對暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計小議
摘 要： 隨著人們生活水平的不斷提高,人們對于舒適指標的要求也越來越高,這使得采暖通風空調的使用更加普遍,但隨之而來的是暖通空調高能耗問題也更加嚴重。我國建筑能耗的總量呈逐年上升趨勢，而暖通空調系統(tǒng)在建筑能耗中占有重要比重。本文對暖通空調系統(tǒng)設計與節(jié)能措施進行論述。
關鍵詞：暖通空調; 設計; 節(jié)能
暖通空調系統(tǒng)的設計對空調系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的影響，然而，在實際工作中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視，還有一些技術性問題沒有完全得到解決等原因，使得設計施工完的系統(tǒng)不僅投資大，運行能耗也相當驚人，大大超過了國家標準。據(jù)統(tǒng)計，空調能耗占建筑能耗的55%左右，約占社會總能耗的20%。因此空調系統(tǒng)的節(jié)能不容忽視，降低空調系統(tǒng)的能耗對減少建筑系統(tǒng)總能耗的意義重大，同時對緩解用電緊張局面，優(yōu)化能源結構和提高能源利用率也具有十分重要的意義。某研究院辦公樓，地上四層，地下一層，是一座集辦公、科研、會議及健身、娛樂為一體的綜合樓。總建筑面積8900m2，其中地上建筑面積8000m2。附屬設施一座建筑面積1500m2的職工食堂。
1.空調冷源
1.1地下室冷凍機房設置螺桿式冷水機組2臺，每臺制冷量574kW，功率122kW，冷凍水流量99m3/h，冷卻水流量：120m3/h。設計選用開利公司產品(機組有DDC接口)。
1.2冷凍水循環(huán)泵二用一備，流量120m3/h，功率15kW，揚程28mH20。冷卻水循環(huán)泵二用一備，流量140m3/h，功率22kW，揚程32mH20。
1.3屋面設置二臺方形冷卻塔，每臺處理水量150m3/h。
2.空調系統(tǒng)設計
2.1空調水系統(tǒng)為雙管制一次泵變流量系統(tǒng)：干管間設壓差旁通閥以及末端設備設置電動二通閥實現(xiàn)冷源側定流量，負荷側變流量。
2.2冷凍水共設兩路：風機盤管加新風系統(tǒng)一路;組合式空調機組一路。冷凍水供回水溫度為7℃/12℃，系統(tǒng)設置高位膨脹水箱定壓。
2.3辦公等房間采用新風加風機盤管空調系統(tǒng)。將新風處理至等焓狀態(tài)送風，室內空調負荷由風機盤管獨立承擔，新風機組采用熱回收機組。
2.4會議廳、多功能廳、食堂及門廳等均采用變新風一次回風系統(tǒng)：變新風比轉換點為室內、外焓差相等(hw=hn)，當室外空氣焓(hw)大于室內空氣焓(hn)時，采用最小新風比運行。當室外空氣焓(hw)小于室內空氣焓(hn)時，采用全新風運行。
2.5地下設備用房、廚房等設置機械通風系統(tǒng)。
3.新風加風機盤管系統(tǒng)
風機盤管加新風空調系統(tǒng)是空氣一水空調系統(tǒng)中的一種主要形式，也是我國民用建筑中采用最為普通的一種空調形式。它以投資少、使用靈活等優(yōu)點廣泛應用于各類建筑中。
風機盤管加新風空調系統(tǒng)由二部分組成。一是按房間分別設置風機盤管機組，其作用是負擔空調房間內的冷、熱負荷;二是新風系統(tǒng)，通常新風經過冷、熱處理，新風機僅負擔新風負荷，以滿足衛(wèi)生要求。
4.自動控制
4.1空調自控采用DDC控制系統(tǒng)。
4.2水系統(tǒng)設置供、回水壓差控制，冷量控制及機組和設備運行臺數(shù)控制。
4.3通過調節(jié)冷卻塔風機轉速實現(xiàn)對冷卻塔回水溫度控制。
4.4新風機設送風溫度控制實現(xiàn)等焓送風。
5.空調系統(tǒng)設計中的節(jié)能措施
5.1 采用樓宇設備自動控制技術對空調末端裝置進行控制
在智能建筑中通常采用樓宇設備自控系統(tǒng)，對中央空調系統(tǒng)末端的新風機、回風機、變風量風機、風機盤管等裝置進行狀態(tài)監(jiān)視和使用的“精細化”控制，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。它通過DDC(直接數(shù)字控制器)控制器，將檢測的相關量值進行PID(比例、積分、微分)運算，實現(xiàn)對上述設備的PID控制，達到一定的節(jié)能效果。這種對空調末端設備的控制可節(jié)能10%-15%，因為不能實現(xiàn)對空調制冷站及空調水系統(tǒng)的智能控制，因此，節(jié)能效果不顯
著。這種節(jié)能控制技術的典型代表產品和生產廠商有：
5.1.1美國霍尼韋爾公司EXCEL5000樓宇設備自控系統(tǒng);
5.1.2美國Johnson公司的樓宇自動化系統(tǒng);
5.1.3德國西門子公司S600頂峰系統(tǒng)等。
