暖通空調機電工程的節(jié)能減排探尋

李國瑞

（江蘇塞孚航空科技有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212132）

0.引言

商業(yè)綜合體來往人員密集，具有多元功能性區(qū)域，還有不同的商業(yè)業(yè)態(tài)。隨著商業(yè)綜合體項目設計越發(fā)多元化，從建造到后期的維護管理，都對建筑設計提出了新的要求，暖通空調作為商業(yè)綜合體建筑搭建的重要消耗能源之一，科學合理的設計方案，可以影響項目所獲得的經濟效益。商業(yè)綜合體暖通空調設計不僅應該維持室內溫度指標，還應當融入節(jié)能環(huán)保理念，促進生態(tài)的平衡和發(fā)展。針對項目的實際情況，利用節(jié)能新技術對空調系統(tǒng)展開優(yōu)化設計降低能源的消耗，在獲得經濟效益的同時保護自然資源。

1.項目概況

本項目位于商業(yè)區(qū)域，建筑面積寬廣，高達21萬m2，功能性區(qū)域較為豐富，集商業(yè)、購物等多種功能為一體，商業(yè)廣場主要有兩棟樓體，一部為寫字樓，高達39層，另一部為酒店公寓，為來往的游客提供居住場所，建筑面積高達5萬m2。除此以外，該商業(yè)廣場還有5層的裙帶房，主要是一些商業(yè)用途的商鋪等。

為了進一步提升暖通空調的運行實際效率，盡可能減少在其中投入的運營成本，在項目改造以前做出了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和整合分析。結合歷史原先所消耗的能源費用，該商業(yè)廣場近3年來所投入的財務報表數(shù)據(jù)一共累積消費額度高達2339萬元，每年燃氣等消費額度高達3316萬元。針對于原先的情況進行改造，并且調整了設備的運行參數(shù)，并對其進行優(yōu)化的調節(jié)，落實了暖通空調機電工程項目，對部分關鍵性設備做出改進，比如說冷熱源控制系統(tǒng)，以此來進一步實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，減少資源的消耗，并且降低成本投入。

2.設計原則

商業(yè)綜合體暖通空調系統(tǒng)設計理念是否科學可行和建筑內部的能量消耗和運行成本具有直接聯(lián)系，需要做出優(yōu)化調整才能夠實現(xiàn)系統(tǒng)整體的改進，達到節(jié)能減排的目的。設計人員應當找到用戶居住舒適度和能量消耗之間的平衡點，不應單一追求某一目標而造成資金的過度浪費。因此，在設計過程中需要考慮使用散熱設備的使用情況，并對其做出優(yōu)化。除此以外，要想完善建筑內部的舒適度，同時達到節(jié)能降耗的目的，在設計時不僅要考慮建筑結構對于能耗的主要影響，還要掌握氣候變化特點，使用新型的設計元件進一步優(yōu)化內部功能，設計出更加完備科學的暖通空調系統(tǒng)[1]。

3. 暖通空調節(jié)能減排的設計要點

3.1 冷凍機房水泵變頻設計

該商業(yè)廣商所使用的冷源主要是基礎冰蓄冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多臺制冷裝置所組成，其中的冷水系統(tǒng)為流水變量，每次以一泵為基礎量做出調整。該冰蓄冷系統(tǒng)中涵蓋了很多設備，如制冷泵、冷凍水切換泵等。下面將做出詳細介紹：

（1）雙工況主機冷量，這一設備的工況可以被劃分為2個部分，一個是利用乙二醇初級泵流量進行工況管控，實際值約為1000RT和；另一個利用空調的基礎運行情況以及環(huán)路值進行判斷分析，實際數(shù)值約為640RT。不同等級的工況冷量所使用的泵揚程不同，數(shù)值約保持在25m。由此可知，當使用第一類型的初級泵時，揚程可以保持在35m左右，運行時電流量較大、功率高。對此，本次改造改變了原先的變頻器，將其安裝在運行主要設備上，并且適當改變了水泵的運行速率，在滿足基礎需要的情況下還可以實現(xiàn)節(jié)能減排。

（2）這次改造還變換了冷凍水泵的變頻器，按照初次計算的冷凍水變化量進行分析，可以將其運行參數(shù)做出調整，改變原先的運行頻率。結合數(shù)字計算公式得知，該項目每年辦公樓所使用的冷凍水二次泵額定流量每小時約為150m3，按照運行頻率來做出計算，所需要的冷凍水二次泵流量就高達231m3/h，如果設定好流量大小，并且按照原先一般的頻率進行運轉時不僅可以滿足二次水的供應量，還可以將原先的系統(tǒng)和新系統(tǒng)做出比較，達到節(jié)能減排的目的。除此以外，在空調制冷季節(jié)進行供水時，將初級冷水泵流量和二次泵進行比較，超過三成的時間內流量不足，因此，原先的運轉方式并不能完全滿足制冷需要，還會增加能耗。

