北京市某大厦空调节能方面的探索

摘要：

消耗增加，能源枯竭，使得节能已成为刻不容缓要解决的问题。随着城市现代化的发展，北京近年来旅游宾馆、大商场、办公及商用建筑越来越多，加上家用空调的剧增，使空调能耗激增，夏季空调耗电已日渐成为能耗大户。节能，已经成为工程设计环节中越来越受到重视的问题。而作为电动水冷机组+AHU+FCU+PAU这种比较成熟的在北京广泛应用的空调系统，如果在设计、运行及管理阶段不能充分考虑到节能，必然造成巨大的能源浪费。本文通过对北京市某大厦的空调系统工程的描述，本文阐述了公共建筑空调系统的设计、和运行中运用的一些节能方法。

关键词： 节能 自动控制远程控制变新风量系统

中图分类号：TE08 文献标识码： A

绪论

随着社会生产力的不断发展，建筑技术也在不断进步。建筑作为一种特殊商品正逐步走向个性化、人性化和自动化。作为建筑的所有者，建设单位希望自己的建筑在创造财富的同时，能够尽量的节省开支，于是建筑的节能指标越来越为建设单位所重视。为了满足客户要求，空调专业的设计和运行正在发展变化着。

为了提高企业市场竞争力，安装公司在工程中不仅仅是简单的专业安装，还包括机电设备采购，图纸深化及组织各专业与总包协调，而且要考虑甲方需求及交工后系统的运行及维修。

1.工程概述

北京市某大厦位于北京市朝阳区惠新东街4号，北四环路南150米，惠新东街路东。建筑面积82897平方米。冷负荷总量为7688KW，热负荷总量为：4155KW。首层为大堂及银行，二层为商业区，采用AHU系统，三层以上为办公区，采用FC+PAU系统。大厦冷源来自位于-1层的制冷机房内的四台冷水机组，热源来自位于-2层热交换间的板式热交换器。该工程空调系统的节能主要通过DDC自动控制及远程操控实现。

2.空调通风部分

大厦风管面积3万平方米左右，其中，排烟风机采用双速风机，提高了设备的利用率，节省了建造成本。空调系统使用空调机组共计四台，为大厦首、二层（银行、商场）提供冷热风及新风，每层均采用南北区分别供冷（热）（两台空调机组分别供应南区、北区），这样可以根据具体的工况，对空调机组的冷（热）水、新风、送风量进行单独的、灵活的调节。各层设新风机房，与风机盘管构成空调系统。

3.空调水部分

热力站位于地下二层，使用两组板式热交换器，三台热水循环泵，换热器上配备温度控制器与管道上的电动调节阀连接。国内的公共建筑以往的设计思路在制冷量的考虑上往往留有较大的富裕量（系数较大），导致建筑负荷较低时，一台机组的制冷量偏大，造成浪费，随着建筑负荷变大，制冷机组投入使用的数量增多，浪费也越大。近些年来的设计思路已经发生了较大的转变，北京市某大厦在设计中，充分考虑了冷负荷的分布情况，选用的制冷机组在保证大厦不同工况下的正常使用的同时，尽量的减小保险系数（使用三台离心机组，为了便于过渡季节空气调节，另外配备了一台螺杆机组。冷水机组的冷冻水、冷却水出口处加装电动蝶阀。），做到尽量少的浪费能源（冷机制冷量最大时为：7689kW，每平方米的冷负荷仅为110W左右。考虑到职工餐厅、商场等部位人员密度较大、负荷较大，使用的空调末端设备冷量偏大，而楼上的办公区域人员密度小，可采用冷量较小的空调末端设备）。空调水水平干管上加装电动调节阀，空调机组、新风机组空调水管上安装电动调节阀，阀门控制线接至大厦中控室。

过渡季运行时系统仍处于供冷状态，一般开启一台离心式冷水机组或一台螺杆式冷水机组（北京的过渡季节气温偏高，四月份及十月份均需要离心机组制冷，三月份及十一月份的部分时间可由螺杆机组制冷），可在加大新风量的情况下，适当依据当天情况决定是否关闭冷水机组（热交换器）。

