某公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造診斷技術(shù)研究

趙銳

（甘肅省建筑科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

節(jié)能改造診斷研究能幫助用能單位排查主要耗能設(shè)備，梳理能源消耗流向，優(yōu)化設(shè)備運行方式，分析挖掘節(jié)能潛力，提高能源利用效率，通過診斷研究可對用能單位能源利用和能源管理進行優(yōu)化和調(diào)整，為用能單位爭取更大的經(jīng)濟效益。本文主要針對某研究院辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)性能改造診斷進行研究，旨在通過實測的建筑能耗現(xiàn)狀分析找出優(yōu)化的、節(jié)能的空調(diào)控制管理系統(tǒng)。

1 概況

研究對象為甘肅省某研究院辦公樓，該樓共12層，總建筑面積為18042.81m2，具體信息見表1。

表1 辦公樓建筑信息表

2 現(xiàn)場核查與分析

通過查閱相關(guān)圖紙與現(xiàn)場參數(shù)核驗，可得到辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)信息，其統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

表2 辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)計表

進一步對中央空調(diào)末端設(shè)備進行統(tǒng)計，其結(jié)果如表3。

表3 中央空調(diào)末端設(shè)備匯總表

從現(xiàn)場實際測試結(jié)果可以得到，部分區(qū)域室內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度過低，存在人走空調(diào)未關(guān)的情況，導致了空調(diào)系統(tǒng)能耗過高。因此，建議針對不同空調(diào)區(qū)域，設(shè)定各空調(diào)系統(tǒng)溫濕度上下限值，各科室根據(jù)不同的使用特點制定空調(diào)系統(tǒng)運行時間表，減少空調(diào)能耗的浪費。

3 空調(diào)系統(tǒng)調(diào)查測算與分析

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況及中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計圖紙，辦公樓空調(diào)區(qū)域設(shè)置集中式中央空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)，高低區(qū)設(shè)置獨立中央空調(diào)系統(tǒng)，部分地方設(shè)置單獨的冷熱源系統(tǒng)，中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備為風機盤管和柜式空調(diào)機組，配備有新風機。每年的5月底至10月初為制冷季，高低區(qū)每天各開啟一臺主機，大概一個月更換開啟另一臺主機，對應開啟兩臺冷凍水泵，兩臺冷卻水泵，兩組冷卻塔，末端設(shè)備運行時間與主機一致。每年的12月中旬至次年3月中旬，高低區(qū)每天各開啟一臺鍋爐，對應開啟熱水泵。

如圖1所示，辦公樓空調(diào)系統(tǒng)高負荷時段，主機負載率也在80%左右，可見系統(tǒng)存在一定富余量，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，系統(tǒng)運行效率提升空間較大，具有一定改造潛力。

圖1 空調(diào)主機運行記錄

中央空調(diào)系統(tǒng)一般都增加一定余量設(shè)計，極少存在滿負載運行的情況，大多在負載70%以下運行，這是中央空調(diào)系統(tǒng)的普遍現(xiàn)象。圖2是制冷量需求全年變化的曲線。

圖2 中央空調(diào)負荷負荷需求月變化圖

建筑在一天內(nèi)對空調(diào)制冷量的需求也是不同的，這和室內(nèi)的環(huán)境溫度、室內(nèi)人員的具體活動情況有關(guān)。圖3是制冷量需求隨全天時間變化的曲線。

