建筑暖通空调系统运行能耗分析与节能改造措施的探讨

摘要：在当今社会，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，建筑能耗作为社会总能耗的重要组成部分，其占比逐年攀升，而暖通空调系统作为建筑能耗中的“大户”，其运行能耗问题日益凸显，成为亟待解决的关键问题。特别是在全球气候变化和能源资源日益紧张的背景下，如何实现建筑暖通空调系统的节能降耗，不仅关乎建筑行业的可持续发展，更是国家节能减排战略的重要组成部分。

关键词：建筑暖通；空调系统；运行能耗分析；节能改造措施

引言

建筑能耗在我国能源消耗中占有重要地位，而暖通空调系统作为建筑能源消耗的大户，其节能潜力巨大。近年来，随着能源危机的加剧和人们环保意识的增强，降低暖通空调系统的运行能耗已成为建筑节能领域的研究热点。对建筑暖通空调系统运行能耗进行深入分析，并采取有效的节能改造措施，不仅有助于减少能源消耗、降低运行成本，还能为实现我国的节能减排目标做出重要贡献。

1建筑暖通空调系统运行特点

1.1季节性与时段性强

暖通空调系统的运行受季节和时段影响显著。夏季主要用于制冷，冬季则侧重于制热，春秋季部分时段可能仅需通风换气。而且，一天内不同时段的负荷也有差异，如白天人员密集时负荷高，夜间负荷低，这就要求系统能根据实际需求灵活调整运行模式。

1.2能耗较大

暖通空调系统在建筑能耗中占比较大。其运行需要消耗大量的电能或其他能源，用于驱动制冷机组、风机、水泵等设备。为满足室内舒适度要求，系统往往需要长时间运行，因此，降低能耗、提高能源利用效率是暖通空调系统运行管理的重要任务。

1.3对室内环境影响大

暖通空调系统直接影响室内的温度、湿度、空气质量等环境参数。合理的运行能为人们提供舒适、健康的室内环境，但若运行不当，可能导致室内空气不流通、温湿度失调等问题，影响人员的舒适度和健康。所以，需精准控制和调节系统运行，以维持良好的室内环境。

2建筑暖通空调系统运行能耗分析

2.1能耗构成

建筑暖通空调系统的运行能耗主要包括制冷、制热、通风和水泵等设备的能耗。其中，制冷和制热能耗通常占比较大，是影响系统总能耗的关键因素。制冷方面，制冷机组在运行过程中需要消耗大量电能来实现热量的转移，尤其是在夏季高温时段，为维持室内低温环境，制冷机组需长时间高负荷运转，能耗显著增加。制热时，热源设备如锅炉等需要消耗燃料或电能来产生热量，北方寒冷地区冬季制热需求大且持续时间长，使得制热能耗在总能耗中占据重要份额。通风设备用于保证室内空气质量，其风机运行也会消耗一定电能。水泵则负责水系统的循环，为制冷和制热提供介质输送动力，同样会产生不可忽视的能耗。

2.2影响因素

2.2.1建筑设计因素

建筑的朝向、体型系数、围护结构保温性能等设计因素对暖通空调系统的能耗有着重要影响。例如，不合理的建筑朝向可能导致建筑物在夏季接受过多的太阳辐射，增加制冷负荷；体型系数过大则会使建筑物的散热面积增加，导致冬季制热负荷上升。

2.2.2系统设计因素

暖通空调系统的设计是否合理直接关系到其运行能耗。系统的选型、设备的匹配、管网的布置等方面的不合理设计都可能导致系统运行效率低下，能耗增加。例如，系统选型过大，会造成设备长期在低负荷下运行，降低设备的运行效率；管网布置不合理，会增加系统的阻力，导致水泵能耗增加。

2.2.3运行管理因素

暖通空调系统的运行管理水平对能耗也有着显著影响。不合理的运行调度、维护保养不及时等问题都可能导致系统能耗增加。例如，在过渡季节未能合理利用自然通风和天然冷源，仍然依靠机械通风和制冷设备进行调节；设备长期运行未进行清洗和维护，导致设备性能下降，能耗增加。

3建筑暖通空调系统节能改造措施

3.1建筑设计方面的节能改造

在建筑设计阶段，充分考虑当地气候条件和太阳辐射情况至关重要。合理确定建筑朝向，如在夏季太阳辐射强烈的地区，使建筑长轴朝向南北，可减少太阳直射面积，降低夏季太阳辐射得热；在冬季寒冷且多北风的地区，避免建筑主立面朝向北方，减少冷风渗透。优化建筑体型系数能显著降低建筑物散热面积。体型系数越小，建筑物与外界接触的表面积相对越小，冬季制热负荷也就越低。例如，设计紧凑的建筑外形，减少不必要的凹凸和悬挑部分。采用高效保温材料对围护结构进行保温处理是关键。聚苯板、岩棉板等保温材料用于墙体保温，能有效阻止热量传递。节能门窗如双层或三层玻璃、低辐射玻璃，可提高门窗保温隔热性能，减少室内外热量交换。还可设置遮阳设施，进一步降低夏季太阳辐射对室内的影响，从而降低暖通空调系统能耗。

3.2系统设计方面的节能改造

根据建筑实际需求和负荷特点选择合适的暖通空调系统类型和设备是节能的基础。若系统选型过大，会导致设备长期低负荷运行，效率低下；选型过小则无法满足需求。例如，对于人员密度低、使用时间不集中的场所，可选择分体空调或多联机系统；对于大型商场等负荷变化大的场所，采用水环热泵系统可能更合适。采用变频技术对空调设备和水泵进行控制能实现节能运行。当负荷较低时，设备自动降低运行频率，减少能耗；负荷增加时，提高频率满足需求。合理设计管网系统也很重要，优化管径、走向和布局，可减少管网阻力损失。比如，通过水力计算确定合适的管径，避免管径过大或过小。采用水力平衡技术，能保证各支路流量符合设计要求，避免因水力失调导致部分区域过热或过冷，提高系统整体运行效率，降低能耗。

3.3运行管理方面的节能改造

根据不同季节、不同时段的负荷变化制定科学合理的运行调度策略是节能的重要手段。在过渡季节，充分利用自然通风和天然冷源。当室外空气温度适宜时，开启窗户或通风设备引入新鲜空气，降低室内温度，减少机械通风和制冷设备运行时间。利用夜间低谷电价时段进行蓄冷蓄热，如采用冰蓄冷系统储存冷量，白天高峰电价时段释放，可降低运行成本。定期对暖通空调系统设备进行维护保养能确保设备性能最佳。空调机组的过滤器长期使用会积累灰尘，影响通风和传热效率，及时清洗可保证空气流通顺畅。换热器表面的污垢会降低传热系数，定期清理能提高传热效率。对于水泵、风机等设备，定期检查和维护其电机、轴承等部件，保证设备运行效率。同时，通过智能化监控系统实时监测设备运行状态，及时发现并解决故障，提高系统运行的可靠性和节能效果。

结束语

建筑暖通空调系统的运行能耗是建筑节能的重要组成部分。通过对建筑暖通空调系统运行能耗的分析，我们可以看出，建筑设计、系统设计和运行管理等因素对能耗有着重要影响。针对这些影响因素，采取相应的节能改造措施，如优化建筑设计、合理选型和优化系统配置、制定科学的运行调度策略以及加强设备维护保养等，可以有效降低暖通空调系统的运行能耗，实现建筑节能目标。在未来的建筑设计和运行管理中，应进一步加强对暖通空调系统节能的重视，推广应用先进的节能技术和管理经验，为实现我国的可持续发展做出贡献。

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