高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术分析

摘要；在全球能源短缺与建筑能耗持续增长的双重压力下，高层楼宇建筑暖通空调系统的节能降耗成为实现建筑领域可持续发展的关键。本文深入剖析高层楼宇建筑暖通空调能耗现状，揭示建筑设计、设备选型、运行管理等多维度影响因素；系统梳理高效设备应用、智能控制、可再生能源利用及余热回收等节能降耗技术，并详细阐述其工作原理与应用优势；同时针对性提出优化设计、强化运行管理及借助政策激励的实施策略。

关键词：高层楼宇建筑；暖通空调；节能降耗；智能控制；可再生能源

引言

随着城市化进程的加速推进，高层楼宇建筑如雨后春笋般拔地而起，成为城市空间的重要组成部分。高层楼宇建筑在提供高效空间利用的同时，也带来了巨大的能源消耗问题。暖通空调系统作为建筑能耗的 大户，其能耗占比通常可达建筑总能耗的40% - 60% ，尤其在大型商业写字楼、酒店等功能复杂的高层楼宇中，这一比例更高。在全球能源危机日益严峻、双碳目标持续推进的背景下，降低高层楼宇建筑暖通空调能耗，实现节能降耗，已成为建筑领域亟待解决的重要课题。

一、高层楼宇建筑暖通空调能耗现状与影响因素

1.1 能耗现状分析

随着我国各类高层楼宇的建设数量不断增加，高层楼宇建筑的暖通空调能源的消耗所占的比例也在不断提高。有调查显示，大型的商业写字楼建筑暖通空调能源消耗比例达建筑总能耗的50%～65%，高档的酒店建筑暖通空调消耗高达70%。以某一线城市超高层写字楼的调研数据为例，其年暖通空调消耗电量为1200万kW/h，占整个大楼年总能耗的62%，且随着人们对于室内舒适程度的增强，使用空调的时间增加，能耗呈现逐年增长的趋势。不同功能类型的高层楼宇建筑能量能耗也存在很大的差异，住宅类建筑暖通空调能耗较为零散，但总的能耗较大；综合型的商业楼宇功能比较复杂，人员密度较高，其暖通空调的强度远远高于普通住宅。

1.2 影响能耗的因素

建筑因素对建筑暖通空调能耗的影响是建筑暖通空调节能的基础因素。建筑朝向不合适，建筑外立面接受过多的日照导致过高的太阳辐射得热，增加空调制冷冷负荷。建筑体型系数过大，则表示建筑外立面的面积和体积比过大，热量交换频率高，能耗会增大。围护结构保温性能较差，建筑墙体、门窗隔热效果较差，会带来室内冷热量的巨大损失。设备和系统选用不当导致空调系统的能耗过高。例如，部分高层建筑为了减少初始造价选择效率不高的制冷机组和空调设备风机，运行时能耗浪费严重。系统选择不合理也会带来能耗，例如部分小型的高层建筑设置集中供风的空调系统，建筑中存在部分区域无使用需求时，仍需要开启整个系统，形成浪费能耗的情况。建筑暖通空调的管理中，运行管理对能耗的影响同样存在。运行管理不合理，空调设备的温度设置不合理、开关时间随意，会造成过多的能源浪费。不进行定期检查维修保养会造成设备积灰尘，管道堵塞，降低设备和管道的使用效率，能耗提高。

二、高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术

2.1 高效设备应用技术

高效的冷热源，也就是制冷和采暖机组。磁悬浮离心式冷机采用磁悬浮轴承技术，不存在机械摩擦，相较于常规离心式冷机，能效提升30%以上，加之噪音低。某超大型商业综合体案例，采用磁悬浮离心式制冷机组后，年制冷耗电降低约280万度。高效风机是使用高效电机，并且优化叶片设计，按照需求自动调节风量，以减少风机运行电耗。优化换热器包括换热管的优化，将换热管由圆管改成其他形状管，甚至换成翅片管，从而增强换热效果，增加换热面积。针对目前换热面积、换热系数、传热系数来说，新型换热器包括螺旋式套管式换热器，相较于传统的换热器，换热效率将提升15%—20%。

2.2 智能控制技术

楼宇设备自控系统（BAS）可以对空调设备的温度、湿度、风量等参数进行监测自动控制。从采样设备感应室内的环境参数，结合室外的环境状况，对空调系统的运行状况自动进行控制，例如可以通过变频控制系统的变换，根据相应的空调的负荷大小来实现对空调设备运转速度的变化，空调变频压缩机根据室内的环境温差参数与设定温度接近时，以降低速度运转，从而降低功耗。

2.3 可再生能源利用技术

地源热泵技术直接利用地下浅层地热资源进行热交换，实现供热制冷功能，高效节能、环保无污染，在高层住宅项目中的能效比在4.0-5.0左右，相对于常规空调系统可节能30%～40%。空气源热泵空气为热源，南方地区适用于冬季采暖、夏季制冷。

2.4 余热回收技术

排风余热回收是对空调系统排风空气中的余热进行热回收装置，转轮式热回收器可以进行排风与新风之间的显热与潜热交换，回收率为60%～70%，在大型商场中应用排风余热回收装置进行空调新风预热或预冷却，可以减少空调能耗；利用冷凝热回收技术将制冷机组产生的冷凝热用于供热和采暖热负荷的加热生活热水或供热。

三、高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术实施策略

3.1 优化设计策略

设计时将考虑暖通空调系统的节能问题放在建筑初始设计当中，合理布置建筑物朝向，降低其接收的太阳辐射得热；控制好建筑体形系数，降低建筑占地面积；提高建筑物围护结构的保温性能，选用双层中空玻璃、保温隔热性能好的墙体材料等；科学、合理地设计暖通空调系统布局，结合建筑物功能分区与使用情况，选择合适的系统形式。

3.2 运行管理策略

编制运行方案，根据春秋冬三季变化、人休假日变化及室外温度湿度状况，调节空调冷量的参数。健全节能分析能耗监控体系，在实时采集暖通空调设备能耗时对取得的数据进行分析，对能耗大的环节采取进一步优化运行措施。提升设备检修频次，对空调滤网的定时清洗、管道密封测试、传感器校正等工作都要及时进行，保证高效运行状态。提升操作人员培训力度，增强技术人员专业技能、节能意识，让其针对实际情况灵活调整。

3.3 政策与经济激励措施

政府需完善相关的节能政策法规，对高层楼宇建筑暖通空调的能耗标准做出具体的要求规定，强制性淘汰高能耗设备。制定相关的税收优惠政策，对采用了节能降耗技术的建筑项目进行税收的减免；设立专项补贴资金，针对在建筑中采用了高效节能设备和可再生能源利用技术的项目进行补贴，如在建筑中安装了地源热泵系统的高层楼宇给予的补贴补贴为50～100元/m²，刺激企业以及业主积极使用节能技术，推广高层楼宇建筑暖通空调节能降耗技术的广泛应用。

结语

高层楼宇建筑暖通空调节能降耗是实现建筑领域可持续发展的重要举措。通过深入分析能耗现状与影响因素，应用高效设备、智能控制、可再生能源利用及余热回收等技术，并结合优化设计、强化运行管理和政策激励等实施策略，能够有效降低暖通空调能耗。未来，随着技术的不断进步和政策的持续完善，高层楼宇建筑暖通空调节能降耗将迎来更广阔的发展空间，为实现双碳目标和建筑行业绿色转型贡献力量。

参考文献

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