邓旭超
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摘 要
建筑物的建造、使用过程消耗了大量资源和能源，2016年全国建筑能耗占能源消费总量的20%，公共建筑能耗占建筑能耗约40%。建筑节能是我国实现碳减排的关键领域，是实现绿色低碳发展的重要举措。党的十八大以来，建筑节能专项工作成绩显著，建筑能耗总量增速放缓。
大型公共建筑是能源消耗的高密度领域，以电力能源消耗为主。电力能源主要用于采暖、空调、照明、电梯、信息机房等，空调能耗占电力能源消耗的50%以上，空调用能是建筑用能的主体。因此，空调系统节能是建筑节能的主要对象。
空调系统能耗受设计和运行两阶段因素影响。从建筑全寿命周期节能角度出发进行空调系统及设备设计和选择，是空调系统节能可靠基础。运营期内空调系统运行管理水平是空调系统节能重要影响因素。大型公共建筑中高层办公建筑最为常见，本文基于北京某大型办公楼中央空调系统运行情况，分析中央空调系统运行节能的制约因素，并提出切实可行的节能措施，旨在为类似工程的中央空调系统节能提供参考，对实现建筑节能、降耗、增效意义重大。
关键词：大型办公楼中央空调系统运行能耗制约因素节能措施
绪 论
大型办公楼中央空调系统能耗占建筑能耗比例较高，空调系统运行节能具有十分重要的现实意义。结合北京某大型办公楼中央空调系统运行情况，分析中央空调系统运行节能制约因素，从技术和管理两个角度提出节能措施。
1建筑物中央空调系统运行情况
北京某建筑面积4.8万m2大型办公楼，选用水源热泵机组为中央空调系统的冷热源，夏季供冷冬季供暖。经整理最近两年中央空调系统运行数据，热泵机组及水泵能耗见图1，热泵机组及水泵运行工况详见图2。
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图1热泵机组及水泵能耗图
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图2水源热泵机组运行情况
该建筑总耗电量随季节变化明显，冬夏季中央空调开启，建筑耗电量增大。全年热泵机组及水泵耗电量占建筑总耗电量的12%~53%。夏季中央空调5月至9月供冷，开启时间一般为周一至周五7:00-17:00，热泵机组及水泵耗电量占总耗电量的12%~27%。冬季中央空调11月至次年3月供热，开启时间为全天24小时，热泵机组及水泵耗电量占总耗电量的27%~53%。
2台水源热泵机组置于地下二层制冷机房，设计工况为夏季提供7/12℃空调冷水，设计供回水温差5℃。冬季提供45/40℃空调热水，设计供回水温差5℃。实际运行工况为夏季提供6.8~9.7℃/9.5~13.8℃空调冷水，供回水温差1.3~4.8℃。冬季提供40~49℃/36.4~44.6℃空调热水，供回水温差0.8~5.9℃。二次网水系统3台循环泵切换运行，2用1备，仅1台循环泵配变频器。
中央空调系统末端采用风机盘管加新风系统，热能回收式新风机组置于每层空调机房，利用排风对新风进行预冷（预热）处理，降低新风负荷。风机盘管置于各房间内，通过温控器对空调回水管道电动两通阀的控制实现室温调节。
2.中央空调系统运行节能制约因素
该建筑中央空调系统能耗由冷热源（热泵机组）、流体输配（水泵及风机）、末端（新风机组及风机盘管）等部分的能耗组成。基于该建筑中央空调系统运行情况，结合其它大型办公楼中央空调系统运行遇到的问题，归纳出以下中央空调系统运行节能制约因素。
2.1设计阶段
1）不合理的围护结构设计和建筑通风方式会增大空调负荷。围护结构传热量高低及建筑引入室外空气量的多少对空调负荷大小有直接的影响。2）空调负荷计算偏大，热泵机组、水泵及风机等设备选型留有较大余量，“大马拉小车”。实际运行中，设备以最大功率运行时间短，偏离最高效率运行状态，设备性能与管网不匹配，运行不经济。3）并联空调风管、水管不平衡，依赖风阀、水阀调节实现冷热量分配，阀门局部阻力损失大，增加了输送能耗。
2.2运行阶段
1）中央空调系统通常处于部分负荷运行阶段，满负荷运行情况较少。若水泵工频运行，存在“小温差大流量”情况，水泵输配流体电耗较大。
2）二次网供水温度设定值直接影响热泵机组负荷。若供水温度设定值冬季偏高夏季偏低，或不随空调负荷调节，会增大热泵机组电耗。
