公共建筑综合服务楼暖通节能提升分析

2019-10-21刘斌

科技风 2019年24期

摘要：本文通过查阅大量文献及实际工程经验，阐述了公共建筑综合服务楼进行节能改造的主要措施，发现了大量的公共建筑综合服务楼节能措施不完善，通过改进相关措施能够有效的减少建筑能耗，最终期望本文能够对未来公共建筑综合服务楼类似的建筑节能改造提供借鉴作用。

关键词：综合服务楼;节能;建筑能耗

公共建筑能耗巨大，[1-3]综合服务楼是最具有代表性建筑之一，因此对其进行节能改造尤为关键。首先通过长期调研及改造经验，既有建筑往往存在设备老化、能源利用率不高、管理不够合理等问题，导致能源浪费严重。并且大多数公共建筑综合服务楼房间功能多样化，不同房间人员需求的舒适条件差距较大，整体建筑综合人体热舒适效果较差。其次，建筑运营服务人员流动较大，一旦人员离职和退休，新进人员不清楚建筑能源使用情况，基本线路不清楚，没有既有图纸等问题进一步加大了改造难度。本文将介绍改造方案、技术措施、人员行为三个方面因素对建筑能耗的影响，提高能源利用效率，希望对类似工程的节能改造具有指导借鉴作用。

1 改造方案

既有建筑改造的前提条件是依据现场既有条件进行改造，因此收集改造对象的现状资料尤为重要，如热源、冷源、系统形式、管线路由等，如若没有原始资料需进行现场勘测，以确保改造不影响周边其他建筑。

筑综合服务楼房间功能多样化，要求使用时间不同，建筑在进行改造时，有些项目的部分建筑依然在投入使用，施工时周边场地狭小，因此，明确确定施工组织，将大大提升工作效率。基本建设的程序可分为计划、设计和施工三个阶段，但施工组织设计具有一定的多变性，由建筑物各自的特点及建造的地点等因素带来的差异，使得没有完全统一的、固定不变的施工方案可供选择，应根据不同的拟建工程，编制特点各不相同的施工组织设计。这样必须详细研究工程特点、地区环境和施工条件，从施工方案的合理性和技术经济的角度出发，遵循施工工艺的要求，合理地安排施工过程的排列，科学地组织物质资源供应和消耗，把施工中的各单位、各部门及各施工阶段之间的关系更好地协调起来。施工时必须统筹兼顾，协调推进，使改造过程尽量不影响工作部门的正常运营，将施工时间段的干扰度应降至最低。

2 技术措施

2.1 空调供暖系统的冷热源

2.1.1 选择冷热源类型

根据建筑的自身特点，应合理利用可再生能源作為空调及供暖系统的冷热源，来减少能源消耗和保护环境，如：

（1）空气源热泵系统。以空气作为冷热源，采用喷气增焓，智能除霜等辅助技术，通过消耗少量电能，从室外空气中提取冷量和热量，保持室内舒适环境温度。适用条件：各单体建筑空调空调系统或采暖系统，室外机可设于建筑楼顶和建筑室外地面上。

（2）地（水）源热泵系统，该系统以岩土、地下水、地表水为低温热源，利用地热能交换系统、水源热泵机组，通过消耗少量电能，将地下的低温热能提取用于冬季室内供热和生活热水，夏季可把室内热量转移到地下，达到制冷目的。适用条件：有较大的场地用于地热能交换系统管线的设置。

（3）联合能源系统。将负荷分解为基础负荷、调节负荷和调峰负荷。综合采用多种设备和不同的运行方式，将传统能源、可再生能源和其他新能源等成熟技术，有机地整合在一个能源系统中，使能源利用效率达到最大化。典型的技术方案是以热泵为中心的联合能源系统，可利用能源种类有浅层地热、市政燃气、市政电力等。适用条件：有较大的场地用于设置机房和地热能交换系统管线。

2.1.2 现有冷热源设备的节能改造

（1）蒸发冷却式冷水机组。以水和空气作为介质，利用水的蒸发带走汽态制冷剂的冷凝热，减少冷却水循环能耗，提高了制冷系统的综合能效SCOP。比传统水冷机组节能15%以上，比风冷机组节能30%以上。适用条件：建筑室外有较大空间，或设在原制冷机房内，但需要良好的通风环境。

（2）变流量冷却塔。在原有空调冷却塔内增设稳压器和变流量喷嘴，使冷却塔流量在30%～100%范围内都能实现均匀布水，可降低能耗，提高冷却效率。适用条件：采用冷却塔冷却的中央空调系统。

（3）低氮冷凝式锅炉。可回收锅炉排烟中包含的显热和水蒸气气化潜热，使锅炉热效率达到100%以上，节能效益显著。适用条件：燃油燃气锅炉房改造。

2.2 热回收

（1）新风热回收，大空间建筑的新风量需求比较大，采用直流式通风耗能极大，因此新风系统一般情况下采用热回收形式，一般情况有空调机组的混风和新风热交换机两种形式，热回收效率一般在60%以上。

