浅谈办公建筑中央空调设计节能措施

浅谈办公建筑中央空调设计节能措施

工　程　论　坛

中国科技信息２００５年第１３期　　　　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｊｕｌ．２００５

浅谈办公建筑中央空调设计节能措施

陈玺　　　广西工业建筑设计研究院

Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｉ＆Ａ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｒｅｓｅａｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　　　　　　Ｃｈｅｎ　Ｘｉ

摘　计阶段方面提出了应注意的一些节能措施。关键词：中央空调系统；节能

能源是现代社会发展的必要的物质基础，随着地球人口增长、人类生活水平需求的不断提高，世界的能源消耗也大幅度增加，目前人类的能源消耗以“常规能源”为主，存在着储量有限的缺点，因此，能源在生产和消费之间的矛盾越来越突出，直接关系到人类今后的发展问题。

在我国，随着《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能管理规定》、《公共建筑节能设计标准》等一系列节能法律法规文件的颁布，节约能源已成为我国的一项基本国策。

随着经济建设的发展，设有中央空调的办公楼大量兴建，但普遍存在着高能耗的问题，据专家研究，我国大型公共建筑单位建筑面积能耗大约是普通居住建筑的１０倍左右，写字楼的耗电量平均达１６５　ｋＷｈ／ｍ２．ａ。空调能耗是办公建筑的能耗的主要部分，占总能耗的４０％左右。因此节约办公建筑的空调能耗是极有必要的。

空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。

以已建成投入使用多年的一幢典型的二类办公建筑的空调系统为例，其各设备能耗大体如下：制冷机电耗占３０％，冷水泵、冷却水泵和冷却塔电耗合计占２４．７％，空调箱风机和风机盘管电耗所占比重达４５．３％。

对于中央空调的设计者而言，在设计时，应注意以下几个方面的节能措施：

太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：

３．１　降低冷却水温度

有关统计数据表明，冷却水的供水温度每上升１℃，制冷机的ＣＯＰ下降约４％。降低冷却水温度需要加强自控设计，停止运行的冷却塔的进出水管的阀门应设计成自动关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就降低了。

３．２　提高冷冻水温度

有关统计数据表明，冷冻水供水温度提高１℃，制冷机的ＣＯＰ可提高３％，所以在设计时应综合空调末端机组统一考虑，尽量采用较高的冷冻水设计运行温度；同时加强冷水机组的管路自控，应设计自动关闭停止运行的制冷机的进出水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，使经过运行的制冷机的水量较少，冷冻水温度在制冷机蒸发器中被降低到过低的水平。

根据文献［３］，空调循环水泵的耗电量跟流量的３次方成正比，如公式４－２所示：

Ｎ＝　Ｓ×Ｇ３／ｎ　　　　　　　　　　　　　（４－２）式中：

Ｎ——水泵耗电功率，ｋＷ；

Ｓ——管路阻抗，表征管路特性的参数，ｋＰａ．ｓ２／ｍ６；

Ｇ——水流量，ｍ３／ｓ；ｎ——水泵效率。

可以看出，在空调冷热循环水量随负荷相应变化时，要维持经济温差，应改变水泵的流量。根据相似性定律［２］，水泵的流量、扬程、轴功率和转速间的关系如公式４－３

：

　（４－３）

式中：

ｎ１，ｎ２——电机转速；Ｇ１，Ｇ２——水流量；Ｈ１，Ｈ２——水泵扬程；Ｎ１，Ｎ２——水泵轴功率；

由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的５０％左右，采用定流量水泵很不经济，如果使水量随冷热负荷变化，那么根据公式４－２，水泵能耗将只有定水量系统水泵能耗的１２．５％，节能效果是非常明显的。

根据公式４－３，可以通过改变水泵电机的转速来控制水泵的流量。变频调速水泵就是利用变频器改变电压频率来实现无级调整改变水泵的转速和流量。通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化，可以达到非常明显的节能效果。

４　减少水泵电耗

空调系统中的水泵耗电量较大，可占到办公建筑总耗电量的８％～１６％，接近于照明用的电耗。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：

４．１　设计平衡管路，减小阀门阻力

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法，而应设计同程管路系统，利用管道优化设计，使管网阻力在各支路中得到平衡，并通过技术经济比较得出最佳管径。

４．２　采用变频水泵，减少运行能耗

一般在中央空调的冷冻水系统设计时，空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的，如公式４－１所示：

Ｇ＝Ｑ／（Ｃ×Δｔ）　　　　　　　　（４－１）式中：

Ｇ——水流量，ｋｇ／ｈ；Ｑ——冷热负荷，ｋＪ／ｈ；

Ｃ——水的比热容，ｋＪ／ｋｇ．℃；Δｔ——设计供回水温差，℃。

该公式表明，空调水供回水温差越大，所需的空调水流量就越小，从而水泵的耗电量就越小。但是随着空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速就降低，引起换热系数降低，造成制冷效率的下降。根据文献［１］，空调冷冻水的供回水温差５℃，空调热水的供回水温差１０℃　是较经济合理的。

在空调系统设计时水泵的型号规格应选择工作在高效率状态点，并注意在运行管理时，也要让水泵工作在高效率状态点。

１　选择合理的室内设计参数

办公建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境，满足人们办公为主的舒适及卫生要求。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内温度过高。

５　减少风机电耗

空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的，但由于一般设计均采用风机盘管加新风系统，容易实现单独区域控制以节能。因此，在设计时主要考虑新风区域的选取，做到同一功能区域单独送新风。另外，应加强风机盘管控制管理，避免无人状态下开启末端空调设备，造成浪费。

