公共建筑暖通空调能耗偏高成因及节能改造技术研究

姜丽文

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摘要：在新型城镇化建设与绿色建筑发展的大背景下，公共建筑体量持续扩增，暖通空调系统作为建筑核心能耗设备，其能耗占比可达建筑总能耗的40%~60%，是公共建筑节能降耗的关键管控环节。当前大量既有公共建筑暖通空调系统存在设计适配性不足、设备老化低效、运行管控粗放、围护结构热损耗大等问题，导致系统长期高能耗运行、能源利用率偏低，与绿色低碳建筑发展要求存在较大差距。本文结合公共建筑暖通空调系统运行特点，系统梳理能耗偏高的核心成因，从设备优化、系统改造、围护结构升级、智能管控完善等维度提出针对性节能改造技术与优化策略，有效提升暖通空调系统运行效率，降低建筑综合能耗，为公共建筑绿色节能改造、低碳运维提供技术参考。

关键词：公共建筑；暖通空调；能耗成因；节能改造；运维优化

一、引言

随着我国双碳战略持续落地，建筑行业绿色低碳转型进程持续加快，公共建筑作为城市能源消耗的主要载体，因其体量大、人流量大、设备运行时长、负荷波动复杂等特点，能源消耗总量居高不下。暖通空调系统承担着建筑内部温度、湿度、空气质量调节的核心功能，是保障公共建筑办公、营业、公共服务舒适性的基础设施，同时也是建筑最大的能耗来源。相较于民用住宅建筑，商场、写字楼、政务大厅、展馆等公共建筑空调运行时间长、负荷变化频繁、使用工况复杂，能耗管控难度更大。

目前，国内多数早期建成的公共建筑暖通空调系统均按照传统设计标准建设，未适配现代节能设计理念，长期存在“大马拉小车”、设备能效衰减、冷热量损耗严重、运行策略不合理等问题。同时，后期运维管理模式粗放、智能化水平不足、围护结构保温性能退化，进一步加剧能源浪费，造成暖通空调能耗长期偏高，不仅增加建筑运营成本，也制约公共建筑绿色化、低碳化发展。因此，精准剖析公共建筑暖通空调高能耗成因，研究科学可行的节能改造技术，对降低建筑能耗、提升能源利用效率、推进绿色建筑改造具有重要的现实意义与工程应用价值。

二、公共建筑暖通空调能耗偏高核心成因分析

公共建筑暖通空调能耗偏高并非单一因素导致，而是系统设计、设备性能、建筑结构、运行管控、环境适配等多维度因素叠加形成的综合性问题，具体可分为五大核心方面。

系统设计适配性不足，存在先天性能耗缺陷。多数老旧公共建筑暖通空调系统设计阶段按照极端峰值负荷选型配置，未结合建筑实际使用工况、人流变化规律、季节负荷波动开展精细化负荷模拟计算，导致主机、水泵、风机等设备选型余量过大。建筑实际运行中，绝大多数时间处于部分负荷运行状态，设备长期低效运转，空载、轻载能耗浪费严重。同时，部分建筑空调风系统、水系统管路设计不合理，管路阻力偏大、水力失衡、送风不均，为保障室内舒适度只能提升设备运行功率，大幅增加无效能耗。此外，新风系统设计老旧，无热回收结构，新风换气过程中大量冷热量直接流失，造成显著能源损耗。

运行管控模式粗放，智能化管控水平偏低。现阶段多数公共建筑暖通空调仍采用人工粗放管控模式，缺乏智能化、精细化调控机制。工作人员多依据经验启停设备、调节温度，未结合室外温湿度、室内人流密度、时段负荷变化动态调整运行参数，存在提前开机、延后关机、温度调节不合理、无人区域空转等浪费问题。同时，系统缺乏能耗监测、负荷预警、智能调控功能，无法精准识别高能耗工况、设备低效运行状态，不能及时优化运行策略，长期处于低效高耗运行状态。此外，运维人员专业能力不足，未定期开展设备检修、管道清洗、系统调试，隐性能耗问题持续累积。

工况适配性差，新风与负荷管控不合理。公共建筑人流具有明显的时段性、波动性特征，上下班、节假日人流密度差异极大，空调负荷随之大幅波动，但传统空调系统无法快速适配动态负荷变化。人流低谷时段设备仍高负荷运行，造成大量能源浪费；同时新风系统运行管控不合理，过度换气、无序换气问题突出，未根据室内空气质量、人员数量动态调节新风量，新风冷热损耗居高不下，进一步加剧能耗偏高问题。

