既有建筑暖通空调系统节能改造设计分析

郭磊鑫

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

1 既有建筑暖通空调系统节能改造设计的主要内容

暖通空调系统能耗在建筑能耗中占有很大比重，如在商业建筑中占建筑总能耗的65%左右，暖通空调系统节能对建筑节能具有重要的意义。一般来说，一个完整的暖通空调系统由三大部分组成，即空调冷热源、供热与供冷管网和空调用户系统。冷热源就是通过管路系统将各种设备组成制备热媒或冷媒的热力系统；供热与供冷管网是输送热媒与冷媒的大动脉，将冷热源制备的冷、热媒输送到用户；空调用户系统是由管路系统与末端空气处理设备组成的冷量或热量的分配系统，按各建筑物冷热负荷的大小，合理地将冷量或热量分配到各个房间或区域，以创造出舒适而健康的室内环境。暖通空调系统的用能也集中在这三大部分中，即冷热源中能量的转换、冷媒与热媒的输送用能和空调用户分配系统用能。暖通空调系统的节能应从这以下方面着手：

1.1 暖通空调系统型式改造

不同暖通空调系统型式的能耗有所不同，对于既有建筑，应根据建筑的功能、运行特性、负荷特点、改造的经济性等方面综合考虑，选择合适的暖通空调系统型式，例如变风量（VAV） 暖通空调系统、变水量系统、辐射板供冷与供热系统、变制冷剂流量（VRV） 系统、水环热泵暖通空调系统、工位暖通空调系统等都具有节能的优点。在系统型式选择时，应当分析要求进行环境控制的场合的特点（负荷特性、使用特点、调节要求、管理要求、建筑特点等） 和各种系统具有的特点，使系统与被控制的环境有最佳的配合，达到在有良好的环境控制质量条件下既经济又节能的目的。

1.2 空调冷热源改造

众所周知，空调冷热源的能耗是暖通空调能耗中的主要部分，在空调冷热源的设计中合理采用节能技术措施对整个暖通空调系统的能耗至关重要。因此，有必要对空调冷热源的主要节能技术作一总结，以便增强设计者在空调冷热源设计中的节能意识。

空调冷热源形式的选择应综合考虑能耗指标、初投资和运行费用、使用寿命、建筑特点、安全和可靠性、维护管理难易程度、对环境的影响、当地能源结构等因素。从节能角度，对于设备的选择应该考虑利用效率是否高，因此应该优先选用天然冷热源。在空调冷源设计中，回收与利用冷凝热，即在制冷的同时又制备热水为热水供应提供热源，这种方案才是一个节能而环保的优化方案，是合理使用能量的典范。国外早已使用这种方案，称之为免费热水供应系统。冷凝热回收与利用系统（又称免费热水供应系统） 在理论上具有一定的实用价值，但是该系统的实际节能效果与气象条件、建筑特点及使用功能等因素有很大关系，应具体问题具体分析。

1.3 管网改造

管网是暖通空调系统的另一个组成部分，其负责将热媒或冷媒传输到用户端。管网的布设需要对系统造价、运行经济性、建筑结构等多方面的因素进行考量。而在节能改造中，则需重点把控其节能特性，因此可以从以下几个方面实现节能改造。第一，可以进行多路并联布置。通过这种方式，可以有效缩减风管的长度，从而降低风管中气体的流动阻力，提高其流动速度，从而使用户端的冷气或热气效果更佳。第二，可以进行对称布置。对称布置就是将干管以对称的形式进行设置，其一般尺寸较小、管路较短，在水力平衡保持方面的优势更明显，可以减小水力损失。第三，在运行条件不好的管路上，尽可能减少会增大其局部阻力的附件，最大程度保证其运行的顺畅，减小因为阻力造成的能源损失。

1.4 空调风管改造

布置风管系统要考虑的因素（如系统的造价、运行的经济性及运行效果、建筑结构与功能、防火要求等） 十分繁多。现仅从节能角度考虑风管系统的布置，应注意以下几点：a.对称布置：对称布置干管尺寸通常比较小，设计管路较短，比非对称布置更容易保持系统的水力平衡。b.多路并联布置：多路并联布置可使风管尽可能的短，以降低每路风管的流动阻力。同时，也使风管断面尺寸变小。c.在风管系统的最不利环路上尽量避免设置高局部阻力系数的管路附件，以减小最不利环路中空气流动的总阻力。

1.5 用户系统改造

在用户端有一个需要注意的问题，就是新风在进入室内时，必然会有等量的室内空气排出。要保证用户端室内空气的品质，又想要实现节能，就必然不可以通过削减新风量来进行节能，如此就不能保证室内空气品质。因此，要在用户端进行节能改造，将以往无组织的排风改造为有组织的排风，即将室内需要排出的空气通过一定的设备进行回收，如此可以实现能源节约。比如在夏季，向室内排入冷风，那么就可以对室内的热量进行回收用作他途。在冬季向室内排入热风，那么就可以对室内的冷量进行回收另作他用。所以，要在用户端设置回收系统，在向室内进行热媒或冷媒输送的时候，同步实现冷量或是热量的回收，将其集中起来，必然可以在其他方面发挥作用，从而降低暖通空调系统的整体能耗。

2 既有建筑暖通空调节能改造过程中应注意的事项

在国外很多大学，建筑、土木、结构、给排水、暖通空调、电等专业都属于建筑这个大专业，一个优秀的建筑设计师，必须具备这几方面的基本技能，而在我们国家的大学分科中，这些学科都分在不同的专业，甚至不同的学院，因此要想系统地对整个建筑的节能改造作出规划，是很困难的事情，这里单纯只做暖通空调系统的节能改造，都牵涉到结构、给排水、电等三个方面，所以在旧有建筑暖通空调节能改造过程中，应注意以下事项：

2.1 各专业设计图纸搜集务必完整

旧有建筑由于历史的原因，其原有图档保存的不完整，或竣工图与实际不对应的问题常有发生，所以在开始对原有暖通空调系统进行节能改造设计之前，对此大楼的所有的图纸、实际情况做全面深入的现场调研非常重要。

2.2 暖通空调节能改造设计应提前跟其他专业相关负责人沟通

例如在某既有建筑暖通空调节能改造过程中，遇到了一例管道穿楼板情况，项目组提前邀请了结构方面专家现场勘查，和结构专业配合，在适当的位置开洞，做加固。保证建筑的结构安全。同时，和室内装修装饰专业密切配合，认真听取建议，对于风口这类室内可见的部件，提前与负责室内装修与装饰的队伍沟通，既保证了暖通空调的送风效果，又使装饰契合室内装修，外表美观，达到客户需求。

2.3 改造过程中尽可能利用最新的设备，最大程度地节能

由于旧有建筑中使用的设备，很多都是没有考虑到变频、变风量等节能元素，造成了能源的极大浪费，因此，要趁改造的机会，将一些最新技术和节能设备运用到旧有建筑中，对有些还能派上用场的材料，也尽可能地在改造中重新利用，这样不仅降低成本，也是对减少对资源的浪费。

3 结语

暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着举足轻重的作用。节能技术推新、广泛应用离不开技术人员的研究开发、政府职能部门的重视和支持、行业内的每一名暖通专业的工作者的辛勤劳动，也只有全方位的开展暖通空调系统节能研究使用才能真正达到节能的目的。对于既有建筑而言，应重点加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗，针对每个建筑我们应制定符合该建筑的用能管理制度，加强设计人员的技术水平，提高运行管理人员的节能意识，培养有强烈的责任心的运行管理人员。