暖通空调机电工程的节能减排探寻

李国瑞

（江苏塞孚航空科技有限公司，江苏镇江 212132）

0.引言

商业综合体来往人员密集，具有多元功能性区域，还有不同的商业业态。随着商业综合体项目设计越发多元化，从建造到后期的维护管理，都对建筑设计提出了新的要求，暖通空调作为商业综合体建筑搭建的重要消耗能源之一，科学合理的设计方案，可以影响项目所获得的经济效益。商业综合体暖通空调设计不仅应该维持室内温度指标，还应当融入节能环保理念，促进生态的平衡和发展。针对项目的实际情况，利用节能新技术对空调系统展开优化设计降低能源的消耗，在获得经济效益的同时保护自然资源。

1.项目概况

本项目位于商业区域，建筑面积宽广，高达21万m2，功能性区域较为丰富，集商业、购物等多种功能为一体，商业广场主要有两栋楼体，一部为写字楼，高达39层，另一部为酒店公寓，为来往的游客提供居住场所，建筑面积高达5万m2。除此以外，该商业广场还有5层的裙带房，主要是一些商业用途的商铺等。

为了进一步提升暖通空调的运行实际效率，尽可能减少在其中投入的运营成本，在项目改造以前做出了数据的统计和整合分析。结合历史原先所消耗的能源费用，该商业广场近3年来所投入的财务报表数据一共累积消费额度高达2339万元，每年燃气等消费额度高达3316万元。针对于原先的情况进行改造，并且调整了设备的运行参数，并对其进行优化的调节，落实了暖通空调机电工程项目，对部分关键性设备做出改进，比如说冷热源控制系统，以此来进一步实现节能减排的目的，减少资源的消耗，并且降低成本投入。

2.设计原则

商业综合体暖通空调系统设计理念是否科学可行和建筑内部的能量消耗和运行成本具有直接联系，需要做出优化调整才能够实现系统整体的改进，达到节能减排的目的。设计人员应当找到用户居住舒适度和能量消耗之间的平衡点，不应单一追求某一目标而造成资金的过度浪费。因此，在设计过程中需要考虑使用散热设备的使用情况，并对其做出优化。除此以外，要想完善建筑内部的舒适度，同时达到节能降耗的目的，在设计时不仅要考虑建筑结构对于能耗的主要影响，还要掌握气候变化特点，使用新型的设计元件进一步优化内部功能，设计出更加完备科学的暖通空调系统[1]。

3. 暖通空调节能减排的设计要点

3.1 冷冻机房水泵变频设计

该商业广商所使用的冷源主要是基础冰蓄冷系统，该系统由多台制冷装置所组成，其中的冷水系统为流水变量，每次以一泵为基础量做出调整。该冰蓄冷系统中涵盖了很多设备，如制冷泵、冷冻水切换泵等。下面将做出详细介绍：

（1）双工况主机冷量，这一设备的工况可以被划分为2个部分，一个是利用乙二醇初级泵流量进行工况管控，实际值约为1000RT和；另一个利用空调的基础运行情况以及环路值进行判断分析，实际数值约为640RT。不同等级的工况冷量所使用的泵扬程不同，数值约保持在25m。由此可知，当使用第一类型的初级泵时，扬程可以保持在35m左右，运行时电流量较大、功率高。对此，本次改造改变了原先的变频器，将其安装在运行主要设备上，并且适当改变了水泵的运行速率，在满足基础需要的情况下还可以实现节能减排。

（2）这次改造还变换了冷冻水泵的变频器，按照初次计算的冷冻水变化量进行分析，可以将其运行参数做出调整，改变原先的运行频率。结合数字计算公式得知，该项目每年办公楼所使用的冷冻水二次泵额定流量每小时约为150m3，按照运行频率来做出计算，所需要的冷冻水二次泵流量就高达231m3/h，如果设定好流量大小，并且按照原先一般的频率进行运转时不仅可以满足二次水的供应量，还可以将原先的系统和新系统做出比较，达到节能减排的目的。除此以外，在空调制冷季节进行供水时，将初级冷水泵流量和二次泵进行比较，超过三成的时间内流量不足，因此，原先的运转方式并不能完全满足制冷需要，还会增加能耗。

