ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１３．１０．００６ 公共建筑中央空调系统节能设计探讨 于雷 北京新型材料建筑设计研究院 在中国的建筑能耗中，暖通空调能耗 考虑两点： 的新风耗能。全热为显热（温度变化）与潜热 占到了６５％，其中大型中央空调所占比重很 ａ．在湿度高的南方部分地区，不能只用 （湿度变化）的总和，全热交换器即为焓的交 大，占我国总建筑面积约５％的大型公共建 温度作为新风冷房的切换的依据，需同时考 换器，除了显热交换的功能外，其并有吸收 筑，却耗去了超过两成的全国城镇总用电 虑温湿度，计算焓值与设定值作比较。 或吸附湿气的功能，会把湿空气中的水蒸气 量，其单位面积年耗能多为普通居民住宅的 ｂ．一般的新风约占总送风量的２０％，故 吸收。反之，若流经的空气为较干空气，全 ｌＯ倍以上，中央空调系统耗能又占到其中近 送风管皆不大，若用新风冷房则需将新风管 热交换器内表面的蒸汽压比干空气高时，则 一半。因此在公共建筑中央空调系统的设计 尺寸加大，才会有足够的新风。 水分会蒸发进入此较干的空气，随干空气流 中考虑节能，意义十分重大。 １．４换气节能 出。 当室内２６℃，５０％Ｒ Ｈ时，热焓为 １．５冷冻水侧的节能 １公共建筑中央空调系统的节能设计方向 １２．６ｋｃａｌ／ｋｇ，若室外为３２℃，７０％ＲＨ时， 节能方法为变流量系统（ＶｗＶ），依空 １．１冷水机组的节能 其热焓为２０．６ ｋｃａｌ／ｋｇ，室内外空气有很 调需求改变送水量。变流量系统将热源（主 适当的冷冻水与冷却水的设定温度，会 大的焓差。在引入新鲜空气与排气时，使 机）与负载侧的送水系统分开控制，其的控 影响冷水机组的耗能，每１．０℃冷冻水温差 两股气流作热（或焓）交换，可节约大部分的 制接ＦＩ为一个共同管（ｃｏｍｍｏｎ ｐｉｐｅ）。主回 会影响冷水机组制冷效率约３％。用台数控 新风负荷。可用一个全热交换器，在７０％的 路（ｐｒｉｍａｒｙ ｌｏｏｐ）为空调主机机房内的水循 制空调负载变化，以使每部空调主机在最佳 交换效率下，可使新风进入室内前的焓值 … ， ¨¨ 矧 ※ 效率下运转，不同空调容量控制方法的耗能 自２０．６ｋｃａｌ／ｋｇ降至１ ５．３ｋｃａｌ／ｋｇ，节约７０％ 比较，显示主机台数控制与压缩机变频控制 ，萱嚣孽ｐ 啪 晰誊善 着 土啪 嘲 啪 ｆ 善 ＾，Ｉ譬 Ｓ ｖ 羚 葶 ◆ ７ 毒 ５ ‘ ａ ２ 为最节能的空调容量控制方法。适当的空调 ／ ¨０¨． ， 容量控制可减少空调耗能，使耗电量百分比 ／ ： ．— ～ 趋近容量百分比。 Ｃ—一 ． １．２送风系统节能 ——一 一一 ‘ 送风系统的装机功率占空调总装机功率 一＿ 一ｒ ，硝 ０— 的２５％，但是，因其运转时间长，故其的实 ＿ 际耗电比装机占百分比还大，不得不予以重 视。风机功率与风量体积（压差×体积流量） 成正比，送风的体积流量比送水大很多，故 一０ ＿ Ｒ 张僦鞘＾ ￥嘲 送风系统的压损须比送水系统小，风管也远 ＿Ｅ Ｃ’ ， ＾¨自基ＮＴ ，氟 戡ＪＧＴ Ｇ＾８ 比水管大。一个较大型的购物中心，空调送 一 曩● Ｕ口Ｉ埘，８ｉ阚０００Ｕ＾烙 风机的装机功率可达５ｏ０ＨＰ以上。风机所需 的功率，在同一风管中，与送风量的三次方 镙 瞄 成正比，如能减少送风量则可节约大量风机 耗能。管路太长，风管尺寸太小，会使所需 的风压高而耗能大。另外，如设计不当购置 一 过大的风机，就需调整风管中的挡板平衡风 ｃ＿＿ 压，因此会增大局部阻力损失造成不必要的 ／ 浪费。 ／二 ７‘一 １．