【原创论文】公共建筑中的空调与节能

随着人们对生产和生活的要求的提高，人们迫切需要改善居住及劳动卫生条件，当自然的方法不能满足人们的需求时，可以用人工的方法使室内空气温度、相对湿度、洁净度和气流速度等参数达到一定要求，这时空调便诞生了。
随着国民经济的迅速发展，近年来大量的公共建筑如宾馆、写字楼、商场、餐饮酒店及运动场馆等拔地而起。这类公共建筑绝大部分都有中央空调系统。
大型公共建筑中的空调属于空调集中系统中的舒适性空调。它对室内参数不要求恒定，而是相应于季节的变化有着较大幅度的变化。由于人们在这类建筑中停留的时间不会很长，因此为减轻空气处理设备的负荷，可适当减少新风量，常采用较大的送风温差，并响应地采用一次回风式系统。大型公共建筑空调系统的送、回风方式，常采用上送下回、喷口送风或是这两者相结合的形型式。一般冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵安装在地下1层空调制冷机房内，冷却塔、常 热水机组、热水泵、膨胀水箱安装在裙楼楼顶。夏季冷水循环泵和冬季热水循环泵分别设置，管路在分集水器处切换。
商场、餐厅、夜总会、电影院等大面积的空调场所按使用功能及所在位置分别设置独立的低速单风道空调系统。为了降低机组噪声对使用场所的影响和便于使用过程中的维护保养，空调机组主要采用落地立式空调机组，空调机房就近分散设置，采用回风管进行回风，气流组织主要用上送上回的方式。空调送回风总管上均安装消声器。利用新风竖井采集新风，新风竖井在每个空调机房开设新风口，并安装风量调节阀进行新风量的调节。
空调，特别是公共建筑中的空调，给人们生活带来了很大的便利，然而建筑中央空调系统能耗已给城市电网造成巨大的压力，因为城市尖峰用电负荷大部分是用来满足空调系统要求的。公共建筑每年空调使用期达8～l0个月，且耗电量很大，办公大楼、娱乐场所、宾馆和酒楼其空调系统的用电负荷非常大。目前国内兴建的采用中央空调的公共建筑普遍存在着高能耗的问题，给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会导致影响经济的持续发展。一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于综合大楼类建筑可能要高达60％以上，因此节约公共建筑空调能耗是刻不容缓的。
空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。
冷热源的能耗影响因素大致有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。
我认为公共建筑的空调节能可以从建筑方面和空调方面来考虑：
1.建筑方面：
首先，我认为不应该把建筑设计和空调系统设计孤立地来处理，而是应该综合考虑。因为许多公共建筑就是因为未考虑节能措施，致使空调系统这方面浪费很严重。我们自己在做建筑设计的候也有这方面的误区，片面追求建筑立面效果，很少甚至不考虑建筑节能设计。建筑物体形系数偏大，窗墙面积比值偏大，大量采用玻璃幕墙，建筑物围护结构传热损失很大，这些因素大大增加了空调系统冷负荷。所以我们在做设计的时候应该确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙，并且合理设计窗户遮阳，充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
其次就是要选择合理的室内设计参数。公共建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境，满足人们办公、学习、娱乐等的舒适及卫生要求。如果夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高，都会增加建筑的冷热负荷。我认为在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。
第三，应该及时排除公共建筑局部的高热量，有些房间例如机房、设备房等有较大的散热量，应该及时排除，避免造成很大的冷负荷，浪费冷量和破坏室内热环境。
第四，应该控制和正确使用室外新风量，这是空调系统最有效的节能措施之一。采用室外新风为室内降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。同时还应该控制灯光照明散热，尽量利用自然采光和自然通风，以节约能源。这就更加要求在进行建筑设计时必须考虑到节能的问题，怎样把自然采光和自然风巧妙地引入室内。

2.空调系统方面：
首先，可以采用采用蓄冷空调和燃气空调系统，改善发电机组效率、减少环境污染。这样可以减小机组装机容量，改善制冷机组运行效率，节省空调用户的电力。例如对于负荷比较集中、变化较大、且短时间使用的场合，如体育馆、影剧院、音乐厅等类型的公共建筑，可用小容量制冷机组提前开机蓄冷，把小负荷冷量储存起来，供大负荷使用，这样可大大减小制冷机组装机容量。
其次，应该提高制冷设备效率。从节能角度考虑要选用能效比高的制冷设备，
从节电的角度考虑要选用直燃机或吸收式机组。然后冷冻水温度不要过低。尽量利用自然冷源，应该采用全新风运行，利用室外空气为室内降温，减少能耗，同时也改善了室内空气的品质。这方面在设计时也应加以考虑。再者对于水泵节能可以通过减少循环流量和降低水泵扬程可减少水泵电耗；有条件的还可以采用变流量水系统。
第三，对空调系统可以进行热回收改造，充分利用能源。回收的热水可供生产、生活系统使用，既可节约热水锅炉油耗，又可降低冷凝水温度和流量，既增加制冷量，又节约水泵能耗。
第四，应改善空调系统控制。目前很多公共建筑的空调系统未设空调自控，也有很多空调自控系统因年久失修而无法使用，这使得空调系统的运行管理很不方便。特别是对于面积较大的公共建筑，可能有上百台空调箱、新风机组，运行管理人员连每天启停空调箱都没有足够的精力去实现，更不用说适时地调整空调箱的运行参数，让其节能运行。因此很多空调箱、新风机在空调季节只得让它们全天24小时运行。如果为空调系统加装自控系统，即使是最简单的启停控制，也可以极大节省空调能耗。

以上只是我自己对公共建筑空调节能的一些想法。目前中国公共建筑建设量非常大，公共建筑的能耗较发达国家高40％左右，公共建筑的节能是一项非常重要、刻不容缓的工作。公共建筑的空调能耗是公共建筑的能耗的主要部分，建设单位、建筑设计人员、暖通设计人员、系统运行管理人员应该密切配合，只有这样才能真正降低空调系统能耗，实现真正意义上的空调系统节能。


参考书目：
俞炳丰．制冷与空调应用新技术[M]．北京：化学
工业出版社，20O2，10
高远民、杜一民，建筑设备工程.中国建筑工业出版社，2004，7