公共建筑暖通空调系统设计和运行研究

许平青

厦门新洋达环境科技有限公司，福建 厦门 361000

1 大型公共建筑结构中暖通空调具有的能耗特征

在我国，大型公共建筑（除军事建筑外）属于常规建筑系统的重要组成部分。对于常规建筑系统而言，既包含普通民用建筑，同时又包含工业建筑，大型公共建筑则归属于民用建筑。例如：在人们日产生活中经常看到的广场和车站均属于公共建筑。就目前而言，暖通空调系统能耗表现出的主要特征为：能耗过大、能源利用率不足、冷热能使用模式存在缺陷、应用效果不佳等。这些不利因素的存在，会对暖通空调系统造成不利影响，能耗现象会进一步加剧。

建筑管理人员为了提升建筑内部的舒适程度，会在建筑中安装暖通空调，以此调节室内温度。但是为了进一步节约能源，在大型公共建筑中进行暖通空调设计时，需要针对空调的运行能耗特点展开分析，如要求空调系统兼顾事故后排风，风量需＞5 次/h 的换气要求，在设计中可不考虑最小新风量。当前大型公共建筑结构的暖通空调初始设计温度为28.5℃，暖通空调的空气处理需要经表冷器冷却后送入室内，使室内的相对湿度达到95%，从而承担建筑内全部热负荷，室内设定需要消除余热量，将参数设定为t0=15.4℃。

2 公共建筑暖通空调工程案例

2.1 工程概况

某大型商场位于某市四环内，建设中的结构安全等级为1级，该商场的整体建筑面积达到40.96 万m2，而占地面积则达到了27.463 万m2，商场建筑高度为98.97m，层高3m，结构形式为剪力墙结构，外部设有幕墙。该商场项目结构较为复杂，对施工环境有着较高的要求，且工程工期紧、质量要求高。该大型商场采用集中空调系统，因工程项目建成投用时间距今较远，所以其隔热和保温效果有所退化，并且建筑采暖系统运行会产生较高能耗，主要因为空调设备运行期间产生的能耗和设计期间选择的负荷值过高。建筑调温系统在运行期间，能量消耗过高，能源利用效率较差，并且暖通系统工作效率较低等问题均为待解决问题。

2.2 设计方案注意事项

大型公共建筑南通空调设计方案需要重点注意下述几方面的内容：首先，建筑外观、建筑周边环境、建筑内部空间以及建筑供暖制冷需求等；其次，在满足上述几方面的建筑要求之后，正式开始设计空调系统运行方案，保证空调系统的各方面能力都可以达到预期标准。

而对冷负荷的计算方法则是要准确确定数据中心的相关数据，具体包括UPS 额定负载、面积、人数以及IT 负载等，需要对其内、外负载进行有效计算，即是100%IT 负载+UPS 额定负载的6%+IT 负载的8%+面积×照明负载系数（21.53W/m2）+人体散热，对于外部负载则是对墙壁、窗体等维护传热进行计算，公式为数据中心面积×显热系数（30W/m2）+面积×潜热系数（20W/m2），从而确定总发热量、总显热量和显热比，最终准确统计数据中心冷负荷［1］。

针对上述情况，该建筑在空调主要使用月份的冷负荷值较高，为建筑提供足够的冷气需要增设大量暖通空调风口。在这样的情况下，建筑周边环境、采光条件、通风条件、建筑布局、建筑朝向等多方面的因素都会对暖通空调的正常运行造成影响，所以，在坚持节约能源的前提下，需要采用新型节能空调系统，在保证建筑供暖制冷需求的前提下，进一步控制能源消耗。与此同时，还需要注意建筑高度、建筑面积、建筑内部空间等方面的实际条件，提升确保暖通空调系统的运行效果。

3 暖通空调系统的设计关键因素

3.1 空调系统运行管理分析

在公共建筑的具体建设过程当中，暖通空调系统十分重要，其自身的输配体系需要承担输送冷热量的责任，因此，提升空调输送系统的实际效能属于公共建筑节能设计工作的重要方式，同时也是关键节点。暖通空调自身保温能力需要由外界构造材料具有的传热系数决定，会对空调运行体系产生较大影响，同时还能够提升建筑屋顶保温能力和墙体保温能力，可以减少建筑自身需要承担的冷热负荷损失的25%。在此期间，变频技术属于暖通空调系统升级改革的关键成果，既能够提高适配系统的实际传送能力，同时还可以在多种空调系统中得以广泛推广和应用。

