摘　要： 隨著人們生活(huo)水平的(de)不斷(duan)提高(gao),人們對(dui)于舒(shu)適指標的(de)要求也越(yue)來越(yue)高(gao),這使(shi)得采(cai)暖通風空調的(de)使(shi)用更加普遍(bian),但隨之(zhi)而來的(de)是暖通空調高(gao)能(neng)耗(hao)(hao)問題(ti)也更加嚴(yan)重(zhong)(zhong)。我國建筑能(neng)耗(hao)(hao)的(de)總量呈逐年上升趨勢，而暖通空調系(xi)統在建筑能(neng)耗(hao)(hao)中(zhong)占有重(zhong)(zhong)要比重(zhong)(zhong)。本文對(dui)暖通空調系(xi)統設計與節能(neng)措施進行論(lun)述。

關鍵詞(ci)：暖通空調; 設計(ji); 節能

暖通(tong)空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)對空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)節能有著重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，然而，在實際工(gong)(gong)作中(zhong)往往得不到(dao)一些設計(ji)部門(men)和設計(ji)人員的(de)(de)(de)(de)足夠重(zhong)視(shi)，還(huan)有一些技(ji)術性問題沒有完全得到(dao)解(jie)決(jue)等原因(yin)，使得設計(ji)施工(gong)(gong)完的(de)(de)(de)(de)系統(tong)(tong)不僅投(tou)資大，運行能耗也(ye)(ye)相當(dang)驚人，大大超(chao)過(guo)了國(guo)家標準。據統(tong)(tong)計(ji)，空(kong)(kong)調(diao)(diao)能耗占建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)能耗的(de)(de)(de)(de)55%左右，約(yue)占社(she)會總能耗的(de)(de)(de)(de)20%。因(yin)此空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)節能不容忽(hu)視(shi)，降(jiang)低(di)空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)能耗對減少(shao)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)系統(tong)(tong)總能耗的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大，同時對緩解(jie)用(yong)電緊張局面(mian)，優化能源(yuan)結構和提高能源(yuan)利用(yong)率也(ye)(ye)具有十分重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)。某研究院辦公(gong)樓，地(di)(di)上(shang)四層(ceng)，地(di)(di)下(xia)一層(ceng)，是一座集辦公(gong)、科研、會議及(ji)健身、娛樂為一體的(de)(de)(de)(de)綜(zong)合樓。總建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)面(mian)積8900m2，其(qi)中(zhong)地(di)(di)上(shang)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)面(mian)積8000m2。附屬設施一座建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)面(mian)積1500m2的(de)(de)(de)(de)職工(gong)(gong)食堂(tang)。

1.空調冷源

1.1地下室(shi)冷(leng)(leng)凍機房設置(zhi)螺桿式冷(leng)(leng)水機組2臺，每(mei)臺制冷(leng)(leng)量574kW，功率122kW，冷(leng)(leng)凍水流量99m3/h，冷(leng)(leng)卻水流量：120m3/h。設計選用開利(li)公司產品(機組有DDC接口)。

1.2冷(leng)(leng)凍水循(xun)環泵(beng)二用一備，流(liu)量120m3/h，功率15kW，揚程28mH20。冷(leng)(leng)卻水循(xun)環泵(beng)二用一備，流(liu)量140m3/h，功率22kW，揚程32mH20。

1.3屋(wu)面設(she)置二臺(tai)(tai)方(fang)形冷卻塔，每臺(tai)(tai)處理水量150m3/h。

2.空調系統(tong)設計(ji)

2.1空調水系統為(wei)雙管制一次泵變流量系統：干管間設(she)壓(ya)差(cha)旁通(tong)閥以及末端設(she)備設(she)置電動(dong)二通(tong)閥實現冷源側定(ding)流量，負荷側變流量。