通過上述的分析，在對于冷凍房水泵進行調節(jié)以后，改變了原先的運行參數(shù)和頻率，效果顯著，起到了很好的節(jié)能減排效果。（1）乙二醇初級泵變頻效果為依據(jù)，原先4臺設備運行的時長為4952h，經過改良改造以后，每年可以節(jié)省的電量高達138975kWh，可以證明，科學的功能性改造確實可以起到節(jié)能減排的作用。（2）板換初級冷凍水泵變頻節(jié)能效果經過算法計量得知，改良過的水系統(tǒng)和第一次相比，平均流量超過原先的四成左右。為了保證一定的余量，還可以做出變頻調整，節(jié)能量巨大。

3.2 冷熱源控制優(yōu)化設計

（1）結合商業(yè)廣場空調制冷采暖系統(tǒng)所收集的相關運行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，原先設計冷熱源系統(tǒng)在夏季時常常運行雙工況主機，一般情況下，冷凍水的溫度約在4℃以下，運行效率明顯下降。其次，冷凍水二次泵在運行過程中往往由專業(yè)的管理人員進行操控，水系統(tǒng)的每個點位都有具體的實踐，很難及時察覺負荷的變化情況。原先的冷源系統(tǒng)在設計時雖然各個點位都應做出了調控，具有調控措施，需要將運行參數(shù)信息傳輸?shù)絇LC，然后由中樞系統(tǒng)對其加以調控。在經過改良以后，將原先的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化調整，可以實現(xiàn)內外溫度的均衡，并且可以由室外的溫度做出調整，改變內部的供水溫度，實現(xiàn)群體性調控，一旦負荷超標，就可以及時反饋信息、擴大冷卻面積，以此來調節(jié)內部風扇運行效率，降低能量消耗[2]。

（2）冷源群控可以分為2種情況。一種是制冰工況，該系統(tǒng)在啟動以后，4臺制冰設備同時運轉，并且搭載一臺中控系統(tǒng)，完成制冷工作。當3個設備完成蓄冰工作時，就會自動停止運轉。如果出現(xiàn)波谷電價時段，當該時間段結束以后，無論蓄冰量大小如何，都會直接停止運作。另外一種是空調工況。在原先的設計方案中，空調工況是由基礎的制冷主機和設備所組成的，當群體設備同時運轉時，優(yōu)先使用融冰模式進行運轉，如果空調供水溫度高于8℃，就會在搭載一臺主控設備進行運轉，完成制冷工作。以此類推，如果所有的基載主機都已啟動，但是制冷效果仍然不能滿足要求，就會同時應用雙工況進行運轉，達成目的。因此，在運行過程中，需要確定好主機的運行數(shù)量。

（3）一般情況下，鍋爐供水溫度約控制在13℃左右最佳，上下溫度調控不能差距超過3℃，科學的溫差調控可以確保水資源輸配效率較高，避免資源浪費。在原先的設計理念中，鍋爐在停止使用開始出水以后，就需要進行溫度調控，使得鍋爐在運行時常常會因為水溫達到固定溫度以后造成暫停，使得啟停比較頻繁，內部的功耗量巨大。對此，應當改變原先的鍋爐調控邏輯，進行優(yōu)化管控，主要的改善思路如下：應當由用戶設置每天的用水量以及鍋爐所開啟的時間段和時間長度，并給設定好開放時間，做好預熱工作，時間周期保持在半小時左右，預熱工作結束以后，可以進行鍋爐的輪換工作，一旦超過用戶設定時間，及時停止。

通過對于冷熱源進行優(yōu)化改造，節(jié)電效果如下：原先3臺基載主機累積用電量較大，在通過合理計算以后，對于系統(tǒng)內部運行方式進行優(yōu)化調整，實現(xiàn)群體性管控，冷源系統(tǒng)的節(jié)電效果十分明顯，并且可以實現(xiàn)節(jié)能降耗。

3.3 變風量系統(tǒng)控制優(yōu)化設計

該商業(yè)區(qū)辦公樓內部所使用的空調風控系統(tǒng)往往都是VAV形式，所產出氣流主要朝向上方傳送，每層一般設置2個機房對于空調的運轉進行管控，末端采用單風道風箱，借助空調傳感器發(fā)出信號，并且改變功能，進行溫度調節(jié)。當室內的送風速度較高時，熱水閥不會做出變動，仍然保持原先的溫度，這就會增加能耗，缺乏設備應用的合理性。對此，優(yōu)化調整方案可以改變原先的回風溫度，一旦達到設定好的溫度以后，調節(jié)熱水閥，將其歸于原值，如果溫度沒有達到預先的設定值，可以增加熱水閥的闕位。這一設計理念主要將水閥的閥位做出調控，盡可能將室內外溫度實現(xiàn)協(xié)調一致，在過渡季節(jié)也可以實現(xiàn)溫度調節(jié)，一旦室內空氣焓值比室內低時就可以開啟新的風閥，調節(jié)室內的二氧化碳濃度，為用戶創(chuàng)造更好的生活條件。一旦二氧化碳濃度高于預先設定的值時，就可以增加風閥的閥位，調整風量大小[3]。