通过上述的分析，在对于冷冻房水泵进行调节以后，改变了原先的运行参数和频率，效果显著，起到了很好的节能减排效果。（1）乙二醇初级泵变频效果为依据，原先4台设备运行的时长为4952h，经过改良改造以后，每年可以节省的电量高达138975kWh，可以证明，科学的功能性改造确实可以起到节能减排的作用。（2）板换初级冷冻水泵变频节能效果经过算法计量得知，改良过的水系统和第一次相比，平均流量超过原先的四成左右。为了保证一定的余量，还可以做出变频调整，节能量巨大。

3.2 冷热源控制优化设计

（1）结合商业广场空调制冷采暖系统所收集的相关运行数据发现，原先设计冷热源系统在夏季时常常运行双工况主机，一般情况下，冷冻水的温度约在4℃以下，运行效率明显下降。其次，冷冻水二次泵在运行过程中往往由专业的管理人员进行操控，水系统的每个点位都有具体的实践，很难及时察觉负荷的变化情况。原先的冷源系统在设计时虽然各个点位都应做出了调控，具有调控措施，需要将运行参数信息传输到PLC，然后由中枢系统对其加以调控。在经过改良以后，将原先的控制系统进行优化调整，可以实现内外温度的均衡，并且可以由室外的温度做出调整，改变内部的供水温度，实现群体性调控，一旦负荷超标，就可以及时反馈信息、扩大冷却面积，以此来调节内部风扇运行效率，降低能量消耗[2]。

（2）冷源群控可以分为2种情况。一种是制冰工况，该系统在启动以后，4台制冰设备同时运转，并且搭载一台中控系统，完成制冷工作。当3个设备完成蓄冰工作时，就会自动停止运转。如果出现波谷电价时段，当该时间段结束以后，无论蓄冰量大小如何，都会直接停止运作。另外一种是空调工况。在原先的设计方案中，空调工况是由基础的制冷主机和设备所组成的，当群体设备同时运转时，优先使用融冰模式进行运转，如果空调供水温度高于8℃，就会在搭载一台主控设备进行运转，完成制冷工作。以此类推，如果所有的基载主机都已启动，但是制冷效果仍然不能满足要求，就会同时应用双工况进行运转，达成目的。因此，在运行过程中，需要确定好主机的运行数量。

（3）一般情况下，锅炉供水温度约控制在13℃左右最佳，上下温度调控不能差距超过3℃，科学的温差调控可以确保水资源输配效率较高，避免资源浪费。在原先的设计理念中，锅炉在停止使用开始出水以后，就需要进行温度调控，使得锅炉在运行时常常会因为水温达到固定温度以后造成暂停，使得启停比较频繁，内部的功耗量巨大。对此，应当改变原先的锅炉调控逻辑，进行优化管控，主要的改善思路如下：应当由用户设置每天的用水量以及锅炉所开启的时间段和时间长度，并给设定好开放时间，做好预热工作，时间周期保持在半小时左右，预热工作结束以后，可以进行锅炉的轮换工作，一旦超过用户设定时间，及时停止。

通过对于冷热源进行优化改造，节电效果如下：原先3台基载主机累积用电量较大，在通过合理计算以后，对于系统内部运行方式进行优化调整，实现群体性管控，冷源系统的节电效果十分明显，并且可以实现节能降耗。