（2）燃气锅炉烟气余热回收。燃气锅炉烟气余热回收是指通过增设换热装置增大燃气锅炉的尾部烟气受热面降低锅炉排烟温度，将高温烟气的热能回收。燃气锅炉烟气余热回收装置由热管节能器、水箱、循环水泵、控制系统等组成，在锅炉排烟出口安装一台热管节能器回收烟气余热，将锅炉给水进入节能器加温后进入软化水箱实现余热回收利用。

（3）冷水机组冷凝热回收。空调冷水机组在制冷的同时会产生大量的冷凝热，通常是通过冷却塔释放到大气中，冷凝热可达到制冷量的1.15～1.3倍。冷水机组冷凝热回收是指在传统冷水机组的基础上增加一个热回收装置，一般设置在压缩机出口和冷凝器进口之间;可在满足制冷的同时将冷凝热部分回收来加热生活热水。通过热回收技术能够将冷凝热作为生活热水的热源，不仅减少了冷凝热对环境的热污染，还有效地利用了该部分热量，提高了机组的整体效率。

2.3 变频

如今变频技术已经发展比较成熟了，很多空调及采暖系统的主机、输配系统与末端采用变频了变频技术，并且节能效果显著，如离心式冷水机组变频，其控制逻辑是：一般在70%-100%负荷范围内，机组保持导流叶片全开，通过变频控制装置降低压缩机的电动机转速来使机组卸载;当负荷低于70%时，导流叶片开始关闭;当负荷低于50%时，为了避免出现喘振，适当增加压缩机的转速。离心式冷水机组安装变频器后可加大机组运行范围，使机组始终处于节能高效的运行状态，同时可以降低机组启动电流，避免机组频繁启停，延长设备使用寿命。输配系统变频是指通过采用变频技术改变集中空调系统水和风机转速，调节管道流量，以取代阀门调节及旁通方式。末端产品采用变频技术则针对使用房间的需求进行自动调节，不仅减少了空调系统能耗，而且增加人员的舒适性。

2.4 自控系统

随着科技的发展，建筑智能化日益明显，新建的高端建筑能够将各自分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一的和谐的系统之中，达到信息资源共享，实现集中统一的管理。集中自控系统能够通过对区域用能建筑及能耗节点进行能源数据的实时动态监控，实现建筑和设备间的能源数据流和能源物质流的统计、分析和趋势预测，进行排序、控制、优化，形成建筑群落、区域分布式能源和单栋建筑的整体能源控制、优化、服务与再分配。解决了维护人员流动性大的问题。同时，感知区域间各类用能装置或设备的运行状况与故障报警，根据专业策略实现用能设备工艺、逻辑和过程的自适应控制优化，在满足正常需求下最大限度的节能减排。而旧有建筑的集中自控系统很少见，因此在建筑暖通系统改造时应考虑集中自控系统。

3 规范人员行为

人员行为对建筑能耗影响巨大，即使所有条件相同，不同的人员行为导致的建筑能耗差距也是很悬殊的，[4-6]尤其是公共建筑的管理人员的行为，对建筑能耗的影响更大，因此必须规范管理人员的用能行为。

管理人员需是专业的，需要培训合格后方可上岗，并且应进行定期全面的技术培训。使之能够熟练掌握系统的原理和运行方式，通过高质量的运行管理来充分发挥系统的能效，以达到节能设计的预期目标。对水暖、动力设备的日常调试、运行管理與维护。定期检修管段，清除管网堵塞，对管网保温破损跑冒滴漏及时检修，对保温损坏严重的管段重新保温。并且建立完善的存档体系，最终的竣工图纸的纸质版和电子版存档。

4 结论

公共建筑综合服务楼暖通系统能耗巨大，如何减少暖通系统能耗对减少建筑能耗具有重要意义。本文分析了公共建筑综合服务楼建筑能耗现状及用能系统存在的问题，针对这些常见的低能效问题，对公共建筑综合服务楼暖通节能提升给出下列建议，希望为类似建筑的节能改造提供些借鉴。

（1）明确施工组织，统筹兼顾，协调推进，尽量不影响工作部门的正常运营。

（2）当暖通空调系统未采取或仅采取部分节能措施时，应优先利用可再生能源，合理选择冷热源的系统形式;除非只能用电作为冷热源，禁止使用用电能作为直接供暖和空气调节系统能源。

（3）当建筑内设置机械新风系统时，应考虑新风热回收，能够有效的减少暖通能耗，提高人员舒适度。

（4）暖通空调系统未设自控功能，仅靠人工进行调控，或虽有自控，但功能少，精度差，还需人工干预时，应配置集中监测控制系统，能够实现暖通空调系统根据室内外环境参数通过自动控制进行调节。

参考文献：

[1]IEA.Cities，Towns and Renewable Energy，International Energy Agency（IEA）[M].2009.

[2]田玮，魏来，朱丽，何成，孙禹，杨松.城市规模的建筑能耗研究综述[J].建筑节能，2016，44（02）：59-64.

[3]唐浩，丁勇，刘学.公共建筑节能改造技术途径与效果分析[J].暖通空调，2018，48（12）：118-125.

[4]周翔，张淇淇，张静思，等.上海地区住宅冬季室内环境调研及热需求分析[J].暖通空调，2013，43（06）：64-67.

[5]简毅文，李清瑞，白贞，等.住宅夏季空调行为对空调能耗的影响研究[J].建筑科学，2011，27（12）：16-19.