空調末端設備的控制采用樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)，這些設備的主要特性均實現(xiàn)了對空調末端設備的節(jié)能自動控制，并為動態(tài)變流量空調節(jié)能控制系統(tǒng)的運行創(chuàng)造了更為良好的外
部條件。
5.2采用通用變頻器對中央空調系統(tǒng)中的水泵和風機進行控制
為降低中央空調系統(tǒng)的能源浪費，宜采用通用變頻器來控制空調系統(tǒng)的水泵和風機，通過對供、回水壓差或溫差的采集，對水泵和風機進行PID調節(jié)，以達到節(jié)能效果。這種控制方法通常可以節(jié)約水泵和風機等電機拖動系統(tǒng)的電能約20%，最高可達30%。這種節(jié)能
控制技術的生產廠商和典型代表產品有：
5.2.1美國AB(Allen Bradley)公司，代表產品有通用變頻器1336PLUSII系列產品;
5.2.2法國施耐德電氣(SchneiderElectric)公司，代表產品有Ahivar38系列異步電動機
變頻器;
5.2.3德國西門子(SIEMENS)公司，代表產品有通用變頻器MICROMASTER440系列
產品。
6.動態(tài)變流量空調節(jié)能控制系統(tǒng)
6.1動態(tài)變流量控制原理
當空調負荷發(fā)生變化時，通過采集一組參數(shù)值經模糊運算，及時調節(jié)冷水機組、各水泵和冷卻塔風機的運行工作參數(shù)，從而改變冷水機組工作狀態(tài)、冷凍(溫)水和冷卻水流量，改變冷卻塔風機的風量，確保冷水機組始終工作在效率最佳狀態(tài)，使供回水溫度始終處于設
定值，從而使主機始終處于高轉換效率的最佳運行工況。
動態(tài)變流量控制的核心是變流量控制器，在控制器中建立了知識庫、模糊控制模型和模糊運算規(guī)則，形成智能模糊控制。通過采集影響冷水機組運行的各種參數(shù)，經模糊運算，得出相應的控制參數(shù)，這些控制參數(shù)被送到冷水機組、冷凍(溫)水控制子系統(tǒng)、冷卻水控制子系統(tǒng)、冷卻塔風機控制子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)根據(jù)控制參數(shù)的 變化，利用現(xiàn)代變頻控制技術，改變空調系統(tǒng)循環(huán)水的流量和溫度，以保證整個系統(tǒng)在滿負荷和部分負荷情況下，均處
于最佳工作狀態(tài)，從而最終達到綜合節(jié)能的目的。
6.2動態(tài)變流量節(jié)能控制方法
6.2.1變流量冷卻水泵系統(tǒng)
當末端空調負荷減少時，反映到冷水機組將出現(xiàn)冷卻水出水溫度降低的現(xiàn)向，溫度傳感器檢測出這種變化趨勢后，模糊控制系統(tǒng)將自動降低冷卻水泵的工作頻率，降低冷卻水進水流量，提高冷卻水出水溫度，并使進、出水溫差控制在最佳設定值上，維持冷水機組的高效
率
運行。
6.2.2一次泵變流量系統(tǒng)
當末端空調負荷變小時，末端空調設備前的兩通閥將會關閉或減小，負荷側回路管路的阻力增大，冷凍水供、回水溫差將出現(xiàn)減小，供回水管的壓差將出現(xiàn)增高的趨勢。水溫傳感器及水流壓差器檢測出這種趨勢后，模糊控制系統(tǒng)將自動降低冷凍水泵的工作頻率，減少冷凍水流量，并使供回水溫差及供回水壓差控制在最佳設定值 上，維持冷水機組的高效率運
行。
6.2.3二次泵變流量設計
二次泵變流量系統(tǒng)分為一級泵變流量系統(tǒng)和二級泵變流量系統(tǒng)。其控制原理及效果與一次泵變流量大致相同(在這里不再一一贅述)。而一級泵系統(tǒng)負責確保冷水機組的安全運行，一級泵系統(tǒng)的旁通管路一般設計為直通管，管徑按一臺冷水機組額定流量設計。一次泵變流量系統(tǒng)跟蹤二級泵環(huán)路的流量變化，并保證一級泵環(huán)路的流量大于二級泵環(huán)路的流量，使旁通冷凍水管保持從供水管流向回水總管。當旁通管的流量超出設定值的范圍時，變流量控制
器將模糊PID調節(jié)一級泵的工作頻率，使旁通管的流量返回設定值。
7.結語
暖通空調系統(tǒng)節(jié)能在整個建筑節(jié)能中占有很重要的位置,應該引起設計人員足夠的重視。設計人員應當從設計的高角度出發(fā)全面考慮,嚴格遵守節(jié)能規(guī)范,將節(jié)能的思想貫穿于建筑領域的各個方面。節(jié)能技術的開發(fā)及可再生能源的循環(huán)利用,應當?shù)玫秸扔嘘P部門的支持,并大力推廣。并且設計、施工、監(jiān)理、質監(jiān)、市政管理等部門應密切配合,抓緊實施按冷、熱計量裝置收費,使老百姓真正從節(jié)能建筑中得到實惠,節(jié)能建筑和非節(jié)能建筑不能實行同樣的采暖收費標準。同時要提高公眾的節(jié)能意識,大力開發(fā)推廣新的節(jié)能技術,從而實現(xiàn)社會的可持續(xù)。
參考文獻：
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