3.3 变风量系统控制优化设计

该商业区办公楼内部所使用的空调风控系统往往都是VAV形式，所产出气流主要朝向上方传送，每层一般设置2个机房对于空调的运转进行管控，末端采用单风道风箱，借助空调传感器发出信号，并且改变功能，进行温度调节。当室内的送风速度较高时，热水阀不会做出变动，仍然保持原先的温度，这就会增加能耗，缺乏设备应用的合理性。对此，优化调整方案可以改变原先的回风温度，一旦达到设定好的温度以后，调节热水阀，将其归于原值，如果温度没有达到预先的设定值，可以增加热水阀的阙位。这一设计理念主要将水阀的阀位做出调控，尽可能将室内外温度实现协调一致，在过渡季节也可以实现温度调节，一旦室内空气焓值比室内低时就可以开启新的风阀，调节室内的二氧化碳浓度，为用户创造更好的生活条件。一旦二氧化碳浓度高于预先设定的值时，就可以增加风阀的阀位，调整风量大小[3]。

通过上述控制优化，可以实现水阀和风阀的开合度转换，让设备内部的负荷响应更加及时，进一步减少能耗量，还可以保证用户的舒适度，有效实现节能减排。

4. 暖通空调节能减排的具体应用

4.1 变频技术的运用

变频器指的是通过改变电机供电频率和运行参数，从而调整运动磁场周期，以把控电动机转速的一种设备。因此，将变频技术应用到暖通空调系统中，可以有效减少暖通空调在运行过程中所消耗的能量，并且在一定程度上可以及时调整运行模式，更改运行参数节约运行成本。变频技术的工作原理指的是将电压源的内部电流进行转换，改变原先的电流频率，并且将电动机所提供的调频电压转换成能量，以供暖通空调所使用，使其功率可以呈现反向运转，达到节能目的[4]。与此同时，为了进一步完善暖通空调系统，可以利用变频技术对于内部系统进行优化调整，结合用户的实际需求来选择合适的工作频率，按照基础需要随时调整运行参数。除此以外，当暖通空调系统短时间内负荷过高时，利用变频技术可以及时调整内部电压，导致逆变器停止工作，避免暖通空调内部电路出现熔断现象，造成故障。

4.2 合理设计空调系统性能系数

在涉及建筑系统过程中比较重要的一个系统就是暖通空调系统。因此，需要对于暖通空调设备性能参数进行科学调控，实现高效的节能减排，合适的空气处理方式和优化空气质量具有直接联系。可以强化室内的空气流通度，提供更加舒适的环境，提升用户满意度。除此以外，设计人员在制作暖通空调设计方案时，不仅需要注重节能降耗的理念应用，还需要系统的检测运行参数是否合理，确保都可以达到暖通空调运行的要求，真正地实现能源节约。值得注意的是，室内的温度和湿度也应当做出调整，这是合理设计空调系统性能的关键环节，在设计环节中应当考量当地气候，降低空调系统运行过程中的能量消耗[5]。

4.3 运用太阳能实现节能减排

太阳能作为一种可再生能源，近年来，很多节约降耗电气设备都应用了太阳能，以便实现环境保护的目的。因此，在设计暖通空调系统时，可以利用太阳能来进行开发利用。暖通空调运行主要依靠的是电力，每天都需要消耗大量的电量来实现高效运营，这样会产生较多二氧化碳，影响气候环境，造成生态污染。所以，太阳能的应用在暖通空调工程设计中具有前瞻性意义，比如说太阳能采暖等技术为暖通空调领域设计阐发出了一种新的概念，并且赋予了一种新的发展方向。由于未来能源紧张，加之可持续发展政策的大量出台，应当生产更多高效的节能设备。在设计暖通空调系统时，可以将太阳能应用其中，实现高效节能减排功效。

5.结语

暖通空调节能减排设计本身是一项比较系统化、形式复杂的工程，要想使得暖通空调功能需求和资源利用相互契合，就需要不断完善暖通空调设计规范，按照项目的实际特点采用合适的技术措施，真正达到节能减排的目的。本文着重分析了暖通空调节能减排的主要实现途径和未来发展前景，并提出了一些建设性意见，希望可以在满足人们基本生活需求的同时达到功能性的改善，进一步减少能源消耗，促进资源的可持续发展，实现经济效益和社会效益的双重统一。