大型公共建筑暖通空调系统节能运行调控技术实践研究

赵小龙

身份证：421022198508296652

摘要：大型公共建筑功能布局复杂、人员客流动态波动大、暖通设备全年运行周期长，其空调系统能耗始终是建筑运维能耗的主要组成部分。现阶段多数公共建筑暖通系统沿用传统人工经验调控模式，存在设备运行参数固化、负荷响应滞后、机泵设备协同性差、输配能耗冗余、分区管控缺失等问题，造成大量无效能源损耗，难以适配绿色建筑低碳运维标准。为有效解决暖通系统高能耗、低能效、舒适度与节能性失衡的工程痛点，本文依托大型商业综合体、政务公共建筑运维实践，系统梳理大型公共建筑暖通系统能耗形成机理与传统调控模式的核心弊端，从动态负荷预测、分区分时管控、机电协同调控、自然能源利用、预防性智能运维五个维度，构建一套适配复杂工况的暖通空调节能运行调控体系。

关键词：大型公共建筑；暖通空调；节能运行；智能调控；能耗优化；精细化运维

一、引言

在城乡建设领域低碳转型持续推进的背景下，建筑节能降耗已成为实现“双碳”目标的重要抓手。大型公共建筑涵盖商业综合体、政务服务中心、文体场馆、交通枢纽等多元业态，具备空间跨度大、功能分区交错、室内热源复杂、客流时空波动显著的特点，暖通空调系统需要常年不间断保障室内温湿度与空气质量达标，能耗占建筑总运行能耗的40%～60%，是建筑节能改造的核心重点领域。相较于民用住宅建筑，公共建筑暖通系统设备体量更大、输配管路更长、设备联动关系更复杂，单纯依靠设备更换、简单技改的节能方式，节能增益有限，无法实现系统性降耗。

二、大型公共建筑暖通系统能耗特征与运行弊端

2.1 系统能耗主要特征

大型公共建筑暖通空调能耗呈现显著的时空差异性与系统耦合性。从时间维度来看，建筑冷热负荷随昼夜更替、季节变换、营业时间呈现规律性波动，日间客流密集、设备散热大，负荷峰值较高；夜间及节假日人员稀疏，负荷大幅回落，负荷峰谷差值悬殊。从空间维度来看，核心营业区、办公区、中庭客流密集，热湿负荷偏高；设备机房、通道走廊、闲置辅助区域负荷需求极低，全域统一运行模式必然造成局部能耗浪费。

从系统构成来看，暖通能耗主要由冷热源主机、水循环输配、风机末端、新风系统四部分组成。其中输配系统与末端无效能耗占比最高，是节能降耗的核心突破口。同时，大型公共建筑暖通系统全年运行时长远超普通建筑，设备长期连续运行易引发换热面结垢、滤网堵塞、管路锈蚀等问题，造成系统阻力增大、换热效率衰减，能耗逐年递增，进一步加剧运行成本。

2.2 传统运行调控模式存在的问题

一是调控策略静态固化，动态适配能力不足。传统运行模式多采用定时、定温、定频的刚性管控方式，未结合室外气象参数、室内人员密度、设备散热变化动态调整运行策略。运维调控滞后于负荷变化，负荷低谷时段设备依旧满负荷运行，负荷高峰时段设备匹配不足，频繁出现“过冷过热、能耗空耗”的问题，能源利用效率极低。

二是机电设备联动性差，系统匹配失衡。暖通系统冷水机组、冷却塔、循环水泵、末端风机设备相互依存、相互制约，传统运维模式下各设备独立启停、单独调控，缺乏统一群控逻辑。多机组运行时高能效设备未优先启用、低效设备持续运行，水泵风机定频空转、冷热产能与末端需求不匹配，不仅增加无效能耗，还会造成设备频繁启停、局部过载，加速设备老化损耗。