3.2 测量管理建筑内部设施

通过对建筑内部设施的实时测量，可以有效保证空调设施的正常有效运转，能够大幅度提升运行功效、节约人力资源。对于已经建成的大型公共建筑而言，地方政府的有关部门需要制定相关政策对公共建筑的暖通空调系统予以科学引导，推进空调节能技术在未来阶段的发展和创新。例如，该工程的热力外网管线是几何相关指定路由进行敷设，该条线路的总长度为156.663m，其管径则为DN150，其中室外直埋深度可以达到120.563m，而室内的架空高度则可以达到36.1m，其供回水的方向主要为从北侧供水，从南侧回水，而热水温度则维持在90～150℃之间，其压力值可以达到1.6mPa，安装温度可以达到10℃。管道属于公用管道，等级为-GB2 级，管材在具体使用时需要符合GB/T8163-2008 标准，对无缝钢管进行应用［2］。在线路设置上可以采取波纹管补偿和自然补偿这两中方式，以此来充分确保建筑暖通空调系统能够与建筑节能建设标准的相关要求相符合。

4 大型公共建筑暖通空调系统设计和运行的有效对策

4.1 调节系统完善对策

想要确保空调系统的安全稳定运行，需要加强对边水量的控制。上述工程每年用水高峰基本集中在8 月份和9 月份，其中能耗最大的月份为8 月，结合地域的主要特点，该月份在夏季，因此天气比较炎热，对空调系统的需求量相对较大，由于是公共建筑，因此相关公共用水可不进行考虑，因此用水量较大的原因主要在于空调系统。根据用户实际需求，提升变频水泵自身调节功能，让变频水泵能够有效承载系统运行产生的负荷变化，对空调系统相关设备的运行时间进行合理调节，从而保障设备的节能运行，同时还需要对变频水泵的节能特点进行合理运用，从而使卫生间用水状态得到调整，采取人为方式对各阀门的开启度进行控制，主要控制在5%～10%这一范围内。与此同时，预防水力失调的最佳方式是关注空调系统调试，根据设计概念，调节系统流量，保证系统运行的良好状态，从根本上解决空调系统水力失调问题。

4.2 重视运行检测和运行调试

正式安装空调系统的前期、中期和后期均需要安排专门技术人员监督并管理安装工作，保证暖通空调系统可以顺利完成安装作业，例如，针对该工程当中的两台空调，其总冷量单台可以达到29.2kW 以上，电加热则可以达到6kW，加湿量为4.5kg/h，静压达到150Pa。结合相关要求进行分析，空调系统需要能够对室内湿度进行调整，而且还需要具有漏水报警以及除湿等相关功能，将其温度设定在17～32℃时，其温度的控制精确度为±1℃。而当相对湿度设定在40%～70%这一范围内时，其控制精度可以达到±5%RH。在此期间，工作人员需要全方面掌控设备运行状态，并将试行数据记录存档，然后签署验收合同。

4.3 加强空调系统运行管理

公共建筑中的暖通空调系统由多种不同的设备机组构成，在其管理建筑设施期间，还需要不断完善机组设备管理机制，定期检查各个不同功能的设备运行情况。在遇到运行问题时，需要在第一时间找到专业技术人员处理问题，为设备稳定、正常运行状态提供可靠保障。科学技术的不断发展，对暖通空调产生了带动作用，时下公共建筑内的暖通空调已经能够做到自动化运行控制，并且可以通过软件技术监控并控制暖通空调系统运行，在一定程度上提升了空调系统参数的精准度。

5 结语

综上所述，伴随着人们生活水平的显著提高，在大型公共建筑使用功能方面也提出了更高的要求，在公共建筑结构当中，暖通空调系统是一项关键组成部分，受到了越来越多的关注。在专业人员设计暖通空调系统期间，需要充分考虑到公共建筑的各项使用功能，如该工程将采取措施前后的暖通空调系统运行数据进行比对后，证明节能效果明显，各类资源综合降低约16%。