２　控制和正确使用室外新风量

由于新风负荷占建筑物总负荷的２０～３０％，控制新风量是空调系统最有效的节能措施之一，不要随意提高最小新风量标准，严禁非正常渠道引入新风。除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风，在过渡季节，应尽量采用室外新风为室内降温，以减少制冷机的开启量，节省能耗。

６　确定经济合理的设备和管道保冷层厚度

在管道的保冷层厚度计算时，不应以防止外表面凝露或控制允许损失量的保冷层厚度计算公式来计算，而应按综合考虑了年冷（热）损失费用和投资年分摊费用之和为最小值时的经济厚度计算公式。其详细分析见文献［４］。

３　提高冷源效率

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数ＣＯＰ，是指单位功耗所能获得的冷量，仅取决于被冷却物的温度Ｔ０’和冷却剂温度Ｔｋ’，Ｔ０’

［１］

越高，Ｔｋ’越低，制冷系数越高。所以空调系统制冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度

７　总结

目前随着中国商业化的进程，办公建筑建设量逐渐增大，其中央空调系统节能是非常重要的一项工作。通过上述具体措施，可以有效的降低办公建筑的空调能耗，例如：多项改造事例

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大面积深基坑涌水、渗漏水的处理

尹明　　　　哈尔滨市第三建筑工程公司周家囡　　哈尔滨市第一建筑工程公司

摘　要：通过堵、引、排、观综合措施对地下水（含水３０％）进行了有效的处理，确保了工程的正常施工。关键词：基坑；涌水；渗漏水

方案２、在基坑四角钻四个直径为８００～１２００ｍｍ的人工挖孔桩，挖孔桩的深度为基坑的挖深标高以下２～４ｍ在挖孔桩内放置排水泵进行抽水排除，降低坑内的涌水量和水位。

方案３、沿涌水侧打入拉森钢板桩，作止水帷幕。

方案４、在建筑物的四周进行钻孔用钢管降水。

方案５、综合采用堵、引、排、观的措施综合治水，满足工程施工的安全性和工期要求。

经过充分的讨论和比较，考虑到现场场地小，１０栋楼相连，加上当时在国外现有的经济情况和机具设备的情况，最后确定采用方案５综合处理的办法。

一个小坑（长 宽 高２０ｃｍ ２０ｃｍ １０ｃｍ），再挖一小沟（１０ｃｍ １０ｃｍ），小坑、小沟内填１－３ｃｍ的碎石，将水引到最近的排水沟内。

４．３，排：由于工程基坑的涌水量（约５００立方米／ｈ）比较大，而且每天２４小时不间断地进水，为有效地进行基坑排水。我们在基坑四角，距基坑１ｍ远处设１ｍ宽比基坑底深１ｍ的排水沟。四角设１．５ｍ×１．５ｍ比基坑深２－～３ｍ的集水井４个，每个井内设置一台功率为１５ｋｗ的排水泵，将水排到基坑外８ｍ远的排水沟处，以保证基坑进出水的平衡。使基坑的工作面在水面以上能够进行正常的工作。

４．４，观：用墨汁进行流淌实验。观察发现坑外侧大排水沟的水有回流的现象。需加长排水管的长度至外排水沟的下游进行排水，减少了一部分的进水量。

１，工程概况

麦尔基地区位于北非，阿尔及利亚国家。距阿尔及利亚的首都阿尔及尔５００多公里的斯基克达省。地处盆地，距地中海的海边２０公里。

该小区占地近２００００㎡，由１０栋楼组成，除３﹟、４﹟楼为１６层建筑外，其余８栋楼均为７～９层。７层以下为筏片基础，９层以上为桩基础。

基坑所处地层自上而下依次为垃圾回填土、砂土、亚粘土、和砂土分离层。回填土平均深度为４ｍ。地下含水率最高达３０％。

２，基坑的渗漏水、涌水状况

基坑内的涌水量比挖土方要快，以每台每小时抽水１００立方米的水泵抽水需要４～６台才能满足要求。在小区９﹟楼处，试挖一个长宽高均为３米的观察坑。沿坑侧壁出现严重涌水现象，水位在自然地面１５ｃｍ以下。工程基坑底的标高距自然地面－５ｍ深，低于海面３．８ｍ。

４，施工方案的实施

该施工方案的特点既在基坑内大开挖，基

础边１ｍ远设１ｍ宽的排水沟，四角设集水井，排水沟外侧１ｍ远处开始放１：１的坡，尤其是基坑内采用堵、引、排的方式以确保垫层、底板顺利施工。

４．１，堵：在基坑内渗水量大，且容易使基坑侧壁倒坍处用玻璃丝袋子加土一袋压一袋，沿侧壁向上堆起。达到不坍不塌为止。

４．２，引：由于基坑的坑底在水面以上，并有几处从坑底向外涌水，这种情况下采用先挖

５，结论

５．１，根据当地的情况，充分利用结构的特点，进行水的引、排施工，在施工顺序安排上应尽量减少额外的工作量和经济投入。

５．２，雨季施工（连雨天）要调节排水泵的数量，不采用强堵，要采用综合措施。

５．３，充分掌握时机，周密安排施工，同时注意加强观察基坑的涌水。根据分析的结果采取相应的措施。

３，施工方案选择

本工程进水状况具有相当的特殊性，地下

含水量高，涌漏水量（约５００立方米／ｈ）大，流速（约０．０４２立方米／ｓ）之快，在该省还未出现过如此的涌、漏水现象，处理方案主要考虑有以下几种方式：

方案１、在建筑物周围作围护桩，作为止水帷幕，在桩间进行摆喷和压注浆。

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