建筑暖通空调系统运行能耗量化分析

建筑暖通空调系统运行能耗量化分析

李书田

身份证号：130433198912270017

摘要：建筑能耗是我国能源消费体系的一个重要部分，同时，也是一种重要的二氧化碳排放源。暖通空调是我国建筑耗能的重要组成部分，通常为40%～50%，所以，暖通空调的低碳设计显得尤为重要。在当前的“双碳”背景下，需要对暖通空调系统的设计进行量化，以确定可以采用哪些节能低碳的设计方法和措施，以及这些措施在多大程度上有助于减少建筑能源消耗的碳足迹。本文基于暖通空调运行现状，对其能耗原因做了详细说明，以及针对其原因所需要改进的措施以及分析。

关键词：建筑暖通空调系统；运行能耗；量化

1 暖通空调系统运行的现状

暖通空调系统是指一种用于提供暖气、通风和空调给室内空间或交通工具的装置设备。暖通空调系统是一门涉及热力学、流体力学等多学科领域的专业。空调系统的能源消耗主要包括3个方面：冷源、输送系统和空调系统终端设备，而制冷机组是冷源的主要能耗来源，冷却塔和水泵是整个输送系统的主要能耗来源，风机是空调末端系统的能源消耗来源（包括空调箱循环风机、新风机组风机、风机盘管循环风机）。目前，我国是世界上生产、销售和使用空调数量的领先者。据统计，中国空调系统消耗的能源占社会总能耗的21.7%，这也意味着加强暖通空调系统节能减排方面的研究是必行的大趋势。空调具有很大的节能潜力，它对整个社会的节约十分重要。所以，降低暖通空调的能耗是当务之急。目前，全国建筑面积已达600亿m2，根据统计分析，建筑物运行时产生的CO2排放量约为22亿t，其中29%是直接排放，50%是电力间接排放，21%是热力间接排放。在这三项指标中，我国建筑暖通空调系统所产生的CO2排放约为9.9亿t。

2 暖通空调系统运行耗能影响因素

2.1 空调系统运行能效比

空调系统具有动态特性，由于受到的干扰比较多，目标的参数变化比较大，因此很难做出正确的判断。同时，制冷机组、冷却塔、水泵等设备之间的耦合特性也是十分重要的，使得空调系统难以实现对单个设备的有效控制。如何运用科学的评估手段，就变得非常重要。运行能效比是从整体空调系统中综合考虑各个部件的能效水平确定其工作效率。其定义是指在一定时间内，空调系统的制热（制冷）能力与其消耗电量（不用电消耗换算为电能消耗）之比。对空调系统的运行有一定的参考价值，对操作人员的操作有一定的指导作用，从而达到节能的目的。

2.2 空调系统的自动控制水平

通过对空调系统的控制，可以实现温度控制、风机控制、安全控制等。从实际应用情况来看，与集散式中央空调的监测系统比较，变流量控制节能系统可节省能源60%～80%。可以优化中央空调系统的各个部分。但是，在实际应用中，变流量系统的控制仍是一个难点。如果缺乏有效的管制，变流量空调系统将无法达到理想的效果，从而影响其节能效益的发挥。

3 运行能耗不确定性量化分析

采用random抽样法，在我国，目前还没有一个统一的取样次数的计算方法，取样的数量主要取决于所调查的对象和实际的检验。在此基础上，软件建议最小采样次数为20个变量，即120个采样，本论文的计算时间设定为200个，达到最小采样次数。在累计概率为95%的情况下，该建筑的空调系统的单位面积工作能量消耗为25k W·h/（m2·a)；而单位面积能量消耗小于20kW·h/（m2·a）的累计概率为16.5%。每个观测值的数量基本上是一条直线，因此，空调系统的能耗数据可以被视为一个正态的分布。

