大型商业建筑节能设计的几点建议

摘要：本文针对大型商业建筑的特点，结合影响空调系统能耗的因素,提出针对大型商业建筑空调节能设计中采取减少系统冷热负荷、采用热回收装置、减少风机耗电量等具有显著节能效果的具体技术措施，并希望引起社会特别是暖通专业技术人员的关注。

关键词：大型商业建筑，热回收，节能

Abstract: in this paper the characteristics of large commercial building, combined with the influence factors of the air conditioning system energy consumption, made to large commercial building energy saving design of air conditioning system to reduce load, and the use of hot and cold heat recovery device, reduce power consumption has remarkable energy saving and fan effect of specific technical measures, and want to cause social especially hvac specialized technical personnel''s attention.

Keywords: large commercial building, heat recovery, energy saving

中图分类号：S210.4文献标识码：A文章编号：

1、中国商业建筑能耗现状     随着国民经济快速发展，我国商业建筑的面积日趋增大，据统计目前已经建成大约2000多幢高级宾馆和写字楼，800多家大型商场，设有中央空调系统的建筑面积约1.5亿平方米。根据商业建筑的能耗调查统计，设有空调系统的商业建筑每年的能源消耗费用接近150元/平方米，现有商业建筑每年的能耗费用就高达225亿元人民币。针对国内大型商业建筑特别是大型商场相比发达国家同等条件下的商业建筑，是否存在高能耗、能源浪费情况。早在1998年，清华大学对北京市的十家大型商场进行了全面的测试和统计，这些商场的全年运行能耗平均大约是188 kwh/m2.a，而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135 kwh/m2.a，也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将近40％。商业建筑能耗主要用于空调、照明、热水供应以及其它动力设备，根据国内研究数据统计一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于大型商业综合大楼甚至高达60％以上，因此减少商业建筑空调能耗具有很高的社会经济效益。

2、节能设计的几点建议

2.1减少系统冷热负荷

冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、循环泵以及包括风机盘管在内的空调末端设备其型号规格的选择都是以冷负荷为依据。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减少空调末端设备的装机容量，降低空调系统的初投资，而且降低了系统的运行费用。所以减少冷负荷是空调节能最根本的措施。减少空调负荷有以下一些具体措施：

①改善建筑的隔热性能

房间内冷量的损失一部分是通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷负荷。近些年,由于一些开发商片面追求建筑外形新颖美观，特别是大型的商业建筑，过多地使用玻璃幕墙、玻璃顶棚等保温性较差的建筑材料,而对建筑节能考虑较少。只有当项目成功实施并投入运行后，才发现空调运行费用特别高，迫使许多用户不得不减少空调系统的使用。笔者建议在建筑方案阶段，暖通设计人员应参于建筑方案设计，并对建筑方案在节能方面的可行性提出本专业的建议及合理要求，在不对建筑方案造成较大影响的前提下,尽量避免出现过多地使用玻璃幕墙、玻璃顶棚等高耗能围护结构。在不可避免的情况下，应采用隔热性能好的节能型玻璃实施，或建议采取其他措施满足节能要求。例如在欧美等发达国家广泛采用的建筑玻璃贴膜技术，由于建筑玻璃贴膜具有隔紫外线、防爆、隔热节能、保护隐私等优点，美国在建筑应用方面已经有超过20年的历史，至今在很多大型项目中成功实施。从五角大楼、白宫、悉尼歌剧院再到众多民用、商用、政府机构建筑群都能看到玻璃贴膜的身影。这种成熟的技术为大面积使用玻璃幕墙提供更好技术保障。

②选择合理的室内计算参数

商业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。美国供热制冷空调工程师学会设计手册（ASHRAE Handbook）的基础篇里，给出了人体感觉舒适的室内空气参数区域，大约是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。

如果室内夏季设计温度太低或冬季设计温度太高，都会增加建筑的冷热负荷。很多资料给出了室内计算温度与能耗量的关系，如《实用供热空调设计手册》：“供暖时，每降低1℃，可节能约10%~15%；供冷时，每提高1℃，可节能约10%左右”。大型商业建筑由于人员密度大、围护结构受商业建筑立面影响较大，导致本身空调负荷大，因此在设计中选择合理的室内设计参数显得更为重要。在满足舒适要求及国家相关规范的前提下，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温度过低，冬季室内设计温度过高。

③局部热源就地排除

商业建筑中的有些房间，由于使用功能的需要，会在房间的局部产生较大的散热量，例如厨房的灶台、电话机房的交换机等。在空调系统设计过程中，应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风，将设备散热量直接排出室外，防止热量散发到室内，以减少夏季的冷负荷。

