办公建筑多联机空调系统运行控制策略优化研究

2018-04-26许国强田彩霞

制冷 2018年1期

许国强，郭初，田彩霞

(广东省建科建筑设计院有限公司，广州 510500)

1 引言

近年来，多联机空调系统的应用越来越广泛。根据《暖通空调资讯》2017年度中央空调行业研究报告的统计数据(见图1、图2)，多联机空调已占中央空调领域的半壁江山[1]：2017年多联机销售市场占有率约51.5%，同比增长28%。

然而，尽管多联机空调应用越来越广泛，尽管多联机空调自带控制系统具有强大的功能，但是，一方面由于绝大部分设计图纸没有多联机空调控制系统设定说明，一方面由于多联机空调设备供应商和承建商基本不会根据项目功能特点及业主使用要求自行为业主进行合理的控制模式的设定，因此目前已运行的多联机空调系统大多数不能充分利用多联机空调控制系统已有的功能，以致在运行过程中造成能源的浪费，空调效果不理想，不符合建筑节能和绿色运行的要求。

本文以办公建筑为例，通过项目调研，归纳多联机空调系统运行存在的问题；通过分析多联机空调控制系统功能，结合办公建筑功能和业主管理要求，提出多联机空调系统的优化控制策略，以利办公建筑多联机空调系统节能运行和空调效果提升。

图1 2017年中央空调九大类产品占有率

2 办公建筑多联机空调运行普遍存在的问题

(1)没有室内温度设定：大开间办公室室内机没有室内温度设定限制，室内温度随意调整，于是办公室会出现一些人感觉温度过高，一些人又使用纸张封贴风口的奇怪现象，室内温度难同时满足大多数人需要，空调效果欠佳。

(2)大堂、过厅、走道空调温度现场随意调整：导致夏季温度过低，而靠近外区的空调风口经常结露滴水；冬季温度过高，相对湿度小，室内非常干燥。结果是空调效果差，又增大空调运行费用。

图2 2017年中央空调九大类产品增长率

(3)没有日程开关设定：大开间办公室人员下班，经常忘记关闭空调室内机，一些办公建筑空调室内外机组处在二十四小时开机状态，耗费能源。

(4)没有分区管理设定：加班时段，没有关闭大堂、过厅、走道、卫生间等非直接办公场所空调室内机；加班时段，这些场所过往人员极少，浪费空调能效。

(5)办公建筑多联机空调运行调研：

本课题组调研了各类采用多联机空调系统的办公建筑，现以有代表性的4栋为例，分析办公建筑多联机空调控制系统功能应用情况。4栋建筑性质和空调系统控制功能设定情况如表1所示。

表1 调研项目多联机空调系统控制功能设定情况

根据表1所示调研结果，此4栋多联机空调系统的办公建筑都没有充分运用控制系统的节能控制功能，两栋建筑没有空调室内机计费系统，导致各用能单位不关注节能；3栋建筑都没有根据季节、时段等来设置自动启停时间，是通过人工控制来实现启停；4栋建筑都没有设置室内空调温度限制，导致过冷过热，浪费能源；4栋建筑都没有分区控制，无论上班时间还是加班时间，都是手动随意开停。可见多联机空调系统在使用中没有充分利用自带控制系统功能提升空调效果和节能运行。

