采用空氣源熱泵的辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)運行檢測和節(jié)能分析

孫鳳梅　王俊峰

摘 要：通過對實際的辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)進行分析，結(jié)合空氣源熱泵相關(guān)資料，對一些常見的辦公室建筑空調(diào)系統(tǒng)運行與節(jié)能問題進行了分析研究，通過對這些常見問題進行分析，既明確了當前辦公室建筑空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，同時也為其未來發(fā)展指明了方向。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；辦公建筑；空調(diào)系統(tǒng)；運行檢測；節(jié)能分析

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)無論是在技術(shù)水平、規(guī)模還是數(shù)量上都有了很大的提升。同時，由于我國辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的應用時間較短，技術(shù)水平較低，因此在實際的運行過程中或多或少都會存在著一些問題?；谝陨显?，文章對采用空氣源熱泵某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)問題進行了分析。

1 空氣源熱泵優(yōu)勢與問題

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷快速發(fā)展，空氣源熱泵在長三角地區(qū)的使用越來越廣泛，空氣源熱泵以其節(jié)能環(huán)保、對建筑條件要求較低等優(yōu)勢廣泛運用于各類辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)。曾經(jīng)通過對我國西南某市的辦公建筑空氣源熱泵進行分析，發(fā)現(xiàn)采用空氣源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)其薄弱點在于供熱性能不穩(wěn)定以及冬季結(jié)霜，而這兩點正是制約空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵所在。

當然，隨著空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在一些大型辦公建筑中的應用，其主機容量的配置問題、末端設備的配置問題也逐步的暴露出來。針對這些問題，在實際的空調(diào)系統(tǒng)設計安裝過程中，相關(guān)的技術(shù)人員會參考以往的空調(diào)系統(tǒng)設計記錄從而完成符合自身實際的空調(diào)系統(tǒng)設計安裝。

文章通過測試的方式，對某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的實際運行狀況進行檢測，通過對其各個方面進行嚴格測試，從而力求做到從個別到一般，整體把握采用空氣源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)運行狀況。

2 能耗

眾所周知，隨著我國環(huán)境污染、能源消耗日益嚴重，對于電氣設備來說，其能耗標準越來越受到重視。對于采用空氣源熱泵的辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)來說，其能耗測試自然是其整體運行狀況的重要組成部分。以某大型辦公建筑為例，該辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)在每天05：00-06：00開啟，在16：30-17：00主機關(guān)閉。通過對其辦公建筑能耗進行細分，該大型辦公建筑的能耗主要由以下幾部分組成：（見圖1）

從圖1能夠看出，該辦公建筑的能耗很大一部分集中在空調(diào)系統(tǒng)方面，而空調(diào)系統(tǒng)主機與水泵的能耗之和幾乎可以占到整個空調(diào)系統(tǒng)能耗的30%多，因此該大型辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方向主要應該集中在主機與水泵方面。關(guān)于該問題，下文會有詳細介紹。

3 運行檢測

之所以在上文中提到空調(diào)系統(tǒng)的能耗問題，是因為對于空調(diào)系統(tǒng)來說，其運行檢測的目的一方面在于檢測設備自身問題，另一方面則在于節(jié)能減排。對于大型辦公建筑空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)來說，其運行檢測主要分為：

3.1 水泵流量測試

眾所周知，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)其水泵流量測試是其整個空調(diào)系統(tǒng)運行檢測的關(guān)鍵，當前用于空調(diào)系統(tǒng)水泵流量測試的儀器設備主要是超聲波流量計。首先，確定該空調(diào)系統(tǒng)的水泵流量測點位置，通常情況下，辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)水泵流量測試點都安裝在總供水管上，這樣能夠較為準確地測試出該空調(diào)系統(tǒng)的水泵流量。

通過實際測試發(fā)現(xiàn)，該辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的單臺水泵流量相對于額定流量來說較?。恢鳈C開啟數(shù)量對于水泵流量的影響不明顯。

3.2 空調(diào)主機和水泵功率測試結(jié)果

除了水泵流量測試外，對于辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)來說，其主機功率測試與水泵功率測試同樣十分重要，本次測試設備為TES三相四線電力分析儀。

從圖2能夠看出，如果開啟2臺空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主機，且2臺主機各開啟一個機頭，那么其整體主機功耗就是開啟1臺主機、2個機頭功耗的50%。

