建筑暖通空调系统的节能改造

引言

随着城市化进程加速与居民生活品质提升，建筑能耗占全球总能耗比例不断攀升，暖通空调系统作为建筑能耗的 “主力军”，成为制约建筑领域节能减排目标实现的关键因素。既有建筑暖通空调系统普遍存在设备老化、系统设计不合理、运行管理粗放等问题，导致能源浪费严重，不仅增加了建筑运营成本，也对环境造成巨大压力。

一、建筑暖通空调系统节能改造原则与目标

1.1 节能改造原则

经济可行性原则要求在节能改造中充分考量成本与效益的平衡，优先选择既能显著降低能耗，又能控制初期投资成本的方案。避免盲目追求高端技术导致改造成本过高，而是根据建筑实际状况，通过局部设备优化、系统调适等方式实现节能增效，确保改造投入能在合理周期内通过能源费用节省回收。技术适用性原则强调改造技术需契合建筑自身特点。不同功能、不同地域的建筑对暖通空调系统的需求差异显著，需综合考虑建筑使用性质、气候条件、原有系统架构等因素，选择适配的节能技术。安全可靠性原则是节能改造的底线要求。改造过程中需保障系统运行安全稳定，对涉及燃气、电气等危险环节的改造，必须严格遵循相关安全规范，配备完善的安全防护与监测装置，确保改造后系统不会因节能优化而产生新的安全隐患，实现安全与节能的双重保障。

1.2 改造目标设定

能耗降低目标以显著减少暖通空调系统能源消耗为核心，通过设备升级、系统优化与智能控制等手段，降低建筑运行过程中的能源需求，减轻对传统能源的依赖，实现能源的高效利用。能效提升目标聚焦系统整体运行效率的提高，通过选用高效节能设备、优化设备匹配与运行参数，提升制冷、制热、通风等环节的能源转换效率，使暖通空调系统在满足室内环境需求的同时，降低单位能耗。环境改善目标致力于减少暖通空调系统运行产生的污染物排放，推动清洁能源与可再生能源的应用，降低温室气体与有害污染物的排放水平，助力改善区域环境质量，为实现碳中和目标贡献力量。

2.1 既有建筑暖通空调系统能耗现状

既有建筑暖通空调系统能耗在建筑总能耗中占据较高比重，且呈现显著的结构性差异。在公共建筑领域，商场、写字楼、医院等场所因人员密集、设备全天运行，其中空调制冷与供暖环节的能耗尤为突出。居住建筑中，随着居民对室内舒适度要求提升，冬季供暖和夏季制冷的能耗需求逐年增加，部分老旧小区能耗甚至占比超 70% 。从地域分布看，北方寒冷地区冬季供暖能耗是主要支出，南方夏热冬暖地区则以夏季空调制冷能耗为主，而过渡季节自然通风利用不足，导致机械通风设备仍持续运行，进一步加剧能源消耗。

2.2 现存问题诊断

运行设备滞后。许多老旧建筑使用的冷水机组、水泵、风机属于低能耗能效设备，运行设备能效等级偏低。建筑定频冷水机组运行低效，且水泵、冷水机组运行未实现灵活匹配用户末端负荷，只按照设计值工作。建筑水泵运行长期低效，低效水泵造成系统运行不稳定，建筑风量小，压缩机故障率高。系统设计。过去，运行较早的建筑没有考虑与当前高能耗问题相适应的管路设计，导致建筑管道占用和运行成本高，不利于排水，无法进行热负荷的精确计算，影响送风主机风机的有效控制。

三、建筑暖通空调系统节能改造技术策略

3.1 设备更新与优化

基础阶段是对建筑暖通空调系统中的设备进行更新与完善。在制冷机组方面，如有能力较差、运行时间较长的机组，则可以更新为磁悬浮离心式冷水机组或螺杆式变频机组。磁悬浮机组采用无油轴承，完全无摩擦，相比于常规机组，其部分负荷性能曲线显著优于常规机组，噪音也会比常规机组小很多；螺杆式变频机组可以根据用户的冷负荷量的不同，调整相应的转速，不会出现“大马拉小车”的情况。

3.2 系统升级改造

系统优化主要是系统改造的暖通空调系统层面，包括改进整个暖通空调系统的协调性和优化暖通空调系统的效率。改造定风量暖通空调系统为变风量（VAV）暖通空调系统或者变制冷剂流量（VRF）暖通空调系统。变风量暖通空调系统可以通过末端风阀对末端送风量的调节来实现按需供冷，在部分负荷工况有较好的节能效果；VRF 暖通空调系统在制冷剂压缩机方面有数字涡旋或者变频技术，可以根据控制点区域的温湿度的差异灵活调节压缩机转速。供热系统改造优化管网布置和使用水力平衡阀并减少热量在供热管道中的损失，也可以改进整个供暖系统，用集中供暖系统使用混水装置和气候补偿器，根据室外环境自动调节供应热水的温度，达到热的精准供给。通风系统改造增加全热回收装置对排风中的热量与冷量进行预处理新风，降低新风的预处理能耗。

3.3 智能控制与管理技术应用

精细化控制主要是指智能控制和管理，即构建 IoT+智能控制系统，在暖通空调系统的节点处设置温湿度、压差、流量传感器，建立暖通空调系统运行状态数据库，采集系统运行数据，并使用大数据分析和人工智能处理技术实现设备运行状态的预测和控制，如通过天气预报和暖通空调历史能耗情况来预判空调机组运行时间和启停参数，加入能源管理系统 EMS，进行能耗分项计量与动态监测，可以清晰地直观地展示不同设备的能耗占比情况，以快速找到高能耗环节。

3.4 可再生能源与余热利用

可再生能源与余热利用是降低建筑对传统能源依赖的重要途径。在太阳能应用方面，可安装太阳能集热器与光伏板，将太阳能转化为热能用于生活热水供应或辅助供暖，转化为电能为暖通设备供电。地源热泵系统通过地下埋管换热器与土壤进行热量交换，实现高效制冷与供热，尤其适用于地质条件适宜的区域。对于工业建筑或数据中心，可回收生产过程中的废热或服务器散热，通过热泵技术提升热量品位后，用于建筑供暖或热水供应。空气源热泵在气候温和地区也具有良好的应用前景，其通过吸收空气中的热量实现制热，具有安装便捷、无污染的优势。

结语

本文通过对建筑暖通空调系统节能改造的深入研究，提出了设备、系统、控制及能源利用多维度改造策略，经实践验证可有效降低系统能耗，为既有建筑节能升级提供了系统解决方案。这些策略的应用对推动建筑行业绿色转型、实现 双碳目标具有重要意义。未来，随着技术革新与政策完善，节能改造将朝着智能化、低碳化、集成化方向深化发展，持续助力建筑领域可持续发展。

参考文献

[1]赵伟.医院建筑暖通空调节能改造设计方法[J].工程建设与设计,2024,(04):59-61.

[2]许涛.建筑绿色节能改造技术的应用研究[J].低碳世界,2018,(05):179-180.