３利用新风冷房效应 ／＿，／ 以１４℃送风，２６℃回风而言，每１ｋｇ的 一 送风量，需移除约１２ｋＪ的热量。过渡季时 空调负荷较小，如将新风冷房移除热量设 昱＾瑚 ” 为６．０ｋＪ／ｋｇ空气，室内条件为２２℃，５０％ 图１不同冷凝与蒸发温度下回转式压缩机的性能（ＡＳＨＲＡＥ Ｈａｎｄｂｏｏｋ） ＲＨ时，为适应空调需求，新风温度应约为 １５℃时方可引入新风作冷气用。新风温度较 高时或室内负荷大时，引入新风不足以适应 室内负荷时，就须依赖空调机的冷却能力。 对于室内较大的空调区域，或室内负荷较大 的空调，如旅馆，在过渡季时，对南方部分 城市而言甚至在冬季时，室内区域尚需空调 髓 的场所。在这种情况下，均可考虑大量利用 肇 新风以提供空调，其可行性分析如下： 虢 ａ）设室内的空气为２２℃，６０％ＲＨ， ｆ ｝ 其的焓值约为４８ｋＪ／ｋｇ。 。 ｂ）设室外的空气为１６℃，７０％ＲＨ， 其的焓值约为３８ｋＪ／ｋｇ。室内外的焓差约为 １０ｋＪ／ｋｇ。 Ｃ）１ ０００ｍ ／ｈｒ新风量可提供的 冷气量为１ ０００×１．２×１０＝１２０００，ｋＪ／ ｈｒ＝３．３ｋＷ。 由上可见ｌＯ００ｍ ／ｈｒ（ＣＭＨ）的新风可提 供的空调几近一个冷吨（～３．５ｋＷ），故 新风冷房在有适当条件下是可行，其设计需 图２不同空调容量控制方法的耗能比较 一４１一 ④造林时间。直播造林时间宜选择在当 年ｌ２月至次年３月下旬进行，植苗造林时间 《ｑ上接第４１页 罐 上接第ｌ４ 页 可选择在２月至３月，定植前一个月对所挖穴 一的土壤进行回填，并施以基肥。 环系统，各主机有一个泵负责定量送水， 般为３６５ｍｇ／１左右，矿化度一般３８０ｒａｇ／ ３．３森林经营 其总循环量为开启主机水量的总和。主机 ｌ～４７０ｍｇ／１；最大７ｌ ８．６２ｍｇ／ｌ。含量明显 ３．３．１搞好补植补造。在冬春造林季 运转数量依负载而定，负载小时减少主机 低于东部的离子是ＳＯ４２ ＳＵＣ１一。总体来说， 节，利用土壤墒情况好的有利时机，见缝插 运转数量。热源侧的送水距离短，且送水 焦作地区岩溶水水质优良，矿化度和总硬度 针，对成活率或保存率达不到标准的造林地 量随主机运转数量变化，耗能较小。负载 低。 块及时组织补植补造，确保达到国家保存率 侧方面（或称二次回路，ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｏｏｐ）， （２）矿区岩溶水水化学组成时间分布 合格标准。 因送水的距离长，为送水系统的主要耗能 特征 、 ３．３．２强化幼龄林抚育。为促进林木 之处，可适应空调需求负载改变送水量， 地下水常量组分总体变化特征为：采煤 生长，增加林农收入，由县乡林业部门组织 亦是ＶｗＶ系统主要节能之处。泵运转的 集中区开采区地下水的常量组分含量高于无 广大林农，采取追肥、浇水、中耕锄草、病 数量，或用变频技术调节送水量，节约流 矿区，以ＳＯ４２－含量变化最为显著，最高达 虫害防治等措施狠抓幼林抚育管理，确保郁 体输送耗能，与送风Ｎ￣ＩＶＡＶｉＮ同。ＶｗＶ亦 ６～１０倍，Ｋ 、Ｎａ 含量变化也较以前迅猛 闭成林，尽快恢复植被。松土除草时应注意 有节约输送流体节能的功能。 增加，Ｃａ 、Ｍｇ 含量少有增加，ＩｉＣＯ 防止水土流失，鼓励林农在不损害林木生长 １．６提升冷却水塔的运转效率 略有降低。 的前提下，充分利用林下空间，开展多种经 维持冷却水塔在高效率下运转的要点 建旷初期地下水中的Ｃａ”含量低于 营，发展林下种植或养殖业，增加经济收入 如下： ２００ｍｇ／Ｌ，平均７２．