圖3 中央空調(diào)負荷需求日變化圖

辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)兩臺制冷主機從全年的運行記錄可見，夏季制冷時高低區(qū)最多開一臺主機投入使用，主機運行平均負載率大多在60%左右，空調(diào)設(shè)備設(shè)計余量偏大。主機大多數(shù)時間處于低負載運行狀態(tài)，制冷效率較低。同時該空調(diào)系統(tǒng)沒有采用智能方式控制中央空調(diào)設(shè)備的啟停和運行，可控性較差，不能做到精確控制，不能在負荷變化的情況下智能調(diào)節(jié)開機臺數(shù)和水流總量，造成輸配系統(tǒng)的能源極大浪費。且供水溫度波動比較大，系統(tǒng)操作運行不穩(wěn)定，影響空調(diào)區(qū)域內(nèi)的舒適感?？照{(diào)系統(tǒng)運行過程中，當開啟一臺冷機時，另一臺冷機閥門未關(guān)閉，導致未使用的冷機中存在冷凍水和冷卻水旁通現(xiàn)象，造成能源損失。

參照重慶市DBJ50-081-2008《公共建筑采暖、通風與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行管理標準》4.4.5條規(guī)定，當水系統(tǒng)的冷水（制冷）供回水溫差≤3℃，熱水（采暖）的供回水溫差≤6℃時，應在不影響系統(tǒng)的水力平衡的條件下，采取有效措施降低水泵的輸出流量，應結(jié)合中央空調(diào)系統(tǒng)使用特點及相關(guān)要求進行節(jié)能改造。圖4是建筑全年負荷變化的曲線。

圖4 建筑全年負荷曲線圖

從中央空調(diào)、供暖系統(tǒng)綜合考慮，辦公樓的中央空調(diào)、供暖系統(tǒng)為手動控制，主機開機臺數(shù)、輸配系統(tǒng)運行控制都是運行管理人員依據(jù)供回水溫度等參數(shù)手動進行；無冷熱量和能耗的計量，以及各分項能耗的分項計量。

建議加入節(jié)能專家控制系統(tǒng)，對中央空調(diào)、供暖系統(tǒng)進行變頻節(jié)能自動控制，并詳細自動記錄供冷、熱量及相關(guān)能耗，以暖通專家的節(jié)能控制理念，變頻調(diào)節(jié)水系統(tǒng)和風系統(tǒng)，優(yōu)化運行狀態(tài)，提高室內(nèi)環(huán)境舒適度，同時節(jié)省運行能耗。把冷機冷凍側(cè)和冷卻側(cè)的電動閥和冷機的開關(guān)進行聯(lián)控，使得當開啟一臺主機，則自動關(guān)閉另一臺冷機冷凍側(cè)和冷卻側(cè)的電動閥，以減少冷凍水和冷卻水的旁通，達到冷機節(jié)能目的，并達到減少水泵開啟數(shù)量的目的。對使用年限較長、效率衰減嚴重、運行效率低的空調(diào)設(shè)備進行替換改造，從而降低其運行能耗。

4 總結(jié)

1）實施辦公樓空調(diào)能耗節(jié)能管理系統(tǒng)集中智能管控，采集各區(qū)域溫濕度和空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)，依據(jù)建筑物中央空調(diào)負荷變化規(guī)律，自動控制主機開啟臺數(shù)，水泵、風機開啟臺數(shù)及頻率等，使系統(tǒng)隨時保持高效合理的運行狀態(tài)。

2）對中央空調(diào)系統(tǒng)較老舊的主機、循環(huán)水泵、冷卻塔及鍋爐設(shè)備替換改造，提升設(shè)備運行效率，降低運行能耗。

3）采用空調(diào)變頻技術(shù)和節(jié)能智能化控制技術(shù)，構(gòu)成溫度閉環(huán)和壓差閉環(huán)等閉環(huán)控制回路進行自動控制。實現(xiàn)主機開啟、水泵流量輸出、電機轉(zhuǎn)速自動化，提高空調(diào)系統(tǒng)的運行精度，以最小的代價滿足工況需求。使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作，延長設(shè)備的使用壽命，通過數(shù)據(jù)集成處理分析，使設(shè)備的運行狀態(tài)得到有效優(yōu)化，實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益。

4）在辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)使用的同時，可以聯(lián)動使用新型節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)樓宇節(jié)能自動化，有效緩解能源緊張問題。