某公共建筑中央空调系统节能改造诊断技术研究

2020-11-02赵锐

中国建材科技 2020年1期

赵锐

（甘肃省建筑科学研究院有限公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

节能改造诊断研究能帮助用能单位排查主要耗能设备，梳理能源消耗流向，优化设备运行方式，分析挖掘节能潜力，提高能源利用效率，通过诊断研究可对用能单位能源利用和能源管理进行优化和调整，为用能单位争取更大的经济效益。本文主要针对某研究院办公楼中央空调系统性能改造诊断进行研究，旨在通过实测的建筑能耗现状分析找出优化的、节能的空调控制管理系统。

1 概况

研究对象为甘肃省某研究院办公楼，该楼共12层，总建筑面积为18042.81m2，具体信息见表1。

表1 办公楼建筑信息表

2 现场核查与分析

通过查阅相关图纸与现场参数核验，可得到办公楼中央空调系统设备相关信息，其统计结果如表2所示。

表2 办公楼中央空调系统设备统计表

进一步对中央空调末端设备进行统计，其结果如表3。

表3 中央空调末端设备汇总表

从现场实际测试结果可以得到，部分区域室内空调设定温度过低，存在人走空调未关的情况，导致了空调系统能耗过高。因此，建议针对不同空调区域，设定各空调系统温湿度上下限值，各科室根据不同的使用特点制定空调系统运行时间表，减少空调能耗的浪费。

3 空调系统调查测算与分析

结合现场调研情况及中央空调系统设计图纸，办公楼空调区域设置集中式中央空调冷、热源系统，高低区设置独立中央空调系统，部分地方设置单独的冷热源系统，中央空调系统末端设备为风机盘管和柜式空调机组，配备有新风机。每年的5月底至10月初为制冷季，高低区每天各开启一台主机，大概一个月更换开启另一台主机，对应开启两台冷冻水泵，两台冷却水泵，两组冷却塔，末端设备运行时间与主机一致。每年的12月中旬至次年3月中旬，高低区每天各开启一台锅炉，对应开启热水泵。

如图1所示，办公楼空调系统高负荷时段，主机负载率也在80%左右，可见系统存在一定富余量，存在“大马拉小车”现象，系统运行效率提升空间较大，具有一定改造潜力。

图1 空调主机运行记录

中央空调系统一般都增加一定余量设计，极少存在满负载运行的情况，大多在负载70%以下运行，这是中央空调系统的普遍现象。图2是制冷量需求全年变化的曲线。

图2 中央空调负荷负荷需求月变化图

建筑在一天内对空调制冷量的需求也是不同的，这和室内的环境温度、室内人员的具体活动情况有关。图3是制冷量需求随全天时间变化的曲线。

图3 中央空调负荷需求日变化图

办公楼中央空调系统两台制冷主机从全年的运行记录可见，夏季制冷时高低区最多开一台主机投入使用，主机运行平均负载率大多在60%左右，空调设备设计余量偏大。主机大多数时间处于低负载运行状态，制冷效率较低。同时该空调系统没有采用智能方式控制中央空调设备的启停和运行，可控性较差，不能做到精确控制，不能在负荷变化的情况下智能调节开机台数和水流总量，造成输配系统的能源极大浪费。且供水温度波动比较大，系统操作运行不稳定，影响空调区域内的舒适感。空调系统运行过程中，当开启一台冷机时，另一台冷机阀门未关闭，导致未使用的冷机中存在冷冻水和冷却水旁通现象，造成能源损失。

参照重庆市DBJ50-081-2008《公共建筑采暖、通风与空调系统节能运行管理标准》4.4.5条规定，当水系统的冷水（制冷）供回水温差≤3℃，热水（采暖）的供回水温差≤6℃时，应在不影响系统的水力平衡的条件下，采取有效措施降低水泵的输出流量，应结合中央空调系统使用特点及相关要求进行节能改造。图4是建筑全年负荷变化的曲线。

图4 建筑全年负荷曲线图

从中央空调、供暖系统综合考虑，办公楼的中央空调、供暖系统为手动控制，主机开机台数、输配系统运行控制都是运行管理人员依据供回水温度等参数手动进行；无冷热量和能耗的计量，以及各分项能耗的分项计量。

建议加入节能专家控制系统，对中央空调、供暖系统进行变频节能自动控制，并详细自动记录供冷、热量及相关能耗，以暖通专家的节能控制理念，变频调节水系统和风系统，优化运行状态，提高室内环境舒适度，同时节省运行能耗。把冷机冷冻侧和冷却侧的电动阀和冷机的开关进行联控，使得当开启一台主机，则自动关闭另一台冷机冷冻侧和冷却侧的电动阀，以减少冷冻水和冷却水的旁通，达到冷机节能目的，并达到减少水泵开启数量的目的。对使用年限较长、效率衰减严重、运行效率低的空调设备进行替换改造，从而降低其运行能耗。