淺談飯店建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法

姚 琳 楊樂輝

我國在公共建筑節(jié)能方面的研究還處于起步階段，近年來，清華大學(xué)的薛志峰、江億等，同濟(jì)大學(xué)的王長慶、龍惟定等以及西安建筑科技大學(xué)的劉加平、楊柳等在北京、上海、西安等城鎮(zhèn)進(jìn)行了大量公共建筑能耗調(diào)查工作，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，公共建筑普遍存在 30%以上的節(jié)能潛力。

隨著飯店類建筑檔次不斷提高，其能源的消耗量也越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，部分飯店類建筑的能耗費(fèi)用已經(jīng)占到年收入的 10%～15%，能耗費(fèi)用成為是否盈利的重要因素之一。而空調(diào)系統(tǒng)的能耗占飯店類建筑總能耗的 50%左右，因此如何進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)已成為一個(gè)重要的現(xiàn)實(shí)問題。本文結(jié)合飯店類建筑空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)著手來探討節(jié)能措施。

1 飯店空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

1.1 空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷的估算

進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算需要考慮較多因素，且計(jì)算過程較為復(fù)雜，所以空調(diào)設(shè)計(jì)人員常以經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)或簡化計(jì)算得出的估算指標(biāo)進(jìn)行冷負(fù)荷的估算，也有些根據(jù)已建成運(yùn)行的典型工程作為參考進(jìn)行估算。然而目前飯店類建筑普遍存在的問題是冷負(fù)荷估算值過大，致使裝機(jī)制冷量也過大。據(jù)調(diào)查，飯店類建筑中 79.2%的實(shí)際開機(jī)容量負(fù)荷指標(biāo)是58W/m2～81.4W/m2(包括小于58W/m2)，另外的20.8%的實(shí)際容量負(fù)荷指標(biāo)是81.5W/m2～104.7W/m2，也就是說實(shí)際開機(jī)的容量負(fù)荷指標(biāo)均在 105W/m2以下，在飯店類建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意到這一點(diǎn)。另外，根據(jù)對北京地區(qū)和長沙地區(qū)飯店空調(diào)負(fù)荷變化的調(diào)查數(shù)據(jù)，飯店類建筑空調(diào)系統(tǒng)全年98%以上的時(shí)間是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 80%以下運(yùn)行，而 80%以上的時(shí)間在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 50%～55%以下運(yùn)行。掌握這些空調(diào)負(fù)荷的分布特點(diǎn)也對空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及設(shè)備選型等具有重要的意義。

1.2 新風(fēng)負(fù)荷

飯店空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)負(fù)荷在總負(fù)荷中所占的比例較大，因此新風(fēng)量如何取值是空調(diào)設(shè)計(jì)中的重要問題。但是，關(guān)于飯店建筑空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量的選取規(guī)定并不統(tǒng)一，在設(shè)計(jì)中要同時(shí)兼顧衛(wèi)生要求和節(jié)能要求。

2 飯店空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 冷、熱源系統(tǒng)節(jié)能

當(dāng)飯店空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷確定以后，就應(yīng)該考慮空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱源形式以及設(shè)備選用的問題。就目前來看，大型公共建筑冷熱源的主要問題有系統(tǒng)方式不合理、冷機(jī)選型過大和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)三個(gè)問題。

空調(diào)冷源的形式多種多樣，選擇時(shí)應(yīng)該充分考慮建筑物的空調(diào)面積、用途、冷熱負(fù)荷的大小、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、所在地區(qū)能源結(jié)構(gòu)、價(jià)格以及環(huán)保規(guī)定等因素。根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》和飯店類建筑空調(diào)的特點(diǎn)，可以按照以下原則選擇:

