绿色建筑暖通空调系统集成与节能研究

引言

当前，建筑行业作为能源消耗和碳排放的主要来源之一，正面临着严峻的节能减排压力。暖通空调系统作为建筑能耗的主要构成部分，其能耗占比通常高达建筑总能耗的 30% 以上，传统暖通空调系统在设计和运行过程中普遍存在设备选型冗余、系统调节滞后、能源利用效率低等问题，导致了能源的巨大浪费，也增加了建筑的运营成本和环境负担。绿色建筑理念的兴起为暖通空调系统的节能设计提供了全新的思路，强调系统与建筑环境的和谐共生，倡导利用清洁能源、智能技术和高效设备，以实现资源的最优配置和能源的高效利用。

1 系统集成的内涵

绿色建筑暖通空调系统集成是指将空调、采暖、通风、热水供应等多个子系统作为一个有机整体进行规划、设计、建设和运行管理。它并非简单地将各个子系统进行叠加，而是通过科学的方法和先进的技术，实现各子系统之间的无缝衔接和协同工作，形成一个高效、节能、环保且能满足建筑使用需求的综合系统。这种集成模式能够充分发挥各子系统的优势，避免子系统单独运行时可能出现的冲突和能源浪费。例如，在能源利用方面，系统集成可以实现不同能源形式之间的合理转换和互补利用，提高能源的综合利用效率；在控制方面，通过统一的智能化控制平台，能够对各子系统进行精准调控，使系统始终处于最佳运行状态。

2 绿色建筑暖通空调系统集成与节能

2.1 能源系统集成技术

能源系统集成是绿色建筑暖通空调系统集成的核心部分，其目的是实现能源的多元化利用和高效转换。目前，常见的能源系统集成方式包括以下几种：多能源互补系统：将太阳能、地热能、空气能、天然气等多种能源结合起来，根据不同能源的特点和供应情况进行合理搭配。以夏季为例，可优先利用太阳能驱动空调系统，当太阳能不足时，再辅以空气能或天然气；在冬季，地热能可作为主要的采暖能源，不足部分由其他能源补充。这种多能源互补的方式能够提高能源供应的稳定性和可靠性，降低对传统化石能源的依赖。能源梯级利用技术：根据不同能源的品位和用途，进行梯级利用，提高能源的利用效率。例如，高温能源可用于驱动制冷机组或发电，中温能源可用于采暖和热水供应，低温能源可用于通风换气等。通过这种梯级利用方式，能够最大限度地发挥能源的价值，减少能源浪费。

2.2 设备集成技术

设备集成技术主要是通过对暖通空调系统中的各类设备进行优化组合和协同控制，提高设备的整体运行效率。热泵型环境控制一体机的应用：热泵型环境控制一体机集制冷、制热、通风、除湿等功能于一体，具有高效节能、安装方便、占地面积小等优点。在系统集成中，可根据建筑的负荷需求，合理配置热泵型环境控制一体机的数量和型号，实现对建筑环境的全方位控制。同时，该设备能够与其他能源系统进行良好的衔接，如与太阳能系统结合，进一步提高节能效果。全热回收设备的集成：全热回收设备能够在通风过程中回收排风中的显热和潜热，用于预热或预冷新风，减少新风处理所需的能耗。在系统集成中，将全热回收设备与通风系统有机结合，可显著降低空调系统的负荷，提高系统的节能性能。例如，在办公建筑中，通过全热回收设备回收办公室排风中的能量，用于处理进入室内的新风，可节约大量的空调能耗。

2.3 智能控制集成

智能控制系统采用分层分布式架构，由现场控制层、网络传输层与管理层组成，系统配备温度、湿度、 CO₂ 与 PM2.5 等多种传感器，实时采集环境参数。控制器采用32 位高性能处理器，具备 PID 控制与模糊控制等多种控制算法。系统通过 BACnet/IP 协议实现各子系统的数据交互与协同控制。能耗管理模块可记录设备运行参数，通过大数据分析优化运行策略。