2.2冷(leng)凍水(shui)(shui)共設兩路(lu)：風機(ji)盤管加新風系(xi)統(tong)(tong)一路(lu);組合式空調機(ji)組一路(lu)。冷(leng)凍水(shui)(shui)供(gong)回水(shui)(shui)溫(wen)度為7℃/12℃，系(xi)統(tong)(tong)設置高(gao)位膨脹水(shui)(shui)箱(xiang)定壓。

2.3辦公(gong)等(deng)房間采用(yong)(yong)新風(feng)加風(feng)機(ji)盤管(guan)空(kong)調(diao)系統。將新風(feng)處(chu)理(li)至等(deng)焓狀態送風(feng)，室內空(kong)調(diao)負荷由(you)風(feng)機(ji)盤管(guan)獨立承(cheng)擔(dan)，新風(feng)機(ji)組采用(yong)(yong)熱(re)回(hui)收機(ji)組。

2.4會議廳(ting)(ting)、多功能廳(ting)(ting)、食堂及門廳(ting)(ting)等均采用(yong)變(bian)新風(feng)一次(ci)回風(feng)系(xi)統：變(bian)新風(feng)比(bi)轉換點為室(shi)內(nei)、外焓(han)差相(xiang)等(hw=hn)，當(dang)室(shi)外空(kong)氣(qi)(qi)焓(han)(hw)大于室(shi)內(nei)空(kong)氣(qi)(qi)焓(han)(hn)時，采用(yong)最(zui)小新風(feng)比(bi)運行。當(dang)室(shi)外空(kong)氣(qi)(qi)焓(han)(hw)小于室(shi)內(nei)空(kong)氣(qi)(qi)焓(han)(hn)時，采用(yong)全新風(feng)運行。

2.5地下設(she)備(bei)用房(fang)、廚(chu)房(fang)等設(she)置機械通風系統。

3.新風(feng)加風(feng)機盤(pan)管系統

風(feng)機(ji)盤管加新風(feng)空調(diao)系(xi)統是空氣一(yi)水空調(diao)系(xi)統中(zhong)(zhong)的一(yi)種(zhong)主要形式，也是我國民用(yong)(yong)(yong)建筑中(zhong)(zhong)采用(yong)(yong)(yong)最為普通的一(yi)種(zhong)空調(diao)形式。它以投資少、使用(yong)(yong)(yong)靈(ling)活等優(you)點廣泛應用(yong)(yong)(yong)于各類建筑中(zhong)(zhong)。

風(feng)(feng)機盤管加新風(feng)(feng)空調系統(tong)由二部分(fen)組(zu)(zu)成。一是(shi)按房間(jian)分(fen)別(bie)設置風(feng)(feng)機盤管機組(zu)(zu)，其作(zuo)用(yong)是(shi)負(fu)擔(dan)(dan)空調房間(jian)內的(de)冷、熱負(fu)荷;二是(shi)新風(feng)(feng)系統(tong)，通(tong)常(chang)新風(feng)(feng)經過(guo)冷、熱處理，新風(feng)(feng)機僅負(fu)擔(dan)(dan)新風(feng)(feng)負(fu)荷，以滿(man)足衛生要求。