從圖3能夠看出，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的各水泵功率在整個運行期間雖然略有差異，但是整體還是維持在18.5 kW這一額定功率的水平線上，這也從側(cè)面說明了辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)水泵節(jié)能的可能性較低。

當然，除了以上測試項目以外，辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)運行檢測項目還有很多，比較常見的如：供回水溫度檢測等等。由于篇幅所限，在此不再一一贅述。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)制冷量與能效比計算

通過以上測試，結(jié)合空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具體情況，計算制冷量與能效比能夠更為直觀的看到其運行情況，同時也能夠為后續(xù)的節(jié)能減排提供參考。

從圖4能夠看出，該大型辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運行階段的能效比為1.74（測試B），而通過對水泵開啟進行優(yōu)化，其能效比則有了一定的增加，達到1.86。但是在實際的測試過程中，技術(shù)人員會發(fā)現(xiàn)測試能效比要比額定值低。之所以會這樣主要是由于經(jīng)過長時間的使用，空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)機組會產(chǎn)生一定的老化現(xiàn)象。該空調(diào)系統(tǒng)的能效比較低主要原因有以下兩個方面：

3.3.1 主機供冷能力偏低

由于主機自身的供冷能力偏低，因此需要增加開啟機頭的數(shù)量才能滿足相關(guān)的供冷需要。除此之外，在實際的測試過程中，由于冷水供回水的溫差沒有變化，但是水溫有所上升，因此可以認為該空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主機已經(jīng)達到了其最大制冷能力。

3.3.2 水泵選型較大

通過對該空調(diào)系統(tǒng)進行分析發(fā)現(xiàn)，由于水泵的選型較大，從而導致供冷能力偏低的主機無法達到其實際的供冷效果。與此同時，由于兩者此強彼弱，從而使得整個空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)“大流量、小溫差”的情況，這種情況影響了其整體制冷效果。

4 節(jié)能分析

通過以上分析，筆者認為，有必要對該大型辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化運行，這樣一方面能夠提升其能效比，提升經(jīng)濟效益；另一方面則能夠收獲節(jié)能減排，保護環(huán)境的社會效益，可謂是一舉兩得。首先，要對其操作管理進行優(yōu)化，根據(jù)上文所分析的能效比狀況，靈活選擇開啟機組的數(shù)量。除了空調(diào)系統(tǒng)操作管理的優(yōu)化外，其自身硬件設施的優(yōu)化同樣十分重要。通過上文的分析，我們了解到，空調(diào)系統(tǒng)的硬件主要包括主機、水泵兩大部分，由于篇幅所限，本文主要對其水泵變頻方案進行了說明。

眾所周知，水泵變頻方案能夠使水泵的流量與主機的需求流量相適應，從而避免了“大馬拉小車”的狀況。通過采用定頻泵與變頻泵相結(jié)合的變頻方案，能夠達到最好的效果。水泵變頻方案主要有兩種，分別為：（參見表1）

表1中的水泵變頻方案1采用的是單臺變頻水泵與定頻泵、變頻泵并聯(lián)運行的供水方式，這種水泵變頻方案能夠減少變頻水泵揚程，同時自動平衡整個空調(diào)系統(tǒng)變頻泵、定頻泵的揚程，但是這樣就會導致變頻泵轉(zhuǎn)速低于定值，從而使得供水消失。因此，在實際的優(yōu)化過程中，通常通過設置變頻泵最低運行頻率，從而克服這一缺點。

方案2采用的是單臺變頻水泵與2臺變頻水泵同時運行這樣一種交替的運行方式。這種運行方式雖然較方案1來說能耗較高，但是仍舊低于優(yōu)化前的能耗水平，而且這種運行方式能夠很好地克服變頻泵停水的缺點，從而提升了其供水穩(wěn)定性。加上這種方案不需要另外設置變頻泵最低運行頻率，所以其操作難度較低，而且適應性更強。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對采用空氣源熱泵的辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)運行檢測與節(jié)能方案進行了分析。通過以上分析知道空調(diào)系統(tǒng)的高效運行與其機組的各個部分都有十分緊密的關(guān)系，因此在實際的運行檢測中，要做到全面檢測，這樣才能更好地發(fā)現(xiàn)影響空調(diào)系統(tǒng)能效比的問題所在。除此之外，通過對空調(diào)系統(tǒng)進行運行檢測，不僅能夠為空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化提供幫助，而且能夠提升空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排水平，從而達到經(jīng)濟效益與社會效益的雙贏。