3 办公建筑空调使用特点

(1)上班时间空调相对集中使用，下班后和节假日普遍存在加班现象，但加班区域、加班时段无法确定，因此空调使用具有不确定性。

(2)大部分以大开间办公室为主，小单间办公室所占面积比例较少，大开间办公室与小开间办公室空调控制方式应不同。

(3)走道、大堂、过厅、卫生间等非直接办公场所约占办公楼层总建筑面积的20～30%，合理控制非直接办公场所空调使用时间，有利节省空调能耗。

(4)不同功能场所，室内空调温度要求不同。

4 多联机空调控制系统基本功能

(1)开停灵活：

只要室外机接通电源，任一台室内机开启，室外机自动开启；所有室内机关闭后，室外机才关闭。

(2)节能运行：

室外机根据室内机负荷需要自动调节能量输出。

(3)日程设定：

通过设定空调系统的启停时间，使空调系统全年自动运行，即自控系统可以按季节、分时段、节假日等模式启停设定。

(4)温度设定：

控制系统可以按季节设定室内空调温度，避免室内温度过低、过高造成能源浪费。

(5)分区管理：

办公建筑分为办公区、会议室和大堂、过厅、走道、电梯厅、卫生间等公共区域，不同区域的温度和启停时间均可通过控制系统设定。

(6)空调能耗计费系统：

选配配置计费系统，能够计算每台室内机应负担的空调室外机用电费。

(7)集中控制、区域集中控制：

配置集中控制器或区域集中控制器的控制系统，可以远程设定开停、调节室内温度等功能，而且可以选择设定集中控制优先或现场线控器、遥控器优先不同模式。

5 办公建筑多联机空调系统优化控制策略

通过调研分析，根据办公建筑使用要求和多联机空调控制系统已有的功能，提出办公建筑多联机空调系统运行优化控制策略，以期在一定程度上指导设计图纸中多联机空调控制系统设定说明的编写，并有助于多联机空调设备供应商和承建商根据项目和业主需要合理设置空调系统控制模式，以利提升空调效果和节能运行。

(1)配置集中控制系统：

建议有一定规模的项目配置集中控制器或区域集中控制器，方便承建商、物业管理根据项目和业主需要合理设置空调系统控制模式。

(2)室内空调温度优化设定：

根据不同室内场所热舒适度[2]要求和节能需要[3]，优化设定室内空调温度如表2所示。

表2 室内空调温度设定情况

(3)日程开停管理优化设定：

设置多联机空调的办公建筑，每层有几十到上百台室内机，一栋建筑往往有几百到几千台室内机，每个系统只要有一台室内机开启，系统所属室外机就处在开启状态，如果只依靠人工手动关闭室内机，下班时和加班结束时无法做到人走关机，因此，人员离开后有些系统一直处在“开-停-开”状态，造成很大的空调用电浪费；同时，下班后可能有些办公区域需要加班，也不能通过控制系统定时关机，影响正常加班。因此，应利用控制系统，根据可能的加班情况，设置多次关机设定，避免系统24小时无效运行。

(4)分区管理优化设定：

正式上班时间，人员进出、交往频繁，为避免进出办公区域温差过大，大堂、过厅、走道、电梯厅等公共区域应开启空调；下班后，尽管会有小部分办公室加班，但大堂、过厅、走道、电梯厅等公共区域人员极少，这些公共区域空调应由集中控制系统关闭，现场遥控器和线控器不能开启。表3为空调室内机日程管理设定和分区管理设定情况。

通过日程设定和分区设定，既保证上班时段各区域空调正常使用，也保证加班时段合理使用空调，又尽可能避免无人区域空调无效运行。

调研项目A在日程设定前，深夜经常会听到室外机频繁起动-停机声音，设定后，这种现象基本消失。

6 采用优化控制策略后节能效果测算

6.1 室内空调温度优化设定节能测算

通过项目实例计算，室内空调设定温度每提高1℃，不同项目空调冷负荷减小约3.5%～4.83%，多联机空调系统相应节能3.5%～4.83%。通过项目实例调研、跟踪，没有设置温度设定的办公建筑，手动开机时，很多人习惯把温度设定在20～23℃(夏季)，以为这样可以快速降低室内温度，而当室内温度降至合理范围后，一般很少有人再次把空调温度调整至设计温度25～26℃，导致空调使用既不舒适，更增大能耗。因此，通过温度设定，如把室内平均空调温度提高2℃，多联机空调系统可节能7%～9.66%左右。

6.2 分区管理优化设定节能测算

根据项目调研，没有设置分区管理设定的办公建筑，下班后大堂、过厅、走道、电梯厅、卫生间等公共区域空调与加班办公区域空调同时运行，每天多运行6小时。通过项目实例计算，大堂、过厅、走道、电梯厅、卫生间等公共区域空调面积约占办公楼层空调面积的25%，公共区域单位空调面积冷负荷约为办公区域单位空调面积冷负荷的55%，设置分区管理的办公建筑，公共区域空调运行时间可减少6小时(上班8∶30～17∶30，加班17∶30～23∶30)，多联机空调系统可节能6.2%左右。

6.3 日程管理优化设定节能测算

通过项目实例调研、观察、跟踪，没有设置日程管理设定的办公建筑，项目投入使用后的头一、二年，依靠手动开停空调的系统，下班或加班后离开办公室能自觉关停空调的不足70%(指大开间办公区域)，项目运行二年以后的下班或加班后离开办公室不能自觉关停空调的仍有20%～30%，空调系统增加了很多无效运行时间，造成能耗浪费。因此，日程管理优化设定，节能空间也很大。