三、公共建筑暖通空调节能改造核心技术与优化策略

结合公共建筑暖通空调高能耗核心成因，秉持源头降耗、系统优化、智能升级、长效管控的原则，从设备改造、系统优化、围护结构升级、智能管控完善四个维度，制定适配公共建筑的节能改造技术方案，实现能耗精准压降。

老旧设备升级改造，提升设备运行能效。针对低效老化设备，开展专项更新改造，淘汰高能耗、低能效的老旧定频主机、风机、水泵，替换为高效变频节能设备。变频设备可根据室内负荷、温度变化动态调节运行频率与输出功率，实现按需供能，彻底解决传统设备轻载低效、恒定高耗的问题，综合节电率可达20%~40%。定期对空调换热器、冷凝管道、过滤网开展深度清洗除垢，修复设备换热性能，降低设备运行阻力，提升冷热交换效率。同时，优化设备机组运行组合，根据季节负荷变化合理调配主机运行数量，避免单台设备过载、多台设备空载的低效运行模式，最大化提升设备整体运行能效。

优化空调系统设计，降低管路与新风损耗。对空调水系统、风系统开展专项优化改造，重新调试管路水力平衡，加装水力平衡阀，解决管路阻力不均、冷热输送失衡问题，减少输送过程中的无效能耗损耗。优化管路布局，整改迂回、堵塞管路，缩短输送距离，降低水、风输送阻力。重点开展新风系统节能改造，加装排风热回收装置，利用排风余热、余冷预处理新风，大幅降低新风换气带来的冷热损耗，有效降低空调主机负荷。同时，优化新风调控逻辑，根据室内人员数量、空气质量、时段需求智能调节新风量，杜绝过度换气能耗浪费。

搭建智能运维管控体系，实现精细化节能。搭建暖通空调智能管控系统，集成温度、湿度、人流、能耗监测模块，实时采集室内环境参数与设备运行数据，依托大数据算法自动匹配最优运行参数，实现设备智能启停、负荷自适应调节、分区精准控温。针对公共建筑不同功能区域，实行分区独立管控，无人区域自动关停、低人流区域降低负荷、高峰区域精准供能，杜绝全域统一运行的能耗浪费。建立能耗台账与故障预警机制，实时监测设备能耗数据，精准定位高能耗点位与设备异常状态，及时开展检修优化。同时，完善运维管理制度，定期开展设备养护、系统调试、能耗复盘，规范操作人员管控流程，杜绝人为操作导致的能耗浪费。

四、改造效益分析

通过系统化节能改造，公共建筑暖通空调系统可实现设备能效、系统适配性、管控精细化的全方位升级，节能效益、运维效益、环境效益显著。改造后设备运行能效大幅提升，冷热输送损耗、围护结构热损耗、新风无效损耗得到有效管控，整体能耗可降低25%~35%，大幅减少建筑运营电费支出，经济效益突出。同时，智能精准的调控模式可有效提升室内温度、湿度稳定性，改善建筑人居舒适度，提升公共建筑服务品质。此外，建筑能耗大幅降低可有效减少电力资源消耗，降低碳排放，契合绿色建筑、低碳发展政策要求，具备良好的社会效益与生态效益。

五、结论

公共建筑暖通空调能耗偏高是设计缺陷、设备老化、结构损耗、管控粗放多重因素叠加的结果，也是当前公共建筑节能改造的核心难点。本文通过系统分析各类能耗成因，针对性提出设备能效升级、系统优化改造、围护结构节能、智能管控赋能的全方位节能改造技术体系，可有效解决暖通空调系统低效高耗的行业共性问题。通过精细化、系统化的节能改造，能够显著提升暖通空调系统能源利用效率，降低建筑运营能耗与成本，助力公共建筑绿色低碳升级。后续运维中，需持续结合建筑使用工况迭代优化运行策略，常态化开展设备养护与能耗管控，持续巩固节能改造成效，推动公共建筑节能、低碳、高质量发展。

参考文献

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[2] 张敏.既有公共建筑暖通空调节能改造技术应用研究[J].建筑节能,2023,51(08):102-105.

[3] 李浩然.暖通空调系统运行能耗问题及智能化节能管控措施[J].现代建筑电气,2024,15(03):45-48.

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