２１ｍｇ／Ｌ；Ｋ 、Ｎａ 含 ［６］ ａ）冷却水塔的座落位置应留有足够 量极低，总量低于２０ｍｇ／Ｌ；ＳＯ４２含量低于 ３．３．３）￣１１强森林资源管护。各乡镇（街 的空间，使得空气得以自由地进入冷却水 ２００ｍｇ／Ｌ，平均３３．２５ｍｇ／Ｌ；ＨＣＯ３－含量 道）落实管护人员、管护措施、管护责任、 塔；排出的湿热空气避免形成再循环而被抽 平均３９４．１０ｍｇ／Ｌ，最高９４２．１７ ｍｇ／Ｌ，东 管护经费，杜绝牛羊进山、人畜破坏，确保 回进风口，造成冷却水塔循环空气短路现 部地下水中的ＨＣＯ３含量平均３２４．１０ｍｇ／ 石漠化植被恢复成效。县林业局组织人员进 象。 Ｌ。现在西部的Ｃａ 含量高达３２６．２５ｍｇ／ 行跟踪监控、督导和评价；提高林政和森林 ｂ）多组冷却水塔并联运转，备用水塔 Ｌ，平均２２０．４０ｍｇ／Ｌ，东部的ｃａ 含量高 公安队伍装备技术水平，加大毁林案件的侦 同时一起运转，并由冷却水送水温度回馈 达３２６．２５ｍｇ／Ｌ，平均２２０．４０ｍｇ／Ｌ；西部 破和对毁林犯罪分子打击力度，严防乱砍滥 至变频器控制冷却水塔风扇转速。 地下水中的Ｎａ 含量明显增加，尤其在废弃 伐和非法占用林地现象发生；健全科技服务 Ｃ）冷却水温度每降低１．ｏ＂ｃ，约可节省 积水矿区，其含量高达３４０．３４ｍｇ／Ｌ；在东 体系，完善森林防火、森林病虫害应急机制 冷冻水主机耗电１．５％Ｘ ２．Ｏ％，因此，冷却 部Ｎａ 含量一股低于２４０．３４ｍｇ／Ｌ；现今西 和防治服务网络，形成群防群治的森林保护 水入口温度应尽可能的降低来节约冷冻水 部ＨＣＯ３－含量低于５８４．１０ｍｇ／Ｌ，东部高于 “三防”机制。 主机用电量。 ３２５．３６ｍｇ／［ 。另外，Ｍｇ 的分布状况及变 ４结语 ｄ）经常检视洒水管洒水情形是否正常 化特征与Ｃａ 基本相似。 丹江口库区石漠化是突出的生态问题， 均匀，不均匀的水流或气流，皆会影响冷 制约农业生产、民生改善、经济社会发展和 却水塔运转效率的要因。 ４结语 南水北调中线工程水资源安全，综合治理、 １．７冰蓄冷空调系统的应用 采煤活动，人工开采代替了天然状态下 势在必行。石漠化治理是一项系统工程，需 冰蓄冷系统即利用电力负载的离峰时 的泉水排泄，改变了地下水的天然流场，使 要从实际出发采取封山育林、人工造林及森 段制冰储存，于电力负载的尖峰时段将冷 地下含水层形成了多中心、多变形的浅平漏 林经营保护等措施，因地制宜地选择造林树 能释放提供空调。尖峰时段的空调全以冰 斗。在局部使水位低于原有浅层孔隙水位， 种、造林模式。加强林草植被保护和管理技 蓄冷量供应时称为全量冰蓄冷，若部分仍 出现越流补给现象，并夺取了部分地表水的 术推广应用，提高水源涵养林、水土保持林 以空调主机供应时称为分量冰蓄冷。冰蓄 补给量，从而使地下水的流场由以水平运动 林分质量。淅川县具有典型性，该县的技术 冷系统能平衡发电厂的负载，提升发电效 为主转化为垂直运动为主，进而改变了地下 措施对丹江ＩＺｌ库区其他县市也有重要的借鉴 率，但对使用者而言，利用低价的离峰电 水的化学特征。建矿初期地下水化学类型主 意义。应及时采取综合措施，持续改善丹江 力可节约电费，并享受电力公司公司给予 要以Ｈ ＣＯ３－一Ｃａ 或Ｈ ＣＯ３－一Ｃａ ・Ｍｇ 为 Ｉｑ库区生态环境，实现区域人口、资源、环 空调冰蓄冷系统的优惠电价，同时减少安 主，经过多年的采矿活动的影响，地下水化 境与经济社会的协调发展，实现库区生态安 装电力所需的费用。冰蓄冷系统的低温特 学类型发生了较大的变化，水化学类型由单 一全和水资源安全，确保“一池清水入库、一 性，于规划时可设计低温送水及低温送风 趋向多元，逐渐复杂化。 