高校公用建筑空调系统的节能探讨

1 引言

高校公共建筑的大量增加和空调的普遍应用, 使公共建筑能耗大大增加。国内外很多学者己对现有的各类公共建筑空调系统的能耗以及运行情况进行了大量的统计分析, 但由于受气候条件、建筑物特性的影响, 对不同地域、不同结构和功能的建筑物, 在某一个国家和地区行之有效的节能措施, 不一定对其他国家或地区适用。因此, 对某地区既有公用建筑进行节能改造或对新建建筑进行节能设计前, 有必要对该地区的能耗现状以及节能潜力进行综合分析。本文通过对合肥工业大学的个别公用建筑空调系统的能源消耗情况进行调查, 分析其能耗情况以及现存的问题, 探讨了其节能优化管理措施。

2 公共建筑空调系统现存的问题

为了了解公用建筑空调系统的能耗现状, 合肥工业大学后勤管理部门对公用建筑的空调能耗进行了调查。根据调查发现, 公用建筑中央空调系统在设计和运行方面还存在着一些问题。

(1) 空调系统的风系统一般采用全空气空调系统或风机盘管加新风系统。我校采用的全空气系统可以充分利用室外新风供冷, 但是调查发现, 有些设计没有充分考虑空调系统的全年节能运行, 新风入口面积偏小。另外, 调查中还发现, 有的建筑的空调通风系统由于在允许调试时, 系统没能很好的定量进行新风的分配, 导致了有的房间风量多, 有的房间风量不足。水系统采用的是定水量系统, 由于设计时水流量按最大冷负荷供回水温差确定的, 但是全年运行时最大负荷出现的时间很少, 绝大部分在部分负荷下运行, 因此普遍存在大流量小温差的问题。这样要达到设计负荷, 只能通过加大流量的方法, 白白浪费掉许多能量。

(2) 建筑没有考虑空调系统的热回收。实际上, 由于新风的引入, 空调环境必然要将一部分室内空气排掉, 排气的温度相对大气温度有一定的温差。如果采用热回收交换设备使新风在被处理前先与排气进行热交换, 新风温度会有所降低, 这样可以减少新风机组的负荷, 减少了能耗。

(3) 设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点。调查中发现, 即使在最热的室外条件下, 很多建筑仍有闲置的制冷机组, 大多数建筑都不能达到满负荷运行。由于总的负荷偏大, 从而导致了装机容量偏大、管道直径偏大、末端设备偏大等现象, 也就直接导致了初投资增加、能量消耗增大。在空调系统的允许管理方面存在一定的问题, 目前大多数采用手动操作, 这样会使得控制的参数产生滞后, 造成浪费。另外, 目前的空调系统只有开关机操作, 显然达不到相应的节能效果。同时, 运行管理人员责任心不是很强, 不同的管理人员, 系统的能耗大不相同。

3 现有公共建筑空调系统的节能分析

在保证室内空气品质的前提下, 尽可能节能, 是空调系统合理设计的基本原则之一。现有的空调系统不可能进行大的系统改进, 但是有合肥工业大学后勤管理部门的干预管理, 依据变新风量的节能原理, 确实可以达到节能降耗的目的。

(1) 基于变新风量空调系统的节能分析。建筑物室内负荷为冷负荷的情况下, 当室外新风的值低于室内空气的值时, 新风作为“免费冷源”, 不仅可以节省制冷能耗, 而且可以改善室内空气品质。通过调节空调系统的新风量来节省空调系统的能耗有两方面的含义:一是用温度较低的室外新风来抵偿部分冷负荷, 节省空气处理的能耗;二是在新回风以最小新风比混合后, 送风湿度超过要求的送风点的湿度时, 用改变新风量的方式使新回风混合后含湿量满足送风要求, 从而不需要用冷却减湿的方式来保证室内湿度, 节省了能耗。

(2) 基于分区原则的管理空调工况分析。对于大多数空调系统来说, 随着室内热湿负荷和室外空气状态的不同, 要想使全年所有季节都能保证最佳的热湿处理状态, 就有必要堆空调允许过程进行多工况分区。结合合肥工业大学高层建筑的实际情况, 多工况分区的基本原则是:采用变室内设定值 (参数波动) 的方法, 扩大不用冷、热的时间;在冬夏季节, 充分利用室内回风, 保持最小新风量;在过渡季节, 充分利用室外空气的自然调节能力, 尽可能做到不用或少用空调。

4 公用建筑空调系统的优化管理

空调系统的节能, 主要体现在良好的设计和运行上, 而在空调能耗中, 也有很大一部分是由于设计和运行过程中的管理不善而引起的。建筑内的空调系统的调控管理不合理, 一方面能量巨大浪费, 另一方面人们却未感到舒适。因此, 强调中央空调的优化管理, 对节省能源、降低运行费用有着重要的意义。

(1) 运行过程中的优化管理。要使空调系统管理科学化, 运行管理主要应从设备管理、控制管理、能源管理、人员技术培训管理以及规章制度管理等几个方面入手。结合合肥工业大学具体情况, 这里重点放在合同能源管理上面。

合同能源管理是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。这种商业模式是用未来的节能收益进行改造升级, 以降低目前的运行成本。公共建筑空调系统的节能设计与优化管理提供这种商业模式服务的公司一般称为合同能源管理公司。其销售的不是某一种具体的产品或技术, 而是一系列的节能“服务”, 也就是为业主提供节能项目, 而这种项目的实质是合同能源管理公司为业主提供节能量。合同能源管理在具体项日实施时, 由合同能源管理公司先行垫付 (或贷款获得) 节能改造所需要的费用, 实施过程中业主不需要提供改造所需的相关费用, 改造后节约的费用由合同能源管理公司与业主分享。

(2) 过程优化的管理中的注意事项。就合肥工业大学后勤保障部门多年来的经验, 在空调系统管理方面需要注意的是:一方面, 建筑节能决不能以牺牲室内环境品质为代价;另一方面, 对不合理的用能行为, 应该加以杜绝。解决节能与室内环境品质矛盾可以采用很多新技术或原有技术的集成。

实行集中空调计量收费, 克服用电吃“大锅饭”, 这是建筑节能的一项基本措施。从节能的观点出发, 不但是中央空调系统装设独立电表, 还应该在各台主机、各个水泵甚至各个风机上装设独立电表, 这样在某台机器上采取节能措施后, 所取得的节能效果才能看出来, 才能与其他的做比较。

5 结语

本文以合肥工业大学为例对公共建筑的空调系统的能源消耗情况、热环境以及空调系统运行过程中存在的问题进行调查, 分析其能耗情况以及现存的问题。

分析了空调系统变新风比的节能性, 即通过调节空调系统的新风量来节省空调系统的能耗, 用改变新风量的方式使新回风混合后含湿量满足送风要求, 从而不需要用冷却减湿的方式来保证室内湿度, 节省了能耗。根据优化管理的重要性问题, 提出了如何对公共建筑空调系统进行节能优化管理。运行管理要考虑采用合同能源管理方式, 因为其能很好地解决节能改造资金不足的问题。

摘要：近几年来随着高校规模的不断扩大, 高校在公共费用支出方面都比过去有了大幅度的提高, 特别是能源消耗费用呈数倍增长。高校集教学、科研和生活于一体, 现已成为重要的能源消耗大户, 加强高校的能源管理, 实现节约能源, 建设“节能型”高校是高校后勤管理部门义不容辞的职责。

关键词：高校,建筑,空调系统,节能