4.自動控制

4.1空(kong)調自(zi)控采用DDC控制系(xi)統。

4.2水系統設(she)置(zhi)供(gong)、回水壓差控制(zhi)，冷(leng)量控制(zhi)及機組和(he)設(she)備運行臺數控制(zhi)。

4.3通過(guo)調節冷卻塔(ta)(ta)風機轉速(su)實現對冷卻塔(ta)(ta)回水(shui)溫度控制。

4.4新風(feng)(feng)機設送風(feng)(feng)溫度(du)控制實現(xian)等焓送風(feng)(feng)。

5.空(kong)調(diao)系統設計中的節(jie)能措施

5.1 采用樓宇設備自動控制技術對空調末端(duan)裝置進(jin)行控制

在(zai)智能(neng)建筑(zhu)中通(tong)常(chang)采用(yong)樓宇設備(bei)自控(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)，對(dui)(dui)中央空(kong)(kong)(kong)調(diao)系(xi)(xi)統(tong)末(mo)端的(de)新(xin)風(feng)(feng)機、回風(feng)(feng)機、變風(feng)(feng)量(liang)風(feng)(feng)機、風(feng)(feng)機盤管等裝置進(jin)行狀態監視和使用(yong)的(de)“精細(xi)化(hua)”控(kong)(kong)制，以(yi)實(shi)現節(jie)(jie)能(neng)的(de)目的(de)。它(ta)通(tong)過DDC(直接數字控(kong)(kong)制器)控(kong)(kong)制器，將檢(jian)測的(de)相關量(liang)值(zhi)進(jin)行PID(比例、積分(fen)、微分(fen))運算(suan)，實(shi)現對(dui)(dui)上述(shu)設備(bei)的(de)PID控(kong)(kong)制，達(da)到一定的(de)節(jie)(jie)能(neng)效果。這種對(dui)(dui)空(kong)(kong)(kong)調(diao)末(mo)端設備(bei)的(de)控(kong)(kong)制可節(jie)(jie)能(neng)10%-15%，因為不(bu)能(neng)實(shi)現對(dui)(dui)空(kong)(kong)(kong)調(diao)制冷站及空(kong)(kong)(kong)調(diao)水系(xi)(xi)統(tong)的(de)智能(neng)控(kong)(kong)制，因此，節(jie)(jie)能(neng)效果不(bu)顯

著。這種節能控制技術的典型代(dai)表產(chan)品和生產(chan)廠商(shang)有(you)：

5.1.1美國霍(huo)尼韋爾公(gong)司EXCEL5000樓宇設備(bei)自控系統;

5.1.2美(mei)國Johnson公司的樓宇(yu)自動化(hua)系統;

5.1.3德國西門(men)子公司S600頂峰系統等。

空調末(mo)端設備的(de)控(kong)(kong)制(zhi)采用(yong)樓宇自(zi)動(dong)化系(xi)統(BAS)，這些(xie)設備的(de)主要(yao)特性均實現了(le)對(dui)空調末(mo)端設備的(de)節能(neng)自(zi)動(dong)控(kong)(kong)制(zhi)，并(bing)為動(dong)態(tai)變流量空調節能(neng)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統的(de)運行創(chuang)造(zao)了(le)更為良好的(de)外

部條件。

5.2采用通(tong)用變頻器(qi)對(dui)中(zhong)央(yang)空(kong)調系(xi)統中(zhong)的(de)水泵和(he)風機進行控制

為(wei)降低(di)中央空(kong)調(diao)系(xi)統(tong)(tong)的能(neng)(neng)(neng)(neng)源浪(lang)費，宜采用通(tong)用變頻器(qi)來控制空(kong)調(diao)系(xi)統(tong)(tong)的水泵(beng)和風機(ji)，通(tong)過對供、回水壓差(cha)或溫差(cha)的采集，對水泵(beng)和風機(ji)進行PID調(diao)節(jie)(jie)，以達到節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)效果。這種(zhong)控制方法通(tong)常(chang)可以節(jie)(jie)約水泵(beng)和風機(ji)等電機(ji)拖動系(xi)統(tong)(tong)的電能(neng)(neng)(neng)(neng)約20%，最高可達30%。這種(zhong)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)

控制(zhi)技術(shu)的生產廠商和(he)典型代表產品有(you)：

5.2.1美(mei)國AB(Allen Bradley)公司，代表產(chan)品有通用變(bian)頻器1336PLUSII系列產(chan)品;

5.2.2法(fa)國施(shi)耐德(de)電氣(SchneiderElectric)公司(si)，代表產品有Ahivar38系列異步電動(dong)機

變頻器;

5.2.3德國西(xi)門子(SIEMENS)公司，代表(biao)產品有通用變頻器MICROMASTER440系(xi)列(lie)

產品。

6.動(dong)態(tai)變流量空調(diao)節(jie)能控制系(xi)統(tong)