4.系统控制

大厦的空调系统中，许多部位和设备均可实现自动关闭、调节和远程操作调节，从而实现空调系统的自动、半自动节能动作。

4.1自动控制

制冷机组的冷冻水、冷却水管路上安装了电动蝶阀，驱动器与制冷机组连锁。当制冷机组停机时，电动蝶阀自动关闭，处于停机状态的制冷机组内部的冷冻水、冷却水也随之停止流动，减少了水阻，使循环水泵的工况更佳，不仅节省了系统耗电量，也延长了循环水泵的使用寿命，节约了建设单位的开支。

热交换器的一次热水管路上安装了电动调节阀，驱动器与设备上安装的温度控制器连锁。当二次热水的温度高于温度控制器上设定的温度值时（温度值可调，可根据当天的天气情况手动调节，也可以预先编制日程记录，自动进行每日的调节），调节阀的开度变小，使一次热水的流量变小，降低二次热水的温度；当二次热水的温度低于温度控制器上设定的温度值时，调节阀的开度变大，使一次热水的流量变大，提高二次热水的温度。通过对温控器的温度值的设定，可以避免一次热水定流量的情况下能源的浪费，同时节省了物业单位的人工，节省了开支。

循环水泵与冷机连锁。

冷却塔与制冷机组连锁，当冷却水温度变化时，可自动开启（关闭冷却塔风扇），节省了耗电量。

空调、新风机组的新风入口安装电动调节阀，从空调、新风机组上取点测定压力，调节阀门的开度，进而调节新风量。

空调、新风机组空调水管路上安装电动调节阀，从从空调、新风机组送风管上取点测定送风温度，调节电动阀门的开度，通过调节冷（热）水的流量调节送风温度。

4.2远程控制

各层空调水水平干管上安装电动调节阀，由中控室远程操作。当个别楼层负荷较低或无负荷时，可由中控室的操作人员对空调水流量进行调节或关闭，避免了楼层少人或无人使用时，空调水仍正常运行造成的冷量浪费和水流压头的损失，节约了电力、人力。

冷却塔供水阀门上安装电动蝶阀，当冷却水使用量变化时（制冷机组使用数量变化），可通过中控室关闭阀门，减少冷却水的飞溅和蒸发，节省了大厦的用水量。

循环水泵出水口上安装电动蝶阀，当水泵开始运转/体制运转时，可通过中控室远程操控开启/关闭（节能原理同上）。

空调、新风机组的新风入口安装电动调节阀，通过中控室按照预先编制的方案调节阀门的开度，进而调节新风量（执行器可以通过切换自动/手动调节，从自动调节转换到中控室远程操控）。

5.问题

北京市某大厦空调系统的构想、设计、运行中采用了一些节能、节省运营费用的方法，并且效果显著（根据公司的回访，与原址办公楼相比，北京市某大厦一个夏季的运营费用节省了近20元/平方米，如考虑能源价格上涨等因素，节省的费用将更多）。但同时，北京市某大厦在节能的环节上，仍然有可以挖掘的地方如选择更节能、环保的制冷方式；设计自动化性能更强的空调系统；使用先进的设备等，同时对于整个建筑的节能环节，政府、相关的学术单位、专家、设计单位、设备材料生产厂家及施工单位仍然任重道远。

5.1关于空调设计能耗指标的控制

我国制定过一些空调节能标准，但尚未全面推行。通过对一些空调建筑作过调查，发现不少工程空调设备选型过大，选用台数过多，有的甚至超出需要一倍以上。对某城市采用全年空调的商场进行的调查表明，普遍存在冬季热量过大问题。这就造成了建设资金和能量的大量浪费。

这种现象的发生，原因较多较复杂，但无论如何，对于能耗指标缺乏有效的控制应该是一个重要原因。建议尽快制定有关政策，从设计、设备、运行维护、审批监管各方面来控制能耗，首先是控制能耗指标。发达国家自1974年以来逐步完善的节能法规中，或者控制围护结构热阻等指标，或者直接控制单位面积能耗指标，其用意在于杜绝建筑设计及设备选型中能耗方面先天不良的可能性。各国还设立专门机构来研究、推行检查监督实行情况，确保不超标。如法国电力公司(EDF)设在枫丹白露附近的电力研究院中，专门设有“用电部”，下设工业用电和建筑用电两个分支，后者研究课题之一是建筑用电的合理性问题，并受政府委托检查大型项目的能耗合理性。