关于高层建筑空调系统节能设计和新风控制策略探究

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1、关于高层建筑空调系统节能设计和新风控制策略探究　　摘要：现代化办公楼是信息时代的产物,其特点是空调能的耗及改善室内环境空气质量的能力成为控制办公环境好坏的重要因素。对于全年运行的空调系统变新风设计与控制,直接关系到空调房间的室内空气品质和系统的全年能耗。本文详细分析了现代化办公楼空调系统中存在的问题和不足，并根据空调使用的全年动态负载特征，对某建筑高层空调系统进行优化研究，提出了合理、节能、高效的空调系统。可为高层建筑的空调系统设计提供技术参考。关键词：空调系统；节能设计；新风控制；能量回收；中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：0前言6随着工业的进步和经济的快速发展，人们

2、对工作和生活环境质量的要求也越来越高。目前，大中型甚至小型建筑物都开始装备中央空调系统，这在改善人们生活、工作环境的同时也消耗了巨大的能源。在我国民用建筑中，暖通空调系统能耗占建筑总能耗的65%左右，一方面由于存在世界性的能源危机，节能降耗成为目前工业发展的需要，另一方面，大量矿物燃料的燃烧过程对大气污染严重，不符合环保的要求。在空调方面如何节约能源，减少污染，日益引起世界各国的广泛关注。据有关资料统计，在炎热的夏季及寒冷的冬季，新风负荷一般占空调负荷的30%～50%，因此减少新风负荷可有效地节省空调系统的能耗。无论是基于节能，还是为了提高室内空气品质，对空调系统新风的控制都是重

3、中之重。如何在满足室内空气品质的要求下控制新风量，是目前暖通空调行业亟待解决的问题。1现代化办公楼的特点和空调系统设计的目标现代化办公楼空调系统设计一般有如下特点：在建筑布置上，一般综合性高层建筑的密封性较好，其室内空气环境的好坏完全依赖于空调系统。办公区内各种发热设备较多，致使空调能耗占整个建筑总能耗的比例越来越大，成为整个建筑的重要能耗。目前，大部分办公楼主要采用带独立新风的风机盘管空调系统。2高层建筑空调系统需着重考虑的问题2.1过渡季的空调问题传统的空调设计主要是基于冬、夏季考虑。设计人员一般按照相关设计规范进行计算设计日的负荷，且倾向于选择安全系数较大设备，致使在天气最

4、热的时候也只有50％左右的冷源投入运行，而最大设计负荷运行的时间仅占全年空调运行时间的10％左右，绝大部分时间内设备处于部分负荷的低效率高能耗运行状态。6另外，一些高档办公楼由于现代化办公设备的增多，室内发热量增加，部分房间即使在过渡季也需要供冷，但是按夏季工况设计选用的设备容量较大，不能适应过渡季节小负荷运行的需要，能耗较大，且负荷难于控制。因此，在设计空调系统时，从系统的划分和系统控制功能，除了满足冬夏两季的要求之外，还应考虑系统在过渡季的气候变化和各分区房间的不同需求，使其能够同时供冷和供热，且各系统的控制方式也能满足相应的使用要求。2.2室内空气品质的问题人们在室内的时间

5、一般超过全天的80％，室内空气品质的优劣，直接影响到人们的心理健康和工作效率。一般来说，办公室内的污染源主要是大楼的建筑污染（包括材料和设备）和人员的生物污染（包括吸烟）。随着新材料、新设备的大量应用，加之高层建筑的高层气密性，使室内污染源大为增多。根据相关研究证明[2]，通风系统的类型与办公建筑的病态建筑综合症（SBS）的发生率有关，SBS的发生率在有空调的建筑中比其他非空调建筑中要高许多，其主要原因是空调建筑的气密性高，通风换气差，低通风量。2.3空调节能问题空调系统不仅要保证建筑物对室内环境的要求，还应从系统运行角度，综合考虑节能效果。空调节能不仅能会给投资者带来经济效益，

6、还具有很大的社会效益。3利用全年动态负荷特点进行优化设计6空调负荷主要包括：由于室内外温差通过围护结构传热引起的负荷，日照热量引起的负荷、室内热源引起的负荷、新风引起的负荷等。为了考虑节能措施，以济南某办公楼的全年空调负荷为实例，进行动态模拟研究。该办公楼地上总高度为99.5m，地下2层，地上25层，裙房1-3层，建筑面积约4.5万平方米，空调面积约3万平方米，主体建筑的围护结构为玻璃幕墙，空调只供冷。计算结果表明，设计日的最大负荷（100%）的构成为：围护结构传热引起的负荷4％，日射得热引起的负荷18％，室内发热（照明、设备、人员等）61％，新风负荷17％，全楼最大负荷的90％

7、-100％的时间仅为全年供冷时间的5％左右，而全楼最大负荷的20％以下的时间却占30％以上。在现代化的高层办公楼中，主要负荷为室内热源；在全年运行中，必须注意较低的部分负荷时的运行效率。3.1优化冷源设备组合众所周知，制冷机在接近额定负荷下运行效率最高。因此，应根据全年动态负荷曲线，确定制冷机台数和每台机组的容量，使供冷量与变化中的需冷量尽可能的保持一致。由于最大负荷的20％以下负荷所占比例较高，故根据总负荷选择三台制冷机，机组容量分配为两大一小，理论上，当小容量机组为大容量机组