3）中央空调系统管网水力失调，通过阀门均衡冷热流体分配较困难，导致局部冬季/夏季温度过热/冷。
4）未能定期清洗蒸发器、冷凝器、新风机组、风机盘管、水系统过滤器、风系统过滤网等设备部件或管道内部结垢腐蚀，减小了换热能力，增大了系统运行阻力，降低了室内送风品质。
5）未按要求对设备及管道进行巡检与维修，存在设备故障、老化缺乏保养、管道阀门跑冒滴漏、保温层脱落等问题。
6）建筑无楼宇自控或自控水平低、中央空调系统运行状况缺少必要的监测、使用管理单位无完善的用能管理制度及空调运行制度、不利工况无法及时发现与调整，使设备运行参数与空调负荷不匹配。
7）建筑未实行用电分项计量，空调系统主要设备耗电量无法准确读取。缺少计量仪表不能全面监测空调系统运行数据，空调系统产出效能无法准确计算，无法评价空调系统能耗高低。
8）人员对空调房间舒适度要求较高，房间设定温度冬季偏高夏季偏低。人员节能意识不强，室内无人不关空调、供冷期开启外窗通风。大量室外空气由建筑外门或因不必要的通风进入室内，增加空调运行负荷。
9）运维管理人员流动性大、不具备必要的专业知识与经验，直接影响中央空调运行管理水平。
10）目前大部分公共建筑运行管理委托给物业公司，建筑用能实报实销，无法调动物业公司的节能运行积极性。合同能源管理通过开展基于公共建筑能耗限额的用能管理，可实现公共建筑能效显著提升，但在落实过程中，物业公司与能源管理服务商的配合易出现问题，会直接影响节能效果。
3.中央空调系统运行节能优化措施
针对上述13项中央空调系统运行节能制约因素，从技术和管理两个角度提出中央空调系统运行节能优化措施。
3.1技术角度
1）设计阶段采取节能措施减少空调负荷的形成，合理选择中央空调系统室内设计参数，准确计算冷热负荷，从源头上降低建筑能耗，选择符合建筑需求的空调系统形式，合理进行设备选型。2）空调水循环采用变频水泵，根据实际负荷变化调节水泵运行频率，通过水泵变频的方式减小流量，增大供回水温差，降低水泵能耗。对既有定频泵进行变频改造，安装变频装置，亦可实现流量调节。3）根据天气条件、建筑使用情况等空调负荷影响因素的变化，调整设备运行台数、机组出水温度，调整供冷/热量、供水量及送风量的大小。4）采用热能回收式新风机组，对室外新风进行预冷或预热，实现室内废热回收。5）对设备定期保养、管道定期清洗，管网定期检修避免跑冒滴漏，对管道阀门保温层破损处及时修补，定期进行水力平衡测试。6）完善空调系统重点耗能设备计量器具的配备，为量化管理提供条件。自控系统发挥应有的效能，对中央空调系统运行情况实时监测与调节。
3.2管理角度
1）上班前半小时开启热泵机组、下班提前一小时关闭热泵机组，利用系统余量供冷/热，实现动态调节管理。若多台热泵机组、水泵并联运行，应根据负荷变化实行合理的群控策略，使每台设备都在高效区运行。2）在满足室内空气品质的需求下尽可能减少室内外通风换气。空调期避免开启外窗通风，避免非空调区（如楼梯间）与空调区之间不合理的空气流动，避免大量排风空间（如车库）与空调区直接连通，维持空调区微正压，避免额外增加机组负荷。3）加大节能宣传力度，增强节能意识。对室内舒适度没有明显影响的情况下，冬季/夏季适度降低/提高室内空调温度，减少运行能耗。条件允许情况下可采用建筑冷量计量，分摊计算空调费用，将节能与节费挂钩。4）物业公司制定严
格的值班运行管理制度，建立设备运行台账，详细记录运行数据并整理归档保存，提高运行管理人员专业水平与节能意识，对设备运行中的不良状况及时处理。开展用能定额管理，细化奖惩制度，调动积极性。
结 论
大型办公楼中央空调系统能耗占比较高，空调系统运行节能具有十分重要的现实意义。但不可采取盲目减少空调运行时间、关闭室内新风系统等降低室内环境舒适度为代价的方式被动节能。应在设计和运行两个阶段，从技术和管理两个角度出发，结合建筑特点与需求，采用合理的方式降低空调系统能耗。
参考文献
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2017[M].北京:中国建筑工业出版社,2017
[2]资晓琪.深圳市高层综合办公建筑空调节能诊断与对策研究[D].重庆:重庆大学,2007
[3]高懂理.大型公共建筑运行节能管理研究[D].天津:天津理工大学,2009
附 录