4 建筑暖通空调节能问题的解决对策分析

4.1 对暖通空调系统的设计进行科学、规范的设计

（1）有效的设计方法和方案在进行高层建筑暖通系统的节能设计时，要注意采用有效的节能优化设计方法和方案，以保证其有效的技术措施的应用效果。（2）根据建筑的特点和节能要求，在设计时，设计师应将节能优化理念引入建筑设计中，并在信息技术和计算机网络的协同作用下，探讨了暖通系统的节能优化问题。（3）在进行高层住宅供暖通风系统节能优化设计时，必须具备丰富的实践经验和专业理论知识等多种因素的支撑，运用节能设备、节能技术等多种因素，将其运用到采暖空调节能的优化设计中，以提高其适用性，达到节能降耗的目的。

4.2 科学选择暖通空调模式

近年来，在空调发展的进程中，变频空调的发展趋势比较好。变频空调的节能效果很好，而且还能给用户带来更加舒适的室内环境，这就让暖通空调的节能水平得到了极大的提高。在相同的热量条件下，变频空调机的能耗仅为额定空调机的66%。因此，在集中中央空调系统中，合理地选取和运用变频技术，可以达到大规模公用建筑的节能目的。同时，要使多层通风节能技术得到更好的应用，才能使其更好地实现节能的目的。在过渡时期，可以采用机械通风的方法，将新鲜的室外空气导入室内，将多余的热量和不洁净的空气排出。在夏季，当室外的环境是非常舒适的，我们可以打开窗户进行自然通风，把房间里的热量和热量排出，从而使空调的工作时间最短，从而达到最大程度地降低空调的能耗。

4.3 发挥可再生能源的空调系统最大效能

合理利用可再生能源的空调系统，注重系统运行的优先性。（1）科学地利用可再生能源的空调器。在新形势下，尽管常规普通空调发展很快，但在实际使用过程中，其耗能很大，而且温室效应比较严重。因此，为了能够改变这种状况，应当加强空调系统的可再生能源的使用。对此系统进行了深入的分析，发现它不但能有效地节省能源，而且还能减少环境污染，延长使用寿命。其中，目前使用最多的地源热泵空调系统，提高地源热泵系统制冷水的供回水温度，能有效地改善机组COP值，通过分析国内外主要厂家的数据，指出了当供回水温差为5℃时，地源热泵机组蒸发温度对系统COP的影响。例如，当供水温度由7℃提高16℃时，机组COP值可提高至7.83。主要是利用地下温度土壤的热量，从总体上提高了空调系统的温度。经过分析认为，这是一种新的技术，在中央空调系统中比较普遍。地下水源热泵，主要用于18℃以上的地下水，使之成为制热水源，为空调系统供给制热。（2）加强建筑采暖空调使用的管理。比如，在春、夏季交替的初期，使用冷却塔的冷却水，可以缩短制热设备的运行周期。为了使空调系统能够更好地运行，要从多个方面进行分析，加强员工的培训，并对其运行进行了严格的规范，以保证其在使用过程中能严格遵守操作规程。

5 结语

暖通空调在现代建筑中起到了很好的调节作用。然而，目前国内暖通空调系统的能耗偏高，已不能满足当前绿色、节能、环保的需要。因此，在建筑建设过程中，运用各种节能技术措施，可以更好地满足建筑节能的需求，通过深入剖析暖通空调系统的节能问题，减少能耗，充分认识其产生的原因，制定出合理的解决方案，保证其正常工作。所以，在今后的建筑中，应该更加注重节能和降低能耗的措施，并对其实际运用效果做出科学评价，从而拓展其在节能工作中的工作思路，保证其平稳运行。

参考文献

[1]周鹏. 某教育建筑暖通空调系统低碳设计量化分析[J]. 制冷与空调（四川）, 2022(004):036.

[2]李星娅. 某超低能耗居住建筑暖通空调系统设计[J]. 工程技术研究, 2021, 3(11):132-134.

[3]贺宇坤. 建筑暖通空调系统的节能设计要点研究[J]. 居业, 2022(7):3.

[4]金水光, 骆安六, 陈奇慧. 公共建筑中暖通空调系统能耗控制方法研究[J]. 能源与环保, 2022, 44(1):202-206.