1)冷源適宜在電動(dòng)壓縮式和吸收式制冷機(jī)組之間進(jìn)行選擇; 2)在有城市區(qū)域供熱或者工廠余熱的地區(qū)，可以采用蒸汽溴化鋰吸收式冷水機(jī)組，這樣有利于提高熱網(wǎng)的利用率、平衡熱網(wǎng)負(fù)荷; 3)在有城市天然氣，執(zhí)行分季氣價(jià)、價(jià)差較大的地區(qū)，可以采用燃?xì)庑臀帐嚼渌畽C(jī)組;4)有穩(wěn)定的天然水源可供利用的地區(qū)可以采用水源熱泵機(jī)組;5)西北等氣候干燥的地區(qū)應(yīng)該優(yōu)先考慮采用蒸發(fā)冷卻技術(shù);6)干旱缺水地區(qū)的中、小型建筑可以采用風(fēng)冷式冷水機(jī)組;7)在執(zhí)行分時(shí)電價(jià)、峰谷電差價(jià)較大的地區(qū)，可以采用低谷電蓄冷，這樣能夠產(chǎn)生比較好的經(jīng)濟(jì)效益;8)在大多數(shù)情況下，可以采用電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組。

2.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能

空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的一個(gè)重要的措施就是排風(fēng)冷、熱回收，其實(shí)質(zhì)就是對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷和預(yù)熱處理。在《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，空調(diào)系統(tǒng)宜設(shè)置熱回收裝置。如果在空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置全熱交換器，可節(jié)約 60%～80%新風(fēng)能耗，也相當(dāng)于減少了 10%～20%的空調(diào)負(fù)荷。

進(jìn)行排風(fēng)熱回收的必要條件是把新風(fēng)和排風(fēng)集合到一起，這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)對系統(tǒng)劃分、風(fēng)道布置以及送回風(fēng)機(jī)和熱回收裝置等設(shè)備的布置進(jìn)行綜合考慮。全熱回收裝置是靠新風(fēng)與排風(fēng)之間的溫差和蒸汽的分壓力差來達(dá)到熱濕交換的，為了使換熱設(shè)備能夠高效運(yùn)行，進(jìn)入熱回收裝置的新風(fēng)和排風(fēng)應(yīng)該首先經(jīng)過空氣過濾器，而且裝置運(yùn)行的環(huán)境溫度應(yīng)該保持在-5℃以上，否則可能結(jié)霜而不能正常工作。在北方寒冷地區(qū)，冬季不能直接運(yùn)行熱回收裝置，應(yīng)該先對冷空氣進(jìn)行預(yù)熱到-5℃以上，并且應(yīng)設(shè)置溫度自控裝置。應(yīng)在新風(fēng)與排風(fēng)的管道與熱回收裝置相連接處設(shè)置旁通風(fēng)道，以保證裝置在非正常運(yùn)行狀態(tài)下空調(diào)系統(tǒng)也能正常運(yùn)行，也保證了系統(tǒng)的安全可靠。

2.3 空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能

目前許多飯店的空調(diào)水系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，對一級泵系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。

冷凍水大溫差技術(shù)是飯店空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能的另一項(xiàng)有效途徑。通常標(biāo)準(zhǔn)冷凍水的供回水溫度是 7/12℃，而大溫差冷凍水供回水溫度可以設(shè)置為7/17℃。在滿足用戶舒適性要求的條件下，冷凍水大溫差技術(shù)能夠減少冷凍水的流量，從而降低輸送能耗和空調(diào)主機(jī)、冷凍水泵以及末端設(shè)備的運(yùn)行能耗。

飯店類建筑空調(diào)水系統(tǒng)的冷凝熱的回收利用是節(jié)能的又一項(xiàng)有效措施。飯店類建筑中一般都需要提供 24 h熱水，所以應(yīng)用冷凝熱回收技術(shù)會(huì)收到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

目前冷凝熱回收主要有三種形式:

1)由冷水機(jī)組生產(chǎn)廠提供的帶有熱回收器的冷水機(jī)組;

2)對于現(xiàn)有的冷水機(jī)組，可以由專門從事熱回收的公司提供配套的服務(wù)，加裝熱回收器以及相應(yīng)的配套設(shè)備;

3)在現(xiàn)有的空調(diào)水系統(tǒng)中加裝高溫水源熱泵機(jī)組，把冷水機(jī)組的冷卻水作為熱源，由高溫水源熱泵機(jī)組提供 65℃以上的熱水。

