公共建筑風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行調(diào)試及能耗分析

趙亮 王進軍

摘? ? 要：本文結(jié)合某匯金商務(wù)中心寫字樓的風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)安裝工程實際案例，簡單介紹了風(fēng)冷熱泵機組的特點和原理以及安裝中的注意事項，并闡述了風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)安裝完成后進行功能調(diào)試及對運行性能的測試。通過對空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗分析，使得風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)能得到更好的推廣和應(yīng)用，為以后類似空調(diào)系統(tǒng)工程項目實施提供了寶貴的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)冷熱泵;空調(diào)系統(tǒng);運行調(diào)試;能耗

1? 引言

隨著我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷地完善，空調(diào)系統(tǒng)在公共建筑物中得到廣泛運用。其中在公共建筑中以空氣-水熱泵機組，即作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源風(fēng)冷熱泵機組占據(jù)著市場很大份額，容易安裝、運行成本低廉、突出的節(jié)能效果、穩(wěn)定的性能、節(jié)省空間是風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點[1]。能制熱又能制冷的高效空調(diào)系統(tǒng)是風(fēng)冷熱泵的優(yōu)勢，所以它也是一些建筑工程廣泛使用的空調(diào)系統(tǒng)之一。因此在不同類型的建筑工程中很多的開發(fā)商企業(yè)采用風(fēng)冷熱泵作為建筑的冷熱源。但是對于施工者來說，在施工完成后采用該空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備時，必須進行首次設(shè)備調(diào)試以及試運行，了解空調(diào)系統(tǒng)運行能耗情況，以便進行技術(shù)經(jīng)濟分析[2]。本文通過某商務(wù)中心寫字樓空調(diào)系統(tǒng)施工安裝為例，開展系統(tǒng)運行測試和調(diào)試的分析，查明當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)實際使用中存在的弊端，就此提出對應(yīng)的解決方案[3]。所以，對風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試分析的研究發(fā)揮了很大作用。

2? 工程概況

該工程位于江蘇省張家港市，東至規(guī)劃道路，南至人民東路，西至東苑路，北至長涇路。共計22層，1層地下，21層地上，約36000m2的建筑面積，總用地面積74536 m2。建筑物內(nèi)部包括：-1層停車場，1層為大堂，2～11層主要用于辦公，會議室、休息室、接待室、辦公室、衛(wèi)生間等是每層都設(shè)有的，酒店位于12～21層。本工程提供冷、熱源主機采用了20臺風(fēng)冷熱泵機組，130kW是每臺機組的制冷量，141kW是其制熱量。7℃為空調(diào)系統(tǒng)夏季供水溫度，12℃為其回水溫度;40℃是其冬季供水溫度，45℃是其回水溫度。擁有獨立空調(diào)系統(tǒng)的分別是1層、5～9層、10～16層、17～21層，風(fēng)機盤管和新風(fēng)系統(tǒng)是其末端采用的，室外機均安裝于裙房屋面處。

3? 風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理

本風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)由風(fēng)冷熱泵機組、循環(huán)水泵、水箱、定壓補水裝置、循環(huán)水泵、循環(huán)軟管、過濾器、輔助電加熱、過濾器、回水裝置、排水閥、及末端空調(diào)器等組成，如圖1所示。

4? 空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)介紹

對該建筑室內(nèi)面積的數(shù)據(jù)參考依據(jù)是《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189—2005;GB 50019—2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》;GB 50016—2006，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》為減少設(shè)備不必要閑置，從節(jié)能、實用性、投資、安裝費用、維護費用、及運行費用等綜合因素考慮[4]。對本工程空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)配置選用如下表所示。

5? 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

（1）為了使調(diào)試工作順利完成，開始調(diào)試前都要進行大量的準(zhǔn)備工作。調(diào)試前必須充分準(zhǔn)備好所需要的測量儀器及工具，比如：壓力表、紅外溫度計、風(fēng)速儀等。

