公共建筑中暖通空调系统效能提升策略分析

李汶芊

广州越秀华城房地产开发有限公司 广东 广州 510000

经济新常态下，社会民众对生存环境质量和幸福生活指数诉求持续攀升，对生态宜居环境提出了更高要求。创新公共建筑规划设计理念、广泛采用中央空调系统技术设备、发挥其节能环保、运行稳定、清洁低碳的优良性能，一方面能够在绿色环保生态思想指导下持续进行技术创新，另一方面能够突出以用户为中心，创造更加温馨舒适的社会生产工作生活环境，有助于促进理论与实际结合，不断完善暖通空调系统，遏制传统建筑中空调系统能耗居高不下的态势，推动公共建筑中暖通空调系统研发朝着绿色、节能、环保、宜居的方向健康发展。

1 提升公共建筑暖通空调系统能效的作用影响

在我国经济实力不断增强、人民生活质量不断改善的背景下，虽然中央空调应用普及率逐年提升，但传统市政建设模式下公共建筑供暖环境严重污染状态仍未得到根本改观，摆脱电气设备高耗能造成的能源供应匮乏局面仍然任重道远，减轻空调系统对绿色生态环境建设、改善居民生态环境造成不利影响，仍然处于探索实践之中[1]。因此，为应对我国建筑领域中能源消耗占比高的严峻挑战，特别是经济发达地区公共建筑中能源消耗居高不下的不利局面，加强建筑公共建筑中能源消耗研究、推进低碳高效暖通设备研发运用势在必行。我国公共建筑暖通空调设备能耗调查数据显示，北上广深等一线城市在应用暖通空调系统后，暖通空调系统以及卓越的节能性能、良好稳定的运行方式，对改变商业建筑中能耗比例过大的现实情况，解决公共建筑中人员密集流动性大、对暖通能量需求量大的突出问题中起到了积极作用。暖通设备的广泛利用，一方面有效改善了公共建筑墙体屋顶吸热纳凉比例高的弊端，另一方面在解决室内外连接通道、门窗开启频繁能量消耗，特别是的临街出租或出售房屋等建筑场所能耗方面表现优越。与此同时，优化了暖通空调设备、照明设备、通风设备之间的能耗设置，使之达到了更加合理的能量规划分配比例。因此，以城市公共建筑为主体推广应用暖通智能系统，开展节能潜力研究，必须在必须以公共设施能耗调查数据为基础，深入了解公共建筑暖通空调系统能效，根据用户使用功能特点、供求面积、能量需求性质，进行精准计算控制，才能实现能量供应与消耗的最佳性价比。

2 公共建筑暖通空调系统能耗常见问题及成因剖析

当前，在公共建筑暖通空调系统中仍然存在较多的问题，如图1所示。

图1 公共建筑暖通空调系统中的问题

2.1 暖通设计不能充分体现节能环保要求

在公共建筑暖通空调系统设计过程中，没有充分考虑能源消耗、资源配比与使用者具体需求之间的关系，设计理念不成熟，未能体现节能减排思想。一是暖通空调系统不符合国家有关节能减排的规定要求，不能在设计方案中体现节能减排思想，公共建筑的整体功能，使用效果，没有体现以人为本的思想，难以满足用户差异化需求。不能针对公共建筑建设周期长、功能繁琐要求高、应用环境复杂的实际，进行差异化人性化设计。二是未能根据用户需要进行合理的结构调整设计，暖通空调缺乏与建筑物整体规划布局的衔接。设计之前没有深入一线调查研究，工程暖通空调设计与使用便捷性存在差距，导致暖通空调利用率低，实际能量供应效果差。三是设计单位、设计人员没有将绿色减排理念的重要性予以体现，对能源消耗周期长、能量持续消耗造成的影响缺乏正确认识，导致技术应用标准不合理。比如，当前绝大多数公共建筑暖通空调系统设计仍然引用上世纪九十年代的标准理念，难以体现公共建筑能源消耗、节能减排、挖掘潜力的时代特征[2]。

2.2 未能建立暖通空调系统运行管理完整体系

公共建筑暖通系统的运行传送设置缺乏统筹考虑，没有考虑系统运行过程中的能源消耗损失。 一是在暖通系统通道设置上，运行管道线路过长、管路的保温层的热导性、壁厚设置不符合节能标准。没有充分考虑管路保温材料性能、保温层厚度对冷（热）媒传送造成的直接损耗，一方面直接造成冷热量损失，降低传热温差。另一方面管路阻力增大造成水泵等辅助设备能耗增加，明显偏低修持本身能量输送率，造成不必要的能源消耗。二是在暖通空调制冷制热转换功能存在明显差距。空调系统进行高温低温之间运行转换时，过程中介质吸纳能量过多，水泵等设备部件受损，冷热介质本身输送率不高，占用空间大，形成资源浪费。三是暖通系统专业管理人员缺乏相应的责任意识和专业理论素质做支撑，系统运行操作技术不熟练，难以达到暖通空调系统灵活运转、合理调节能量的控制效果。

2.3 暖通系统负荷设计缺乏科学性

暖通系统设计单位不能将设备负荷控制、全功率运行参数作为重要注重。一是在选择复合设计方式时，单纯以设备输出负荷量为基础，没有充分考虑空调系统制冷制热峰值需求量的合理控制区间、不同功能频繁切换增加的超额负荷量，降低了暖通系统合理运行的适应性，对整个设备系统正常运行造成不利影响。二是暖通系统设计负荷不合理，又间接影响到系统其他部分性能指标，降低了暖通系统整体运行效率，增加了施工成本，加大了人力资源投入，难以达到预期的设计应用效果。三是暖通系统负荷设计不能从现实需要出发，在已知负荷量大的情况下没有进行设备负载增容，加大了日后扩容维护成本投入，对暖通系统能量的高效输出形成制约[3]。