泓清水北上”。 空调系统，减少送水及送风量，以节约能 源。在城市区域，冰蓄冷的设计需考虑如 何将储冰槽设置在免费空间，如绿地的下 参考文献 参考文献 面，或低价的空间，如建筑筏式基础等， 【１】黄平华，陈建生，宁超，韩素敏．焦作矿区 地下水水化学特征及其地球化学模拟【Ｊ］．现代 ［】】国家林业局治沙办副主任王信建致辞【Ｊ］．草 以降低投资成本。 地质 ２０１ ｏ，２４（２）：３６９－５７６ 业科学，２００９，２５（９）：８－１ ２ ［２】杜鹰．岩溶地区石漠化综合治理的探索与实 ２结语 【２】张良，王慧亮，王心叉．焦作西部高硫酸盐 一践［Ｎ］．人民日报，２０１１－０８ １ ０ 些公共建筑空调节能的策略与方 岩溶水的水质特征与成因模拟分析［Ｊ］．安徽农 【３】张俊佩，张建国，段爱国等．中国西南喀 法，如能全面实施五个节能要点： 业科学，２００９，５７（１ ７）：８１ ２５－８１ ２７ 斯特地区石漠化治理［Ｊ］．林业科学，２００８， １）节能的系统设计； ［５】陆勇敢，黄苹．焦作矿井水矿物质成分调 查与利用途径探讨［Ｊ】＿中州煤炭，２００１，（４）： ４４（７）：８４ ８９ ２）节能的施工质量； ２５—２７ 【４】朱志旅，黄进说．百色市石漠化现状及综合 ３）采用节能的空调设备； ［４］俞宏庆，张永旺．演马庄煤矿突出煤层炮采 治理对策【Ｊ］．热带农业工程，２Ｏ１ ０，５４（５）：Ｉ ２— ４）节能的运转管理； 放顶煤工作面防治煤与瓦斯突出的方法和措施 １ ５ ［５］胡杨．浅谈云南石漠化现状及植被恢复措施 ５）节能的保养维护等，公共建筑空调 ［Ｊ］．焦作工学院学报，２００２，２１（５）：１ ６５－１ ６７ ［Ｊ］．林业建设，２００８，（５）：１ ７－１ ９ 还有很大的节能空间，值得暖通专业人员 ［５】郑继东，李东艳，胡斌，徐昭峰．焦作煤矿 区浅层地下水污染成因及特征研究［ＪＪ．能源环 ｆ６】国务院．关于完善退耕还林政策的通知（国 探讨与发挥应用。 境保护，２００５，】７（ａ）：２８－５２ 发［２００７］２５号） ［６］孙越英，王兴民，阳结华．焦作煤矿区矿 作者简介 参考文献 坑排水对地下水环境的影响［Ｊ】ｌ资源调查与环 杨朝兴（１ ９６３ １Ｏ一）男 博士．河南省林业 境，２００６，２７（４）：５１ ７－５２４ 厅总工程师．研究方向为生态经济、林业工程 ［１】周鸿昌．能源与节能技术．同济大学出版社， ［７】牛森营．焦作矿区构造控水特征研究［Ｊ］．煤炭 管理： １ ９９６ 工程，２００７，（５）：７５－－７７ 罗之法（１ ９７６ １ ２一） 男 本科学历 工程 ［２】中原信生．建筑和建筑设备的节能．中国建筑 （８］河南省焦作煤田矿井水防治研究．２００７＃－［Ｍ］． 师．主要从事营造林技术和新品种引进； 工业出版祉．１ ９９０ 地质出版社 郭占胜（１ ９７４ ０５一） 男．硕士研究生．高级 【４］陆耀庆．实用供热空调设计手册．中国建筑工 工程师．研究方向为森林经理： 业出版社，１ ９９５ 作者简介 孙玉妮（１ ｆ５］ＡＳＨＰ￣ＡＥ Ｐ￣ｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，１ ９９５ 牛磊（１ ９８３一）男．硕士，助理工程师，主要 ９７６ ０４一）女，助理工程师．研究 方向为水土保持。 ｆ６］ＡＳＨｇＡＥ Ｈａｎｄｂｏｏｋ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，２Ｏ０ １ 从事水文地质 工程地质 环境地质方面的研 究。 －５５