（2）檢查所有樓層的室內(nèi)風(fēng)機盤管接線是否正確，風(fēng)機盤管進出風(fēng)口的閥門是否處于打開狀態(tài)。

（3）檢查系統(tǒng)管路、補水管路是否正確安裝，以及各系統(tǒng)管路之間的閥門是否全部開啟。

（4）驗證配電系統(tǒng)中提供的電源是否符合每個電源裝置的銘牌上的要求。

（5）主機系統(tǒng)開發(fā)運行后，檢查所有工作后，關(guān)閉電源，然后打開空調(diào)系統(tǒng)上控制面板電源，實現(xiàn)調(diào)試。

6? 空調(diào)調(diào)試內(nèi)容

對整個空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵機組、循環(huán)水泵、定壓補水裝置、風(fēng)機盤管、新風(fēng)機系統(tǒng)運行情況及可能出現(xiàn)的故障進行排除、以及對系統(tǒng)各參數(shù)進行測定。此次調(diào)試開始時間為2019年8月10日9：00，結(jié)束于2019年8月12日17：00。

6.1? 風(fēng)冷熱泵機組

20臺風(fēng)冷熱泵機組全部啟動后工作正常，模塊入口壓力為0.4 MPa，無出現(xiàn)異常噪音等現(xiàn)象。啟動后設(shè)定13℃為出水溫度，出水溫度在主機工作約一小時后達到設(shè)定溫度。此時，部分主機運行自動停止（主機達到設(shè)定溫度時自動關(guān)機，達到節(jié)能效果），持續(xù)到11點，水系統(tǒng)供水管道溫度保持在11℃～13℃之間。在此期間，2～7號機組發(fā)出警報，提示水流不足。經(jīng)過多次仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)沒有完全打開機組入口閥門，警報在閥門完全打開10min后解除。11點20分時，主機溫度設(shè)定為圖中設(shè)計的7℃，即出水溫度，自動停機部分的主機依次自動啟動，主機出水溫度需要50分鐘可達到設(shè)定值。此后，主機運行狀態(tài)保持正常，無其他異?，F(xiàn)象。風(fēng)冷模塊機組電纜：以33℃為外部溫度，在30min的通電和運行后，測量電纜溫度為40℃，電纜沒有出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，390 V為配電柜電壓，在此電壓范圍內(nèi)，主機工作正常。主機電纜在此后工作一切正常。

6.2? 水循環(huán)泵

系統(tǒng)中采用17臺水循環(huán)泵，其中2臺一用一備用，15臺兩用一備。11臺水循環(huán)泵運行，系統(tǒng)正常工作，沒有出現(xiàn)任何異常噪音，水循環(huán)泵輸入壓力為0.2MPa，輸出壓力為0.5MPa，在正常工作范圍內(nèi)運行。水循環(huán)泵電纜外部溫度達到35℃，啟動運行30分鐘后測量電纜溫度43℃，電纜無過熱現(xiàn)象，配電柜電流20 A，電壓385 V，工作狀態(tài)正常。

6.3? 定壓補水裝置

定壓補水裝置設(shè)定為自動補水狀態(tài)，設(shè)定壓力為0.5MPa～0.6 MPa系統(tǒng)壓力低于0.5MPa自動開啟，補水到達0.6MPa自動關(guān)閉。運行期間，6層1～6軸出現(xiàn)大量氣堵現(xiàn)象，排氣時補水裝置壓力下降到0.5MPa時，該裝置自動開啟補水，到達0.6MPa自動關(guān)閉。自動定壓補水裝置工作狀態(tài)正常。

