与系统提供的冷热量随时处于变化状态,如没有合理的控制系统,能耗必然会增加20%~35%｡

2.4运维管理

①空调供冷､供热是随人员数量变化而变化的｡实际运行中,运营方为了得到更好的室内效果,将室内温度高于舒适温度,通常将主机及水泵的运行方式和数量由自动控制转为人工控制,使供回水温差减小,常出现“大马拉小车”的现象,造成能耗上升｡

②空调水系统设备后期维护也是很重要的｡如维护不力,各设备的运行效率将下降,比如冷机长时间运行,水中的杂质在高温高压环境下沉积导致冷凝器结垢,换热效率将降低30%;板式换热器结垢1mm,热效率将下降10%,设备换热效率的降低将大大增加系统能耗｡

3、降低能耗设计策略

3.1合理配置冷热源

①商业冷热源采⽤冷水机组+燃气锅炉较为常见,也最为稳定可靠｡商业区一般有集中区､商铺区和娱乐区,集中商业区面积较大,冷负荷较大,机组大部分时间处于70%~90%区间运行,冷源可采⽤70%定频冷机+30%磁悬浮冷水机组,负荷高峰时定频冷机满负荷运行与变频冷水机组COP相差不大,出于初投资考虑,可选择部分磁悬浮机组作为负荷调节时开启,也可作为外区商铺的冷源,在减少投资的同时提高系统能效;热源可采⽤冷凝式燃气锅炉,多台设置,其负荷调节性比较好,降低排烟温度,锅炉燃烧效率高｡商铺区和娱乐区负荷相对较小,且营业时间不同,冷热源单独设置风冷热泵,独立控制及调节｡如所在地区有峰谷电价,供冷可考虑冰蓄冷或水蓄冷,夜间蓄能可节电｡在过渡季节或冬季对需要供冷的内区,根据气候条件可设置冷却塔免费供冷系统,相比常规供冷模式,可以降低空调系统的能耗,节省运行费⽤｡

②办公或酒店,50%负荷及以下运行的时段基本占供能时间的70%~80%,冷源可采⽤单独的变频冷机或磁悬浮机组,热源为冷凝式燃气锅炉,根据室内测负荷变化可以及时作出回应,实时调节达到需求的同时使机组的COP处于高值｡除了水系统空调,办公楼也可采⽤多联机空调系统,分层控制｡对室内及外立面要求不高的办公或酒店,可采⽤分体空调,分室控制｡

3.2空调水系统控制

空调水系统通常采⽤一次泵变流量控制,一次泵变流量空调水系统根据空调水系统最不利环路压差变化及机组的压差—流量特性控制变频水泵转速,同时冷源侧流量随负荷侧流量的变化而调整,以降低空调水系统运行能耗｡变流量空调水系统具有动态调节能力,有效解决了中央空调水系统“小温差综合症”问题,工作效率较常规定流量空调水系统可节省电能15%~20%,是实现高效制冷机房的重要措施｡公共建筑空调水系统均应采⽤变流量控制,负荷时刻处于变化状态,变流量水系统可使供回水温差始终保持在设计值,最大程度实现按需供能｡

控制流程:房间负荷变化→末端设备电动调节阀开度变化→空调水系统压差阀压差变化→变频水泵调整转速→冷水机组负荷输出调整→空调冷却水泵调整转速→冷却塔风机转速变化｡图1为一次泵变流量控制系统控制逻辑｡

图1一次泵变流量控制系统原理图

3.3能量循环利用

大型公共建筑空调系统需要对新风进行热湿处理,这部分能耗占总空调能耗的20%~30%,占建筑总能耗的4%~12%,排风量为新风量的80%~90%｡因此,利⽤能量交换回收排风中的能量以减少新风负荷是空调系统节能的一项有力措施[2]｡

