对暖通空调系统节能设计小议

摘　要： 随着人们生活水平的不断提高,人们对于舒适指标的要求也越来越高,这使得采暖通风空调的使用更加普遍,但随之而来的是暖通空调高能耗问题也更加严重。我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势，而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。本文对暖通空调系统设计与节能措施进行论述。

关键词：暖通空调; 设计; 节能
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而，在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，还有一些技术性问题没有完全得到解决等原因，使得设计施工完的系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据统计，空调能耗占建筑能耗的55%左右，约占社会总能耗的20%。因此空调系统的节能不容忽视，降低空调系统的能耗对减少建筑系统总能耗的意义重大，同时对缓解用电紧张局面，优化能源结构和提高能源利用率也具有十分重要的意义。某研究院办公楼，地上四层，地下一层，是一座集办公、科研、会议及健身、娱乐为一体的综合楼。总建筑面积8900m2，其中地上建筑面积8000m2。附属设施一座建筑面积1500m2的职工食堂。
　　1.空调冷源
　　1.1地下室冷冻机房设置螺杆式冷水机组2台，每台制冷量574kW，功率122kW，冷冻水流量99m3/h，冷却水流量：120m3/h。设计选用开利公司产品(机组有DDC接口)。
　　1.2冷冻水循环泵二用一备，流量120m3/h，功率15kW，扬程28mH20。冷却水循环泵二用一备，流量140m3/h，功率22kW，扬程32mH20。
　　1.3屋面设置二台方形冷却塔，每台处理水量150m3/h。
　　2.空调系统设计
　　2.1空调水系统为双管制一次泵变流量系统：干管间设压差旁通阀以及末端设备设置电动二通阀实现冷源侧定流量，负荷侧变流量。
　　2.2冷冻水共设两路：风机盘管加新风系统一路；组合式空调机组一路。冷冻水供回水温度为7℃/12℃，系统设置高位膨胀水箱定压。
　　2.3办公等房间采用新风加风机盘管空调系统。将新风处理至等焓状态送风，室内空调负荷由风机盘管独立承担，新风机组采用热回收机组。
　　2.4会议厅、多功能厅、食堂及门厅等均采用变新风一次回风系统：变新风比转换点为室内、外焓差相等(hw=hn)，当室外空气焓(hw)大于室内空气焓(hn)时，采用最小新风比运行。当室外空气焓(hw)小于室内空气焓(hn)时，采用全新风运行。
　　2.5地下设备用房、厨房等设置机械通风系统。
　　3.新风加风机盘管系统
　　风机盘管加新风空调系统是空气一水空调系统中的一种主要形式，也是我国民用建筑中采用最为普通的一种空调形式。它以投资少、使用灵活等优点广泛应用于各类建筑中。
　　风机盘管加新风空调系统由二部分组成。一是按房间分别设置风机盘管机组，其作用是负担空调房间内的冷、热负荷；二是新风系统，通常新风经过冷、热处理，新风机仅负担新风负荷，以满足卫生要求。
　　4.自动控制
　　4.1空调自控采用DDC控制系统。
　　4.2水系统设置供、回水压差控制，冷量控制及机组和设备运行台数控制。
　　4.3通过调节冷却塔风机转速实现对冷却塔回水温度控制。
　　4.4新风机设送风温度控制实现等焓送风。
　　5.空调系统设计中的节能措施
　　5.1 采用楼宇设备自动控制技术对空调末端装置进行控制
　　在智能建筑中通常采用楼宇设备自控系统，对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用的“精细化”控制，以实现节能的目的。它通过DDC(直接数字控制器)控制器，将检测的相关量值进行PID(比例、积分、微分)运算，实现对上述设备的PID控制，达到一定的节能效果。这种对空调末端设备的控制可节能10％-15％，因为不能实现对空调制冷站及空调水系统的智能控制，因此，节能效果不显
著。这种节能控制技术的典型代表产品和生产厂商有：
　　5.1.1美国霍尼韦尔公司EXCEL5000楼宇设备自控系统；
　　5.1.2美国Johnson公司的楼宇自动化系统；
　　5.1.3德国西门子公司S600顶峰系统等。
　　空调末端设备的控制采用楼宇自动化系统(BAS)，这些设备的主要特性均实现了对空调末端设备的节能自动控制，并为动态变流量空调节能控制系统的运行创造了更为良好的外