设备运行状态实时显示在 BIM 中，便于管理人员直观掌握系统运行情况。系统兼具远程监控功能，管理人员可通过移动终端查看与调节设备参数。智能化控制系统的应用使暖通空调系统的运行效率提升了 30% ，实现了设备的无人值守运行。控制系统具备自学习功能，能基于历史运行数据持续优化控制策略，为建筑节能与智慧运维提供有效支撑。管理平台采用模块化设计，包括设备管理、能耗分析、报警处理与运行优化等功能模块，系统设置多级权限管理，可根据用户职责分配不同操作权限。数据库采用分布式架构，确保系统运行稳定可靠。控制系统与气象站连接，可根据天气预报提前调整运行策略。系统配备故障诊断模块，可自动识别设备异常并报警提示。智能化控制平台采用 Web 界面，操作界面友好，便于管理人员使用。系统还配有数据备份机制，定期备份重要数据，以确保数据安全。

2.4 变风量调节技术

变风量调节系统采用 EC 直流电机驱动风机，风机选用后倾式离心风轮，最高效率达 85% ，并采用模糊PID 控制策略提升调节精度。系统通过CFD 技术优化风管布置，降低系统阻力 15% 。配置微穿孔板消声器，噪声衰减量达25dB，在保证气流静压的前提下实现风量的无级调节。送风管道配置电动调节阀，根据末端负荷需求自动调节开度，回风系统设置变频风机，与送风系统协调运行，保持系统的气流平衡。管网采用等压设计，主干管风速控制在 6m/s 以内，确保系统阻力最小。变风量末端装置采用涡轮式变风量阀（调节范围 30%～100% ），依据室内温度及 CO₂ 浓度自动调节风量。系统在部分负荷下运行效率显著提升，风机能耗降低 60% 。末端风口采用织物材质，送风均匀，避免局部气流死角。变风量系统、照明与门禁系统联动，可根据人员在岗情况自动调节新风量。管网设置智能平衡阀，实现系统的动态平衡，避免气流短路。应用变风量技术后，系统输配能耗较定风量系统降低 45% ，室内空气品质亦得到有效保障。

2.5 中央控制系统的应用

中央控制系统是智能化控制与管理的核心，它能够对传感器传输的数据进行分析和处理，根据预设的控制策略对各子系统进行自动调控。例如，当室内温度高于设定值时，中央控制系统会自动启动空调制冷设备；当室内二氧化碳浓度超标时，会自动增加新风量。同时，中央控制系统还具备远程监控和管理功能，管理人员可以通过手机、电脑等终端随时了解系统的运行状态，并进行远程操作和调整。

结语

绿色建筑暖通空调系统的集成与节能是实现建筑节能减排、推动建筑行业可持续发展的重要举措。通过系统集成理念的应用，将各子系统有机整合，结合高效节能设备、可再生能源利用和智能化控制技术，能够显著提高系统的能源利用效率，降低建筑能耗和环境负担。在未来的发展中，随着技术的不断进步和创新，绿色建筑暖通空调系统集成与节能技术将更加成熟和完善。需深化系统集成理论与关键技术研究，持续优化系统设计与运行管理模式，提高系统的经济性和可靠性。同时，政府应加强政策支持，鼓励企业及科研机构推进相关技术的研发与应用推广，推动绿色建筑暖通空调系统集成与节能技术在更多建筑中得到应用，为实现“双碳”目标做出积极贡献。

参考文献

[1]王桦烽.绿色建筑标准下的暖通空调系统设计研究[J].新城建科技，2024，33（10）：15-17.

[2]钱骏辉.智能城市背景下提高建筑暖通空调能效措施分析[J].新城建科技，2024，33（7）：43-45.

[3]张聪慧.绿色建筑中暖通空调系统的能效管理与优化[J].工程与建设，2024，38（3）：695-697.