通過上述控制優(yōu)化，可以實現(xiàn)水閥和風閥的開合度轉換，讓設備內部的負荷響應更加及時，進一步減少能耗量，還可以保證用戶的舒適度，有效實現(xiàn)節(jié)能減排。

4. 暖通空調節(jié)能減排的具體應用

4.1 變頻技術的運用

變頻器指的是通過改變電機供電頻率和運行參數(shù)，從而調整運動磁場周期，以把控電動機轉速的一種設備。因此，將變頻技術應用到暖通空調系統(tǒng)中，可以有效減少暖通空調在運行過程中所消耗的能量，并且在一定程度上可以及時調整運行模式，更改運行參數(shù)節(jié)約運行成本。變頻技術的工作原理指的是將電壓源的內部電流進行轉換，改變原先的電流頻率，并且將電動機所提供的調頻電壓轉換成能量，以供暖通空調所使用，使其功率可以呈現(xiàn)反向運轉，達到節(jié)能目的[4]。與此同時，為了進一步完善暖通空調系統(tǒng)，可以利用變頻技術對于內部系統(tǒng)進行優(yōu)化調整，結合用戶的實際需求來選擇合適的工作頻率，按照基礎需要隨時調整運行參數(shù)。除此以外，當暖通空調系統(tǒng)短時間內負荷過高時，利用變頻技術可以及時調整內部電壓，導致逆變器停止工作，避免暖通空調內部電路出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，造成故障。

4.2 合理設計空調系統(tǒng)性能系數(shù)

在涉及建筑系統(tǒng)過程中比較重要的一個系統(tǒng)就是暖通空調系統(tǒng)。因此，需要對于暖通空調設備性能參數(shù)進行科學調控，實現(xiàn)高效的節(jié)能減排，合適的空氣處理方式和優(yōu)化空氣質量具有直接聯(lián)系?？梢詮娀覂鹊目諝饬魍ǘ龋峁└邮孢m的環(huán)境，提升用戶滿意度。除此以外，設計人員在制作暖通空調設計方案時，不僅需要注重節(jié)能降耗的理念應用，還需要系統(tǒng)的檢測運行參數(shù)是否合理，確保都可以達到暖通空調運行的要求，真正地實現(xiàn)能源節(jié)約。值得注意的是，室內的溫度和濕度也應當做出調整，這是合理設計空調系統(tǒng)性能的關鍵環(huán)節(jié)，在設計環(huán)節(jié)中應當考量當?shù)貧夂?，降低空調系統(tǒng)運行過程中的能量消耗[5]。

4.3 運用太陽能實現(xiàn)節(jié)能減排

太陽能作為一種可再生能源，近年來，很多節(jié)約降耗電氣設備都應用了太陽能，以便實現(xiàn)環(huán)境保護的目的。因此，在設計暖通空調系統(tǒng)時，可以利用太陽能來進行開發(fā)利用。暖通空調運行主要依靠的是電力，每天都需要消耗大量的電量來實現(xiàn)高效運營，這樣會產生較多二氧化碳，影響氣候環(huán)境，造成生態(tài)污染。所以，太陽能的應用在暖通空調工程設計中具有前瞻性意義，比如說太陽能采暖等技術為暖通空調領域設計闡發(fā)出了一種新的概念，并且賦予了一種新的發(fā)展方向。由于未來能源緊張，加之可持續(xù)發(fā)展政策的大量出臺，應當生產更多高效的節(jié)能設備。在設計暖通空調系統(tǒng)時，可以將太陽能應用其中，實現(xiàn)高效節(jié)能減排功效。

5.結語

暖通空調節(jié)能減排設計本身是一項比較系統(tǒng)化、形式復雜的工程，要想使得暖通空調功能需求和資源利用相互契合，就需要不斷完善暖通空調設計規(guī)范，按照項目的實際特點采用合適的技術措施，真正達到節(jié)能減排的目的。本文著重分析了暖通空調節(jié)能減排的主要實現(xiàn)途徑和未來發(fā)展前景，并提出了一些建設性意見，希望可以在滿足人們基本生活需求的同時達到功能性的改善，進一步減少能源消耗，促進資源的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)經濟效益和社會效益的雙重統(tǒng)一。