部条件。
　　5.2采用通用变频器对中央空调系统中的水泵和风机进行控制
　　为降低中央空调系统的能源浪费，宜采用通用变频器来控制空调系统的水泵和风机，通过对供、回水压差或温差的采集，对水泵和风机进行PID调节，以达到节能效果。这种控制方法通常可以节约水泵和风机等电机拖动系统的电能约20％，最高可达30％。这种节能
控制技术的生产厂商和典型代表产品有：
　　5.2.1美国AB(Allen Bradley)公司，代表产品有通用变频器1336PLUSII系列产品；
　　5.2.2法国施耐德电气(SchneiderElectric)公司，代表产品有Ahivar38系列异步电动机
　　变频器；
　　5.2.3德国西门子(SIEMENS)公司，代表产品有通用变频器MICROMASTER440系列
　　产品。
　　6.动态变流量空调节能控制系统
　　6.1动态变流量控制原理
　　当空调负荷发生变化时，通过采集一组参数值经模糊运算，及时调节冷水机组、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数，从而改变冷水机组工作状态、冷冻(温)水和冷却水流量，改变冷却塔风机的风量，确保冷水机组始终工作在效率最佳状态，使供回水温度始终处于设
定值，从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。
　　动态变流量控制的核心是变流量控制器，在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则，形成智能模糊控制。通过采集影响冷水机组运行的各种参数，经模糊运算，得出相应的控制参数，这些控制参数被送到冷水机组、冷冻(温)水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的 变化，利用现代变频控制技术，改变空调系统循环水的流量和温度，以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下，均处
于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。
　　6.2动态变流量节能控制方法
　　6.2.1变流量冷却水泵系统
　　当末端空调负荷减少时，反映到冷水机组将出现冷却水出水温度降低的现向，温度传感器检测出这种变化趋势后，模糊控制系统将自动降低冷却水泵的工作频率，降低冷却水进水流量，提高冷却水出水温度，并使进、出水温差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效
率 运行。
　　6.2.2一次泵变流量系统
　　当末端空调负荷变小时，末端空调设备前的两通阀将会关闭或减小，负荷侧回路管路的阻力增大，冷冻水供、回水温差将出现减小，供回水管的压差将出现增高的趋势。水温传感器及水流压差器检测出这种趋势后，模糊控制系统将自动降低冷冻水泵的工作频率，减少冷冻水流量，并使供回水温差及供回水压差控制在最佳设定值 上，维持冷水机组的高效率运
行。
　　6.2.3二次泵变流量设计
　　二次泵变流量系统分为一级泵变流量系统和二级泵变流量系统。其控制原理及效果与一次泵变流量大致相同(在这里不再一一赘述)。而一级泵系统负责确保冷水机组的安全运行，一级泵系统的旁通管路一般设计为直通管，管径按一台冷水机组额定流量设计。一次泵变流量系统跟踪二级泵环路的流量变化，并保证一级泵环路的流量大于二级泵环路的流量，使旁通冷冻水管保持从供水管流向回水总管。当旁通管的流量超出设定值的范围时，变流量控制
器将模糊PID调节一级泵的工作频率，使旁通管的流量返回设定值。
　　7.结语
　　暖通空调系统节能在整个建筑节能中占有很重要的位置,应该引起设计人员足够的重视。设计人员应当从设计的高角度出发全面考虑,严格遵守节能规范,将节能的思想贯穿于建筑领域的各个方面。节能技术的开发及可再生能源的循环利用,应当得到政府等有关部门的支持,并大力推广。并且设计、施工、监理、质监、市政管理等部门应密切配合,抓紧实施按冷、热计量装置收费,使老百姓真正从节能建筑中得到实惠,节能建筑和非节能建筑不能实行同样的采暖收费标准。同时要提高公众的节能意识,大力开发推广新的节能技术,从而实现社会的可持续。
参考文献：
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