6.1動態變流量(liang)控制原理

當空調(diao)負荷發生變化時(shi)，通過采集(ji)一(yi)組(zu)參數值經(jing)模糊運(yun)算，及時(shi)調(diao)節冷(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)、各水(shui)(shui)泵(beng)和冷(leng)卻(que)塔風機(ji)的運(yun)行工(gong)作參數，從而改(gai)變冷(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)工(gong)作狀態(tai)(tai)、冷(leng)凍(溫)水(shui)(shui)和冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)流量，改(gai)變冷(leng)卻(que)塔風機(ji)的風量，確保冷(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)始終工(gong)作在效率最佳(jia)狀態(tai)(tai)，使供(gong)回(hui)水(shui)(shui)溫度始終處于(yu)設

定(ding)值，從而使(shi)主機(ji)始終處于高轉換效率的最佳運行(xing)工況。

動態變(bian)流量控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)的(de)核(he)心是變(bian)流量控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)，在控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)中(zhong)建立了知(zhi)識庫、模(mo)(mo)糊(hu)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)模(mo)(mo)型和(he)模(mo)(mo)糊(hu)運算規則，形成智能(neng)模(mo)(mo)糊(hu)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)。通過采集(ji)影響冷水(shui)(shui)機(ji)組運行(xing)的(de)各種參數(shu)，經模(mo)(mo)糊(hu)運算，得出(chu)相應的(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)參數(shu)，這些控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)參數(shu)被送到冷水(shui)(shui)機(ji)組、冷凍(溫(wen))水(shui)(shui)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)子(zi)系統(tong)、冷卻水(shui)(shui)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)子(zi)系統(tong)、冷卻塔風(feng)機(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)子(zi)系統(tong)。這些子(zi)系統(tong)根據控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)參數(shu)的(de) 變(bian)化，利(li)用(yong)現代變(bian)頻(pin)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)技術(shu)，改變(bian)空調系統(tong)循(xun)環水(shui)(shui)的(de)流量和(he)溫(wen)度，以保證整個系統(tong)在滿負(fu)荷(he)和(he)部分負(fu)荷(he)情況下，均(jun)處

于最佳工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態，從(cong)而最終達到(dao)綜合節能的(de)目的(de)。

6.2動態變流量節(jie)能控制方(fang)法

6.2.1變流量冷卻水泵(beng)系統

當末(mo)端空調(diao)負荷減(jian)少時，反映到冷水(shui)(shui)機組將出(chu)現(xian)(xian)冷卻(que)水(shui)(shui)出(chu)水(shui)(shui)溫(wen)度降(jiang)低的現(xian)(xian)向，溫(wen)度傳感器(qi)檢(jian)測(ce)出(chu)這種(zhong)變化趨(qu)勢后，模糊控(kong)制系統將自動降(jiang)低冷卻(que)水(shui)(shui)泵的工作頻率，降(jiang)低冷卻(que)水(shui)(shui)進(jin)水(shui)(shui)流量，提高冷卻(que)水(shui)(shui)出(chu)水(shui)(shui)溫(wen)度，并使進(jin)、出(chu)水(shui)(shui)溫(wen)差控(kong)制在最佳設(she)定值上(shang)，維持冷水(shui)(shui)機組的高效

率

運行。

6.2.2一次泵變流量系統

當末端空(kong)調負荷變小時，末端空(kong)調設備(bei)前(qian)的(de)兩通閥將會關閉或減小，負荷側回路管路的(de)阻力增大，冷(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)供(gong)、回水(shui)(shui)溫(wen)差(cha)(cha)將出現減小，供(gong)回水(shui)(shui)管的(de)壓差(cha)(cha)將出現增高的(de)趨勢(shi)。水(shui)(shui)溫(wen)傳感器(qi)及(ji)水(shui)(shui)流(liu)壓差(cha)(cha)器(qi)檢測出這種趨勢(shi)后，模糊控制系統將自動降低冷(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)泵的(de)工作頻率，減少冷(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)流(liu)量，并使供(gong)回水(shui)(shui)溫(wen)差(cha)(cha)及(ji)供(gong)回水(shui)(shui)壓差(cha)(cha)控制在(zai)最(zui)佳設定值 上，維持(chi)冷(leng)水(shui)(shui)機組(zu)的(de)高效率運

