几种既有建筑空调系统改造方法分析

摘要：当前我国一些既有建筑由于既有系统效率低、既有设备老化导致设备出力不足、使用功能变化等原因，其配套的空调系统已无法满足使用要求，存在室内参数无法保证、舒适性差、能耗大等问题，针对不同的情况，可采用加装地源热泵，变换冷热源，合理利用置换通风、自然通风，利用自动控制设备智能调节中央空调系统。

关键词： 空调系统 节能改造

0 引言

随着全球经济一体化步伐的稳步上升，能源危机成为世界各个国家面临的又一大严峻挑战。而在中国，这一危机显得尤为严重。种种迹象表明，资源对经济发展的制约作用开始显现，且差距呈越来越大之势。能源危机不仅对人们的出行造成困扰，更对自然环境造成了极大的负担。众所周知，建筑能耗是国家总能耗的重要部分，在我国已达30%以上，虽然从上世纪80年代起，中国已开始陆续颁布和实施相关节能标准，但整个建筑节能进展仍非常缓慢。多数的既有建筑仍是威胁未来生态环境的高能耗建筑。随着国家节能减排战略的提出，既有建筑的节能改造设计标准和验收规范的制定提上议程，这将大大推进整个既有建筑节能改造工作的顺利开展。

与此同时，社会发展和经济不断增长，当前我国一些既有建筑由于既有系统效率低、既有设备老化导致设备出力不足、使用功能变化等原因，其配套的空调系统已无法满足使用要求，存在室内参数无法保证、舒适性差、能耗大等问题。但如果对其进行改造，又存在施工难度大、原有设备利用率低、改造投资费用高等问题，且影响建筑正常使用，因此既有建筑的改造已成为很多建设单位面临的难题。所以，采用加装地源热泵，变换冷热源，合理利用置换通风、自然通风，利用自动控制设备智能调节中央空调系统就显得尤为必要。

1 地源热泵技术

在既有建筑节能改造工程中的应用

1.1 地源热泵的构成与原理

常规地源热泵系统同一般的热泵系统的构成基本相同，均由设置在建筑物内的水-空气热泵，循环泵，室内外水管路构成。室内设备与水回路热泵系统相似，室外水系统由地下埋管系统取代了冷却塔，锅炉，辅助泵和换热器。冷凝器利用土壤内的冷热量进行换热。夏季通过地源热泵机组的热回收功能，回收部分在制冷时产生排热量用于加热生活热水从而减少系统排热量，同时冬季采用地源热泵机组全热回收功能，从土壤中吸收更多的热量用于加热生活热水，以达到进一步的负荷平衡，能够有效的利用地热能等可再生能源解决

2 置换通风在某车间空调改造中的应用

对于使用年限较长，原有气流组织设计不合理的大空间厂房，车间，采用置换通风空调方式具有优越性，这种通风方式与传统的混合通风方式相比使室内工作区得到较高的空气品质、较高的热舒适性并具有较高的通风效率。置换通风已经在工业建筑、民用建筑及公共建筑中应用。

置换通风是将新鲜空气直接送入工作区，并在地板上形成一层较薄的空气湖。空气湖是由较凉的新鲜空气扩散而成。室内的热源（人员及设备）产生向上的对流气流。新鲜空气随对流气流向室内上部流动形成室内空气运动的主导气流。排风口设置在房间的顶部，将污染空气排出。送风口送入室内的新鲜空气温度通常低于室内工作区的温度。较凉的空气由于密度大而下沉到地表面。置换通风的送风速度约为0.25 m/s左右。送风的动量很低以致对室内主导气流无任何实际的影响。较凉的新鲜空气犹如倒水般地扩散到整个室内地面并形成空气湖。热源引起的热对流气流使室内产生垂直的温度梯度。在这种情况下，排风的空气温度高于室内工作温度。由此可见，置换通风的主导气流是由室内热源所控制。这种通风方式也称为热置换通风。

传统的混合通风是以稀释原理为基础的，而置换通风以浮力控制为动力。这两种通风方式在设计目标上存在着本质的差别。前者是以建筑空间为本而后者是以人为本。由此在通风动力源、通风技术措施、气流分布等方面及最终的通风效果上发生了一系列的差别，也可以说置换通风以崭新的面貌出现在人们面前。二者的比较如表3-1所列。

3 既有空调系统的自动控制改造

空调耗能是建筑物耗能中的大户，随着能源供应的日趋紧张及人们对室内热环境、空气品质的要求愈来愈高，迫切要求在保持空调区域一定舒适度的前提下最大限度地降低空调能耗。空调自控系统可以使建筑内环境更舒适、设备运行更可靠、能源利用更充分，是现代楼宇空调系统重要的组成部分。但是由于资金缺口和工程进度等等问题，许多已建成的商用建筑和办公大楼的空调系统往往都没有设计或安装自动控制系统，随着建筑物的投入使用，会发现空调区域的温、湿度波动很大，往往会超过允许的变化范围，这时业主会提出空调系统自动控制改造的要求。

4总结

隨着能源供应的日趋紧张及人们对室内热环境、空气品质的要求愈来愈高，迫切要求在保持空调区域一定舒适度的前提下最大限度地降低空调能耗。目前我国一些既有建筑由于设计考虑不足，既有设备老化导致设备出力不足、使用功能变化等原因，导致很多空调系统远远超出其实际负荷，或者满足不了人们热舒适的要求，这就迫切的需要对既有的空调进行改造，针对不同的情况，可采用加装地源热泵，变换冷热源，合理利用置换通风、自然通风，利用自动控制设备智能调节中央空调系统多种手段结合的方式，在最经济，最高效的要求下达到人们对市内环境的要求。

（1）针对夏热冬冷地区可以采用加装地源热泵空调的方式，利用地源热泵结合溶液除湿的新风系统，不仅可以部分解决冬夏季负荷分布不平衡问题，产生的废热可以用于溶液除湿新风系统和制取生活热水，并且可以达到温湿度独立控制的效果。（2）对于一些由于气流组织设计不合理的大空间，如厂房，车间，大空间办公场所，可以通过改变风口位置，合理设计气流组织，达到既舒适又节能的效果。

（3） 随着自动控制技术的发展和计算机技术的应用，空调自动控制已成为空调节能控制的重要手段之一。采用计算机强大的处理能力，可同时实现新回风比调节、喷水温度控制、变风量调节等内容，并可逐时根据空气调节室外气候分区和温湿度控制范围确定最节能运行方案，实现大幅度节能。

参考文献

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作者简介：祁海贤（1983年1月10日），男，土族，青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司，工程师，研究方向：主要从事建筑节能相关工作