2.2采用热回收装置

①制冷主机的余热回收

大家都知道，中央空调机在制冷过程中会排放出大量的废热，热量等于空调系统从空间吸收的总热量加压缩机电机的发热量。目前的空调机组大多是将热量通过冷却塔排放到空气中，从而浪费了大量热能。如果将这部分热能加以利用，代替燃煤、燃油锅炉加热生活用水，不仅可节省大量能源，并且可减少很大程度的环境污染。     大型商业建筑中既需空调又需用热水的场所非常多，如宾馆、医院、带桑拉浴池休闲娱乐场所等。空调的余热回收技术就是针对这种需求开发的。该技术是在用户制冷机组上安装余热回收装置，回收制冷机组冷凝热量，使空调机在制冷的同时制取50～65℃的生活用热水（也可用于空气处理过程中再热处理）。特别是在我国南方，年平均气温很高，一年中使用空调的时间很长，空调余热回收技术实现废热利用，节能环保效果尤其显著。

根据了解深圳的东华假日酒店自2002年进行中央空调余热回收技术改造，至今已有4年时间，经过实践证明，该技术稳定可靠，经济效益显著。2005 年，该酒店通过空调余热回收设备制热水量为18000吨，约占酒店总热水需要量的60％以上。其中，可供应客房（350间）的热水为5400吨，其余12600吨供洗衣房，健身中心，厨房，员工更衣室、宿舍及桑拿用热水。此项技术改造不仅降低了酒店的能耗，改善了环境，而且节约了成本。    此外，空调余热回收装置在制热水的同时又降低了制冷机组的冷凝温度，提高制冷机组制冷量，可节省制冷系统耗电5%～10%。

②排风系统的余热回收

排风系统的余热回收是指为了保证室内空气足够新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内，同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外空气热，夏季比室外空气冷。通常采用全热交换器，将排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量的70～80％左右[5]，具有明显的节能作用。为推进余热回收技术的应用，深圳市印发了《深圳市中央空调系统节能运行维护管理暂行规定》指导性的文件,文件第四十六条明确指出满足下列条件的空调系统，宜设置全热或显热回收装置： （一）设有集中排风系统，风量大于或等于3000m3/h直流式空调系统，且新风空气与排风空气设计计算温差大于或等于8℃时； （二）设有集中排风系统、风量大于或等于10000m3/h，新风比大于或等于40%的系统，且新风空气与排风空气设计计算温差大于或等于8℃； （三）设有独立新风、排风的系统。

根据大型商业建筑的特点,采用全空气系统机组比较多,且风量一般较大；为满足该类建筑人员密集场所的卫生及舒适度要求，设计总新风量也比较大；同时为保证良好的气流组织及新风能有效的送入到室内，一般大型商业建筑中都应设置独立排风系统。介于商业建筑有诸多可设置余热回收的有利条件, 笔者强烈建议在大型商业建筑的全空气系统中,新风应利用全热交换器回收排风中的能量,再进行冷热处理送入室内.在过度季节直接引入室外新鲜空气带走室内热量,达到节能的目的.

2.3减少风机耗电量

大型商业建筑中，风机使用是十分广泛的。其中包括常见的全空气系统中的空调循环风机、通风送排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是很大的，由于商业建筑使用时间长(一般长达12小时以上) ，风机为商业建筑的长期运行设备，因此风机节能的潜力也很大。如何选用优质、高效风机在商业建筑节能设计中显得非常重要。

众所周知：风机的风量与风机电机的转速成正比，风机的风压与风机电机的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积,即风机的轴功率与转速的3次方成正比。当电动机的转速减少10%，轴功率将减少27%。转速减少20%时，轴功率将减少49%。与改变风机出口阀门开度的方法相比，变频调速方法的节能效果是非常明显的。在系统设计上有效的节能措施就是采用变频调速器来调节风量，可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调送风量（达到最小送风量时调节送风温度），最大限度的减少风机动力以节约能量。

3、结束语

大型商业建筑跟其他建筑一样,还可以通过提高空调主机及水泵效率、优化气流组织、改善空调系统控制等方式实现节能目的,在此就不再做深入的探讨和分析。商业建筑具有高能耗的特点已经引起社会的关注，而空调系统能耗又是商业建筑的能耗的主要部分，如何降低空调能耗是我们暖通专业工作者的难题，也是义不容辞的责任。通过上述几点具体措施，可以有效的降低该类建筑的空调能耗，有利于商业建筑节能工作的实施。

参考文献

[1]陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，中国建筑工业出版社，2008年5月第二版

[2]彦启森主编，空气调节用制冷技术，中国建筑工业出版社，2004年6月第三版。

[3]周谟仁主编，流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社，1994年12月第三版。

[4]何雪冰，刘宪英，中央空调节能有关问题的研讨，99年。

[5]李芃，沈晋明，新风预处理概念及系统形式，空调暖通技术，2001年。

作者简介：杨德志（1980年10月出生），本科，所长/主任工程师