行。

6.2.3二次泵變流量設計

二(er)次泵(beng)(beng)變流(liu)量(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)分為(wei)一(yi)(yi)級(ji)泵(beng)(beng)變流(liu)量(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)和二(er)級(ji)泵(beng)(beng)變流(liu)量(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)。其(qi)控制原理及效果與一(yi)(yi)次泵(beng)(beng)變流(liu)量(liang)(liang)(liang)大致相(xiang)同(在這里不再一(yi)(yi)一(yi)(yi)贅(zhui)述)。而一(yi)(yi)級(ji)泵(beng)(beng)系(xi)統(tong)負責確保冷(leng)水(shui)機組的(de)(de)(de)安全運(yun)行(xing)，一(yi)(yi)級(ji)泵(beng)(beng)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)旁(pang)通管(guan)(guan)路一(yi)(yi)般設計(ji)為(wei)直通管(guan)(guan)，管(guan)(guan)徑(jing)按一(yi)(yi)臺冷(leng)水(shui)機組額定流(liu)量(liang)(liang)(liang)設計(ji)。一(yi)(yi)次泵(beng)(beng)變流(liu)量(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)跟蹤二(er)級(ji)泵(beng)(beng)環(huan)(huan)路的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)變化，并(bing)保證一(yi)(yi)級(ji)泵(beng)(beng)環(huan)(huan)路的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)大于二(er)級(ji)泵(beng)(beng)環(huan)(huan)路的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)，使(shi)旁(pang)通冷(leng)凍水(shui)管(guan)(guan)保持從供水(shui)管(guan)(guan)流(liu)向回(hui)水(shui)總管(guan)(guan)。當旁(pang)通管(guan)(guan)的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)超(chao)出(chu)設定值的(de)(de)(de)范圍時，變流(liu)量(liang)(liang)(liang)控制

器將模糊PID調節一級泵的工作(zuo)頻率，使(shi)旁通管的流量(liang)返回(hui)設定值。

7.結語

暖通空調系統節(jie)能(neng)(neng)在整個(ge)建(jian)(jian)筑節(jie)能(neng)(neng)中(zhong)占有很重(zhong)要的(de)位置,應該(gai)引起(qi)設計(ji)人員(yuan)(yuan)足夠的(de)重(zhong)視。設計(ji)人員(yuan)(yuan)應當(dang)從(cong)設計(ji)的(de)高角度出發(fa)全面(mian)考慮,嚴格遵守節(jie)能(neng)(neng)規范(fan),將節(jie)能(neng)(neng)的(de)思想貫穿于建(jian)(jian)筑領(ling)域的(de)各個(ge)方(fang)面(mian)。節(jie)能(neng)(neng)技術的(de)開發(fa)及(ji)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源的(de)循環利用,應當(dang)得(de)到政府等(deng)有關部(bu)門(men)的(de)支(zhi)持,并大力推(tui)廣(guang)。并且(qie)設計(ji)、施工、監理(li)、質監、市政管理(li)等(deng)部(bu)門(men)應密切配(pei)合,抓緊實施按(an)冷、熱計(ji)量裝置收費(fei),使老百姓真正從(cong)節(jie)能(neng)(neng)建(jian)(jian)筑中(zhong)得(de)到實惠,節(jie)能(neng)(neng)建(jian)(jian)筑和(he)非(fei)節(jie)能(neng)(neng)建(jian)(jian)筑不能(neng)(neng)實行(xing)同樣的(de)采暖收費(fei)標(biao)準(zhun)。同時要提高公眾的(de)節(jie)能(neng)(neng)意識,大力開發(fa)推(tui)廣(guang)新的(de)節(jie)能(neng)(neng)技術,從(cong)而實現社會的(de)可(ke)持續。

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