建筑暖通空调系统节能设计优化策略探究

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引言：建筑暖通空调系统是现代建筑不可或缺组成部分，承担着调节室内温湿度、改善空气品质等重要功能，然而其能源消耗量巨大已成为建筑能耗主要来源，随着社会经济发展与人们生活水平提高，用户对室内环境舒适度要求不断提升，暖通空调系统规模与复杂程度逐渐增加，能源消耗问题日趋严重。如何在满足人们舒适需求前提下实现暖通空调系统节能设计优化，已成为当前建筑节能领域有待解决难题。

一、建筑暖通空调系统能耗现状分析与问题识别

从系统构成看主要包括冷热源系统、输配系统、末端装置系统以及控制系统等部分，每个环节均存在能源浪费现象。冷热源系统经常存在容量选择不合理问题，多数工程中设计人员习惯于保守设计导致机组长期运行于低负荷状态，致使能效比下降能源浪费严重；输配系统中水泵与风机选型过大，管路设计不够优化造成输送能耗增加；末端装置系统经常忽视使用区域实际需求差异，采用统一控制模式无法实现分区调节，使得部分区域出现供冷供热过剩或不足现象；控制系统则普遍停留于简单开关控制层面，缺乏智能化调节能力无法根据环境变化实时优化运行参数。

建筑暖通空调系统设计过程中各子系统间协调性不足，系统整体性能未能充分发挥；设计理念滞后，过分追求初投资节约而忽视全生命周期成本考量；部分设计人员专业素养有待提升，节能设计意识不强；节能标准体系不够完善，执行力度不够；节能技术推广应用障碍重重，新技术、新产品、新工艺应用率低；既有建筑暖通空调系统节能改造困难重重，受限于原系统布局与结构，改造空间有限；用户节能意识淡薄，经常出现长时间开启空调却无人使用情况或温度设定过高过低等不合理使用行为。

二、建筑暖通空调系统设备选型优化与运行调控策略

设备选型方面应摒弃传统经验主义做法，基于建筑负荷特性进行科学合理选择。冷热源设备选型需充分考虑负荷变化规律，引入负荷动态模拟技术精确计算冷热负荷，避免盲目扩大安全系数；采用多机组组合方式合理配置不同容量机组，保证各种负荷工况下设备均能高效运行；优先选用高效节能产品，如变频技术空调主机、高效换热器等，虽初投资较高但从全生命周期考虑更为经济；区域能源条件允许情况下考虑地源热泵、水源热泵等可再生能源利用技术减少常规能源消耗。输配系统设计中优化管网布局减少管路阻力；选用高效水泵与风机，引入变频调速技术，根据负荷变化调整设备运行参数；采用合理管径与风管尺寸平衡初投资与运行成本；做好管道保温工作减少热量损失。末端设备选型应因地制宜，根据不同功能区域需求特点选择合适末端形式，如风机盘管、新风机组等；设置分区控制系统实现精准送风送水。

运行调控策略方面建立科学运行管理制度，制定合理运行计划；采用变水量变风量技术实现按需供给；引入自适应控制算法，根据室外气象条件与室内负荷需求自动调整送风温度与风量；实施冷热源优化控制，如冷水机组群控技术、冷却塔群控技术等确保设备始终在最佳工况下运行；利用室外新风冷源，实现全新风、部分新风或全回风切换控制；合理设置温度参数避免过冷过热；实施夜间蓄冷、谷期蓄热等负荷转移技术，利用电价差实现经济运行；加强设备维护保养，定期清洗换热器、校正控制参数等保持设备高效运行状态；建立能耗监测系统实时掌握系统运行数据，分析能耗构成找出能耗薄弱环节有针对性地实施节能措施；对运行人员进行专业培训，提高操作技能与节能意识避免人为因素导致能源浪费。

三、建筑暖通空调系统集成技术应用与智能化管理方法

系统集成技术方面强调多种节能技术有机融合，形成协同效应。热回收技术应用有效回收排风中热量，如转轮式热回收装置、板式热回收装置等大幅降低新风处理能耗；蓄能技术通过蓄冰、蓄水等方式实现用能时间转移，平衡电网负荷，利用峰谷电价差创造经济效益；相变材料应用可增强建筑围护结构蓄热能力，减少室内温度波动，降低空调负荷；太阳能辅助空调系统将可再生能源与传统空调系统结合，减少常规能源消耗；自然通风与机械通风耦合系统根据室外气象条件自动切换通风模式，最大限度利用自然通风潜力；建筑遮阳与照明控制系统协同工作，既减少太阳辐射得热又充分利用自然光，降低空调与照明能耗；冷热电三联供系统实现能源梯级利用，大幅提高综合能源利用效率。

智能化管理方法则聚焦于先进控制技术和管理手段应用，建筑能量管理系统(BEMS) 通过实时监测、数据分析等功能实现暖通空调系统优化运行；模糊控制技术可处理系统中不确定性因素，使控制更加精准柔性；神经网络预测控制根据历史运行数据预测未来负荷变化，提前调整系统参数避免滞后性；专家系统技术将专业人员经验知识转化为计算机程序，辅助系统运行决策；室内环境参数多传感器网络布设，实现温度、湿度等参数精确监测为系统调控提供依据；移动互联技术应用使远程监控成为可能，管理人员可通过智能终端随时掌握系统运行状况并进行调整；大数据分析技术挖掘系统运行规律，识别异常能耗点指导节能改造；云计算平台构建可实现计算资源共享，降低系统运行成本；需求响应技术根据电网负荷情况自动调整用电设备运行状态，参与电力需求侧管理；设备全寿命周期管理实现从采购、安装、使用到报废全过程管控，确保设备始终保持最佳状态；建立科学考核机制，将能耗指标纳入绩效评价体系调动管理人员积极性；开展用户行为引导，通过宣传教育、奖励措施等方式培养用户节能习惯。

结论：建筑暖通空调系统能耗问题严峻主要表现为设备选型不合理、系统协调性不足等方面；科学合理设备选型是节能基础，应基于负荷特性精确计算优先选用高效产品，采用多机组组合方式；精细化运行调控是节能核心，需建立科学管理制度实施变水量变风量技术，引入自适应控制算法；系统集成技术与智能化管理是发展趋势，热回收技术、建筑能量管理系统等应用将显著提升系统效能。

参考文献

[1] 焦斌 . 暖通空调系统在设计中的节能问题探讨 [J]. 硅谷 , 2014,000(012):91-91.

[2] 冷梅魁 . 暖通空调系统设计中的节能问题分析 [J]. 江西建材 , 2015(21):2.

[3] 付辉辉 , 刘凯旋 . 建筑暖通空调系统节能设计优化研究 [J]. 新材料·新装饰 , 2024, 6(8):110-113.