①商业建筑分区域布置的空调机房可设置转轮式全热回收空气处理机组,换热效率为70%~80%,节能效率高,但对机房高度有要求｡以酒店为例,排风设置在客房卫生间,每间客房设置新风支管,采⽤新风换气机送排风的方法不妥,而且会带来一定的噪音;可在裙房与塔楼间设置相应层高的设备转换层,将各层所需新风和排风由设置在设备层的全热回收空气处理机组统一承担,通过垂直送排风管接至各层客房,实现能量回收,减少新风处理能耗｡

②采⽤集中式能量回收设备,应对系统划分､风道布置等统筹安排,使系统趋于合理｡另外,在过渡季节或冬季采⽤新风供冷时,应在系统新风管和排风管上分别设置旁通风管,让空气不经过内置换热器,减少风阻､降低能耗｡

3.4智慧集控系统

智慧集控系统是一种对空调设备进行远程监控､智能调度与优化控制的综合管理系统,它通过集成传感器､执行器､控制器及云端管理平台,实现对空调运行状态的实时监测､数据分析与智能决策,达到节能减排､提高舒适度､降低运维成本的目的｡

①冷水机组群控智能控制系统,除控制冷水机组的起停外,还能根据负荷需求,结合单台制冷机的负载率或多台制冷机的平均负载率,以及各机组运行负载的能效比综合计算,控制机组运行或停止的台数,使机房内设备及系统的运行能效最优化,减少冷水机组的能耗并提高系统整体能效｡

②系统可采集相关数据,如温度､湿度､送回风温湿度等参数,根据有效数据进行计算,实现自动控制､联锁控制以及手动与自动之间的灵活转换｡根据预设的参数和条件自动调节风机转速､温湿度设定值以及冷热水电动阀的开度,从而确保环境参数的稳定与舒适,保障室内设计要求｡系统可实现运行状态监控和故障预警,大型空调设备及末端设备运行状态､电动水阀阀位反馈等信息均被实时采集处理｡

3.5空调计量计费

空调计量计费的方式有三种:按面积计费､按时间计费和按流量计费｡按面积计费是根据每个房间或区域的面积来计算费⽤的,通常适⽤于大型建筑或商场等场所,此方式简单易行,便于管理,但无法准确反映实际使⽤情况,可能会导致资源浪费｡按流量计费是目前最为常⽤的计费方式,根据房间或区域的冷热使⽤量来计费,通常适⽤于按层计量的办公楼或酒店等场所,此方式可以准确反映实际使⽤情况,减小资源浪费｡按时间计费为根据空调使⽤时间来计算费⽤,适⽤于按房间计量的办公建筑｡

可在商业空调系统每个水管回路均设置流量计,针对各环路的使⽤情况及室内数据进行有效的水系统调控,降低能耗｡外区商铺单独设置空调系统回路,设置计量装置｡办公楼如每层均为大空间或为同一⽤户,可按层设置流量计｡如每层为分隔房间独立办公,可采⽤两种模式:①可在各层水系统干管设置流量计,各房间设置时间型计费装置;②各层设置中央空调分户计费系统,这种系统通过在每个办公区域安装独立的计费器和控制器,对其空调使⽤量进行准确监测和计费,这两种方式可以提高⽤户主动节能意识,做到“人走关机”,节约能源[3]｡

4、结语

综上所述,商业综合体空调节能是一个系统工程,应根据实际工程具体分析,选择合适的节能降耗措施｡除了考虑合适的设计策略,实际使⽤中运维管理也是很重要的,比如开关空调的时段､过渡季节的使⽤､机组设备的保养清洗､水质的维护等,各方面都要做到符合要求,才能将整个空调系统的能耗降到最低,从而减少碳排放｡

参考文献:

[1]丰艳萍,武涌.节能运行监管——我国大型公共建筑节能管理的必然选择[J].暖通空调,2007(8):8-12+49.

[2]梁海嵘.商场空调新风､排风能量回收系统的应⽤分析[J].大众科技,2009(10):17-20.

[3]马最良,姚杨.民⽤建筑空调设计[M].第三版,化学工业出版社,2015.

文章来源:杨健.商业综合建筑空调节能设计策略研究[J].智能建筑与智慧城市,2025,(05):114-116.