3 提升公共建筑暖通空调系统能耗的实践途径

3.1 合理进行暖通空调系统设计

为有效解决当前公共建筑暖通空调系统能源消耗过多，运行投入资源多、维修成本居高不下、污染程度加剧等矛盾，必须合理进行暖通空调系统设计。一是设计单位、设计人员要针对暖通空调系统所处地域温度湿度及自然条件特征，从公共建筑的使用性能、室内人员容量、立体空间布局大小，以及建筑物毗邻外围结构的现实出发，在暖通系统满足额定负荷的前提下，经过调研获取设计数值，开展差异化设计管理。二是针对冬季夏季供热制冷及高峰时段空调系统使用情况，合理设置能量工作时间区间，体现以人为本的设计原则，保障公共建筑内使用人群身体健康、使用环境温馨舒适。三是持续开展公共建筑暖通空调系统能耗新设备新工艺新材料研发，有针对性地解决系统性问题，减少设计缺陷在使用环节造成的不必要能量浪费。

3.2 构建完善的暖通空调系统管理体系

公共建筑暖通空调系统设计是一项系统工程，是对建筑品质量及室内辅助设施性能的“双重”考验。一是构建完善的暖通空调系统管理体系，要体现系统能量输出完整性，体现绿色生态理念下的节能环保要求。设计单位要组织开展相关管理体系内容培训，提高与绿色环保生态发展、与数据信息技术相契合的时代需求，提高设计人员的责任意识，将履行研发系统任务目标、设计责任、工作内容、用户需求融为一体，增强设计的实际效果。二是建立暖通空调系统管理使用机制，定期开展系统运转情况、设备磨损运维情况、人员工作状态、环境影响因素的专项调查，确保暖通系统及相关管理要素处于良好状态。三是要制定暖通系统使用规范标准，对不合理的使用行为进行纠正，养成正确使用暖通空调系统的良好习惯。通过建立起完整有效制度管理体系，提高运行管理人员的技术素养，充分认识该项工作的内涵及重要性。四是加大对暖通空调系统管理工作人员的考核力度，结合暖通空调系统的实际性能适时开展针对性业务培训，明确操作步骤的标准规范，将暖通空调系统管理使用纳入业绩考核范围，保障暖通空调系统管理走上规范化标准化精细化发展的轨道。

3.3 减少暖通空调系统不必要的能量损失

与建筑物暖通空调系统运行相伴，不可避免产生设备、管路、室内外气体交流过程的能量缺失。这就要发挥公共建筑暖通系统空调系统作用，合理设计优化系统功能、树立全员节能减排意识，在绿色环保降低能耗理念指导下减少不必要的能量消耗。

一是要抓住影响公共建筑暖通空调系统能耗的主要环节，减轻过程消耗对整个系统环境造成影响。同时要遵循节能原则，按照设计标准严格把控指标，优化设计方案，做好各不同区域公共建筑能耗及节能标准情况测算，如图2所示。

图2 公共建筑暖通空调系统

二是建筑物暖通空调系统管理使用要坚持节能减排原则，针对建筑物内外转及表面散热状况，加强散热吸热状况研究，采取全方位全覆盖行之有效的措施提升建筑物外墙、屋顶、门窗、通道等的传热散热[4]，如图3所示。

图3 暖通空调设计示范图

三是减少建筑物外部能量消耗要以提高外围结构热传阻为基础，合理设置建筑物体型结构、增强空气流动阻力，降低能量消耗系数。冬季严寒地区要通过设置门窗防风垫、增加屋顶、外墙保温隔热层等排放防止室内热量扩散。夏季则要加厚外墙隔热材料、种植绿色植被遮盖屋顶等形式，减少室内热量与外界空气传递过程的能量损耗。对建筑物中的门窗等频繁开启部位要减小建筑物缝隙长度，防止室内外空气流动，提升保温隔热效果。

3.4 强化对暖通空调节能运行控制

发挥公共建筑暖通空调系统功能，必须坚持设计与使用相结合、运行与维护相结合，多措并举方能达到理想的节能运行控制效果。一是要在设计阶段对未来使用概况、负荷能量、过程能耗做出精准计算，制定出系统中各部分能量消耗控制区间，根据能量使用规划进行能量分项计量统计，改善不合理的能源供应和消耗状态。二是要针对建筑物制冷制热面积、光照时间及屋顶墙体与外界环境、室内人员数量以及使用情况，以及冬季低温、夏季酷暑的实际严格控制暖通空调节能运行时间，在电力供应紧张的情况下还要采取错峰能量输送方式控制资源使用量。三是针对使用过程能量供应需求的饱和度，合理设置建筑物暖通空调负荷区间，实施系统能量供应调整计划，通过全年系统设计统筹合理设置暖通空调系统的启动关闭时间，改善传统暖通系统设计仅限于单独单栋负荷的设计缺陷。四是要按照绿色生态环保理念的发展要求，加大节能环保材料，绿色无污染材料，以及新型复合节能材料应用力度。开展强化对暖通空调节能运行控制的前瞻性研发，将风能发电、太阳能发电等新型清洁能源融入设计理念，提高暖通空调节能设计中风、光、氢等可再生资源的利用率。

4 结语

综上所述，开展公共建筑暖通空调系统能量消耗研究是一项长期复杂的工作，必须严格按照国家能源建设标准、精准把控系统设计指标，优化能源设计负荷计算方案，提高暖通空调系统运行效率，减轻暖通空调系统对自然环境造成的污染危害，合理进行暖通空调系统设计，构建完善的暖通空调系统管理体系，不断提高管理人员的节能意识、提升操作使用人员的技能水平，推进公共建筑中暖通空调系统效能研发不断取得新进展。