6.4? 風(fēng)機盤管

風(fēng)機盤管在主機開機前全部開啟，經(jīng)測量，風(fēng)量、風(fēng)速正常，室溫在29℃～32℃范圍內(nèi)，主機開機2小時后，多數(shù)房間溫度達到27℃～29℃，此時8層所有房間溫度均無明顯變化，經(jīng)過反復(fù)檢查發(fā)現(xiàn)北部空調(diào)立管系統(tǒng)出現(xiàn)大量氣堵現(xiàn)象，導(dǎo)致8層冷凍水主管道冷凍水不循環(huán)，從而使此部分區(qū)域房間空調(diào)不制冷，立即組織在8層北部立管最高處及8層水平主管最高處打開排氣閥排氣，管道排氣完畢時，此部分區(qū)域房間溫度明顯變化，1小時后，房間溫度達到25℃～28℃。其他少數(shù)達不到設(shè)計要求溫度的房間，在風(fēng)機盤管出水口處排氣后，均能達到設(shè)計溫度的初始溫度，1～9層風(fēng)機盤管制冷房間，溫度到達23℃～24℃，符合系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.5? 新風(fēng)處理機組

所有新風(fēng)機組全部開啟后，3層新風(fēng)機組出現(xiàn)走廊出風(fēng)口散流器處噪音過大問題，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)其它出風(fēng)口風(fēng)閥未打開造成走廊出風(fēng)口風(fēng)量過大，使用風(fēng)速儀檢測風(fēng)速達不到系統(tǒng)規(guī)定要求，導(dǎo)致噪音問題，經(jīng)開啟其他風(fēng)閥調(diào)節(jié)平衡后，該問題消除。其他樓層新風(fēng)機組均能正常運行。

7? 空調(diào)系統(tǒng)運行能耗及費用計算

風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)在全年正常工作狀態(tài)下，每年的11月至次年的2月大約90天為冬季供暖季節(jié)，需要輔助電加熱天數(shù)為30天，空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷80%計算;6月至9月大約90天為夏季制冷季節(jié)，空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷70%計算;冬夏兩季每天各運行10小時，電費均按0.5元/kWh計算。

7.1? 夏季能耗及費用

設(shè)備配電功率：風(fēng)冷熱泵機組38.8kW/臺×20，循環(huán)水泵5.5kW/臺×5、18.5kW/臺×6，定壓補水裝0.37kW/臺×5、0.55kW/臺×1，暗裝風(fēng)機盤管0.2kW/臺×496，吊頂式新風(fēng)0.7kW/臺×1。

配電總功率=

38.8×20+5.5×5+18.5×6+0.37×5+0.55×1+0.2×250+0.7×20=980kW

總耗電量=980×90×10×70%=617400kWh

總運行費用=617400×0.5=308700元

平均每平米運行費用=442512÷36000=8.575元/m2

7.2? 冬季能耗及費用

設(shè)備配電功率：輔助電加熱器130kW/臺×5，其他配電功率數(shù)均于夏季相同。

配電總功率=980+650=1630kW

總耗電量=（980×60×10+1630×30×10）×80%=1077000kWh

總運行費用=1077000×0.5=538500元

平均每平米運行費用=651660÷36000=14.96元/m2

綜上兩季能耗及費用分析可得，全年總耗電量為1694400 kWh，總運行費用為84.72萬元，平均每平米總運行費用為23.5元/m2。

8? 結(jié)論

本文通過采用風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)在該公共建筑中成功安裝的案例，分析了風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)的特點、調(diào)試試運行遇到的問題、解決故障的方法并對空調(diào)系統(tǒng)進行能耗計算，得出夏冬兩季和全年空調(diào)系統(tǒng)運行的總耗電量、總運行費用和平均每平米運行費用，提供一定的借鑒和參考，有助于今后該項技術(shù)人員更好的開展工作。

參考文獻：

[1] 王戰(zhàn)兵，劉麗孺，王璋元等.以風(fēng)冷熱泵熱水機組為熱源的集中空調(diào)系統(tǒng)運行能耗的e-p分析法的建立[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，33（6）：53～56.

[2] 江曉雷，肖艷紫，張昌.風(fēng)冷熱泵空調(diào)機組全年能耗計算分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2013（1）：60～62.

[3] 韓星，馬克華，董怡平等.采用風(fēng)冷熱泵的辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)診斷和節(jié)能措施分析[Z]. 上海：2009387～395.

[4] GB 50189—2015.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者簡介：

趙亮（1990—）男，江蘇南京人，本科，工程師，主要從事機電設(shè)備安裝工程方面的工作。