3 飯店空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)能耗在建筑總能耗中所占比例很大，因此為了降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，空調(diào)系統(tǒng)成了智能建筑自控系統(tǒng)中的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在BA系統(tǒng)中采用了最優(yōu)啟?？刂?、最優(yōu)運(yùn)行設(shè)備臺數(shù)控制、焓值控制、溫度自適應(yīng)控制以及供水系統(tǒng)壓力控制等節(jié)能措施后，可以減少約 20%的能耗，因此在空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置自控系統(tǒng)具有十分重要的意義。

一般來說，在飯店空調(diào)系統(tǒng)中需要監(jiān)測和控制的參數(shù)主要有:空氣溫濕度、風(fēng)量、水量、壓力或壓差等，監(jiān)測和控制的元件主要包括:溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)量及水量傳感器、壓力或壓差傳感器、執(zhí)行器(包括電動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)閥等)以及各種控制器等。在實(shí)際工程中，應(yīng)在進(jìn)行具體分析后選擇采用上述全部或部分參數(shù)的監(jiān)測和控制。

針對空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組及其相應(yīng)的配套設(shè)備(如水泵、冷卻塔等)，自控系統(tǒng)的任務(wù)還有設(shè)備的運(yùn)行臺數(shù)控制，即對不同冷、熱量需求采用不同的機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行以達(dá)到設(shè)備的高效運(yùn)行以及節(jié)能的目的。

空調(diào)自控系統(tǒng)的另一個(gè)主要內(nèi)容就是設(shè)備聯(lián)動(dòng)、故障報(bào)警和集中管理。設(shè)備聯(lián)動(dòng)的主要目的除了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以外還有就是保證設(shè)備的安全運(yùn)行。另外，空調(diào)系統(tǒng)中有許多設(shè)備的控制都涉及到消防，這些設(shè)備與消防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)也就需要通過自控系統(tǒng)進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要解決的就是負(fù)荷問題，需要注意的問題是冷負(fù)荷估算的準(zhǔn)確性和新風(fēng)負(fù)荷的取值。本文討論的節(jié)能問題基本上都是在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)(或能耗指標(biāo))的基礎(chǔ)上，提高能源利用率也是節(jié)能的重要措施，可以減少投資。

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)重要步驟還有系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對于風(fēng)系統(tǒng)來說，排風(fēng)熱回收是一項(xiàng)有效的節(jié)能措施，而對于水系統(tǒng)來說，變流量系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，同樣可以達(dá)到節(jié)能效果的措施還包括冷凍水大溫差技術(shù)和冷凝熱回收技術(shù)。作為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作者，在飯店類建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量應(yīng)用這些先進(jìn)技術(shù)以盡可能的達(dá)到節(jié)能的效果。

最后，采用自控系統(tǒng)也是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要手段，研究表明，采用設(shè)計(jì)合理的自控系統(tǒng)可以節(jié)省 20%以上的能耗，這也是目前自控系統(tǒng)能夠得到廣泛應(yīng)用的主要原因之一。

[1] 薛志峰，江 億.北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J].暖通空調(diào)，2004，34(9):8-10.

[2] 薛志峰，江 億.北京市建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能途徑分析[J].暖通空調(diào)，2004，34(10):13-16.

[3] 王長慶，龍惟定.上海公共建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗測試與分析[J].暖通空調(diào)，2002(6):25-27.

[4] 王 麗，楊 柳.西安市星級酒店能耗現(xiàn)狀及節(jié)能分析[J].建筑技術(shù)，2010，41(5):408-411.

[5] 薛志峰，江 億.公共建筑節(jié)能[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[6] 譚志宣.飯店節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[7] 康英姿，潘朝群.中餐廳新風(fēng)量以及機(jī)械排風(fēng)量的確定方法[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2004，23(6):74-77.

[8] GB 50019-2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[9] 劉 剛.商場空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能問題[Z].2001.

[10] 邵 武.飯店空調(diào)水系統(tǒng)變頻節(jié)能效益分析[J].能源工程，2003(1):67-68.

[11] 董 明.星級酒店中央空調(diào)冷凝熱回收利用項(xiàng)目分析[J].能源工程，2003(3):63-64.