三、暖通空调系统节能运行精细化调控关键技术

3.1 基于动态负荷预测的前置智能调控技术

动态负荷预判是解决调控滞后、实现精准节能的核心技术。依托建筑自动化控制系统与物联网感知设备，实时采集室内外温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、人员流动数据，结合短期气象预报资料，构建适配建筑业态的负荷预测模型，提前预判未来时段冷热负荷变化趋势，实现由“事后被动调节”向“事前主动适配”的模式转变。

3.2 分区分时分级精细化管控技术

针对建筑空间负荷差异化特征，建立空间分区、时段分时、负荷分级的三维精细化管控体系。按照功能属性将建筑划分为核心功能区、辅助通道区、设备闲置区，为不同区域设定独立的温湿度阈值、新风标准与启停时段，彻底摒弃全域统一运行的粗放模式。

在分时管控层面，严格贴合建筑使用规律制定差异化策略：工作营业时段保障室内舒适标准，维持适宜温湿度与新风量；早晚启停过渡时段适度放宽温控阈值，降低设备输出负荷；夜间、节假日切换低能耗待机模式，仅保留基础通风与保温功能。在分区管控层面，依托CO₂浓度、人体感应数据联动新风与末端设备，人员密集区域动态加大新风量与冷热输出，空旷闲置区域降低设备运行负荷。通过按需供能、分区管控，在保障室内空气质量与舒适度的前提下，最大限度削减无效能耗。

3.3 冷热源与输配系统协同群控优化技术

冷热源与输配系统的协同失衡是暖通能耗偏高的核心诱因。通过优化机组群控逻辑，建立“高能效优先、低负荷适配、冗余关停”的机组运行机制，根据实时总负荷自动匹配最优机组组合，优先启用高COP机组，关停低效老旧设备，避免多机组低效叠加运行。同时优化主机供水参数，在满足使用标准的前提下，夏季适度提高冷水供水温度、冬季微调热水供水参数，降低主机换热负荷，提升机组整体能效比。

针对传统定流量输配系统能耗浪费问题，全面推行变频变流量调控模式，为循环水泵、送风风机加装变频装置，依托供回水温差、压差信号动态调节设备转速。在部分负荷工况下自动降低运行频率，减少管路节流损耗与输配冗余能耗，彻底解决定流量系统“大马拉小车”的运行弊端。通过主机、输配、末端设备的协同联动，实现冷热产能、输送流量、末端需求的精准匹配，大幅降低系统综合能耗。

四、工程实践与效果分析

本次研究选取华东地区某大型商业综合体作为实践载体，建筑总建筑面积8.6万㎡，涵盖商业购物、配套办公、休闲业态、地下车库等功能区域，暖通系统采用集中冷水机组供冷、风机盘管组合末端供能模式，全年不间断运行。项目投运多年来，存在负荷匹配精度低、设备协同性差、过渡季节能耗浪费严重、运维管控粗放等问题，暖通运行能耗长期处于高位。

五、结论与展望

大型公共建筑暖通空调系统能耗偏高的核心症结，在于传统静态、粗放、经验化的运行调控模式与建筑动态冷热负荷需求不匹配，存在设备协同不足、调控精度偏低、无效能耗量大、运维体系滞后等多重短板。本文构建的动态预判、分区管控、机电协同、自然用能、智能运维“五位一体”节能调控体系，跳出了单一设备技改的局限，从系统运行逻辑与管控模式层面破解了暖通系统低效高耗的行业难题。

工程实践证明，该套节能调控技术无需大规模硬件改造，依托运行策略优化与管控体系升级即可实现显著节能效果，同时可同步提升系统运行稳定性与室内舒适品质，具备落地成本低、适配性广、节能效果稳定、可复制性强的优势，适用于各类大型公共建筑暖通系统低碳运维改造。

未来，随着人工智能、大数据、物联网技术的深度融合，暖通调控将向全自主智能自适应方向迭代。通过构建大数据能耗模型与AI优化算法，可实现全工况、全时段最优运行策略自动迭代，持续挖掘建筑节能潜力，助力大型公共建筑实现绿色低碳、高效智能的现代化运维目标。

参考文献

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