公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化设计
摘要
关键词
公共建筑;供暖、通风和空调系统;节能;优化设计
正文
引言:
公共建筑作为城市能源消耗的核心载体,其供暖、通风和空调供暖、通风和空调系统的能耗占建筑总能耗的比重极高,是实现建筑节能目标的关键突破口。与居住建筑相比,公共建筑具有功能多样、人员流动频繁、运行时间长等特点,这使得其供暖、通风和空调系统的节能优化更具复杂性与挑战性。传统供暖、通风和空调系统设计往往侧重满足基本温湿度需求,存在设备匹配失衡、能源利用低效、调控方式粗放等问题,不仅造成能源浪费,还可能影响室内热舒适与空气品质。在“双碳”目标引领下,推动公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化设计,通过科学选型、工艺革新与智能调控,实现能源高效利用与环境品质提升的双重目标,已成为建筑行业高质量发展的必然要求。
1公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化的核心逻辑
公共建筑供暖、通风和空调系统的节能优化并非简单的设备替换或参数调整,而是以“全生命周期节能”为核心,构建“需求精准匹配、能源梯级利用、系统协同运行”的设计逻辑,实现从“粗放供给”到“精准服务”的转变。需求精准匹配是节能优化的前提。公共建筑不同区域的功能差异决定了供暖、通风和空调系统的负荷需求存在显著差异,如办公区与会议室的人员密度波动规律不同,展厅与数据中心的温湿度要求迥异。优化设计需通过精细化负荷计算,打破传统“统一设计、平均供给”的模式,针对不同区域的负荷特性定制系统方案,避免“大马拉小车”式的能源浪费。能源梯级利用是节能优化的核心路径。供暖、通风和空调系统的能源消耗涉及冷热源制备、介质输送、末端换热等多个环节,优化设计需构建能源梯级利用体系,将高品位能源用于满足核心负荷需求,低品位能源或余热用于辅助需求。例如,利用空调系统的冷凝余热制备生活热水,或采用热回收装置回收排风能量,实现能源的循环利用,提升整体能源利用效率。系统协同运行是节能优化的保障。供暖、通风和空调系统是由冷热源、输送管网、末端设备及控制系统组成的有机整体,任一环节的低效运行都会影响系统整体节能效果。
2公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化的关键设计路径
2.1设备选型优化
设备是供暖、通风和空调系统运行的核心载体,选型优化需兼顾设备效率与负荷适配性,避免“重参数轻匹配”的误区。在冷热源设备选型方面,应根据建筑规模、气候条件及能源供应情况,优先选用高效节能设备。对于有稳定余热资源的公共建筑,如酒店、医院,可采用吸收式制冷机组,利用余热制备冷水,减少电力消耗;在夏热冬冷地区,空气源热泵因其兼顾供暖与制冷功能且能效比高,成为理想选择,选型时需关注其低温工况下的制热性能,确保冬季运行稳定。末端设备选型需紧扣负荷特性,实现精准供能。办公区域可采用风机盘管加新风系统,通过风机盘管的独立调控满足不同工位的温湿度需求,避免区域温差过大;大型厅堂如剧院、会展中心,因空间高大、人员密集,宜选用高大空间专用空调机组,结合气流组织设计实现均匀送风,提升热舒适的同时减少能源浪费。
2.2工艺改进优化
工艺改进是提升供暖、通风和空调系统节能效果的关键,通过优化系统流程、引入节能技术,实现能源利用效率的跃升。热回收技术的应用是工艺改进的核心方向,根据公共建筑的功能特点,可针对性采用不同类型的热回收装置。在人员密集的公共建筑如商场、写字楼,排风蕴含大量冷量或热量,采用全热交换器可同时回收排风中的显热与潜热,降低新风处理能耗;在数据中心等发热量大的建筑,可利用间接蒸发冷却技术,通过室外冷空气与室内热空气的间接换热实现降温,减少空调机组运行时间。气流组织与水系统工艺优化同样重要。在气流组织设计上,采用置换通风替代传统混合通风,通过低温新风从地面送入、热空气从顶部排出的方式,形成稳定的气流分层,提升热舒适感的同时降低空调负荷;在高大空间建筑中,采用分层空调技术,仅对人员活动区域进行精准供能,减少上部空间的无效能耗。水系统设计中,推行变流量系统,通过动态调整冷冻水、冷却水的流量匹配末端负荷变化,同时优化管网布局,减少管路阻力损失,降低水泵运行能耗。此外,合理利用自然通风是工艺优化的重要补充,在过渡季节或室外气象条件适宜时,通过开启外窗、联动新风系统引入自然风,实现室内通风换气,完全或部分替代空调运行,减少能源消耗。
2.3智能调控优化
智能调控技术的应用,使供暖、通风和空调系统从“被动运行”转向“主动响应”,通过实时监测与动态调整,实现能源的精准供给。构建完善的监测体系是智能调控的基础,在建筑各区域布置温度、湿度、人员密度等传感器,实时采集室内环境参数与系统运行数据;同时接入室外气象数据,为系统调控提供全面依据。基于这些数据,智能控制系统可通过算法模型精准预测负荷变化,提前调整系统运行状态,避免负荷突变导致的能源浪费。分区调控与联动控制是智能调控的核心手段。根据公共建筑的功能分区,将供暖、通风和空调系统划分为多个独立调控单元,如办公区按楼层或部门分区,会议室、展厅按空间独立设置,各单元可根据实际使用情况灵活启停或调整参数,对于夜间无人的区域自动降低供能强度。联动控制则实现供暖、通风和空调系统与建筑其他系统的协同运行,如与照明系统联动,根据人员密度调整空调与照明的运行状态;与消防系统联动,在火灾发生时自动切断相关区域的空调运行,确保安全的同时减少无效能耗。
结束语:
未来,随着节能技术的不断创新与智能控制水平的持续提升,公共建筑供暖、通风和空调系统的节能潜力将得到进一步释放,为构建绿色低碳的建筑体系、推动城市可持续发展提供有力支撑。设计人员需不断提升专业素养,将先进的节能理念与技术融入设计实践,打造更多高效、舒适、低碳的公共建筑供暖、通风和空调系统。
参考文献:
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[2]张健.公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化设计[J].林业科技情报,2022(04)
[3]魏文军.公共建筑供暖、通风和空调系统节能优化设计.大众标准化,2025(07)
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