李利文

（廣州遠(yuǎn)正智能科技股份有限公司，廣東 廣州 511400）

夏熱冬暖地區(qū)具有長夏無冬、溫高濕重的氣候特點(diǎn)，為營造舒適、健康的經(jīng)營購物環(huán)境，該地區(qū)的大型商場中央空調(diào)必須保持全年開啟，空調(diào)能耗居高不下，空調(diào)能耗占總能耗的30%以上。此外，大型綜合商場建筑多采用大空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，普遍存在冷熱不均的現(xiàn)象，為保證最不利點(diǎn)的空調(diào)舒適度，往往會加開機(jī)組運(yùn)行，導(dǎo)致商場其他區(qū)域供冷過剩，產(chǎn)生較大的冷量浪費(fèi)。

目前，商場空調(diào)高能耗問題已引起越來越多暖通行業(yè)學(xué)者和商場業(yè)主的關(guān)注，暖通行業(yè)開展了大量研究和示范應(yīng)用[1-3]。本文針對夏熱冬暖地區(qū)某大型商場中央空調(diào)面臨的能耗高、節(jié)能監(jiān)控手段缺乏的狀況，分析其智能化節(jié)能控制改造方案并最終驗(yàn)證改造的節(jié)能效果。

1 商場空調(diào)系統(tǒng)概況

某商場位于廣州市花都區(qū)，建筑面積28 230 m2，共6層。商場中央空調(diào)系統(tǒng)包含2臺水冷離心式制冷主機(jī)和1臺水冷螺桿式制冷主機(jī)。水泵、冷卻塔及末端空調(diào)機(jī)組參數(shù)見表1.

表1 夏熱冬暖地區(qū)某商場空調(diào)設(shè)備參數(shù)

商場空調(diào)一般從早9：00至晚22：00開啟運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近3年商場年均電耗為1 020萬千瓦時(shí)，其中，空調(diào)年均電耗為378萬千瓦時(shí)，占37%，是該商場節(jié)能降耗的重點(diǎn)目標(biāo)。

2 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，商場較為注重節(jié)能工作的開展，采取了合理的新風(fēng)利用及冷凍水泵變頻等節(jié)能措施，在一定程度上有效抑制了空調(diào)的能耗，但人工管理固有局限性尚未從根源上打破，從整體上評估，仍有較大的節(jié)能優(yōu)化空間，具體表現(xiàn)如下。

2.1 空調(diào)日常運(yùn)行依靠人工巡查操作

空調(diào)日常運(yùn)行依靠人工巡查操作，未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行管理?？照{(diào)運(yùn)行管理以人為干預(yù)為主（例如人工隨季節(jié)變化進(jìn)行開關(guān)機(jī)，人為設(shè)定主機(jī)出水溫度、調(diào)節(jié)水泵頻率等），不能有效利用已有的調(diào)控經(jīng)驗(yàn)形成規(guī)律，并借助傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，達(dá)到節(jié)能的同時(shí)提升管理效能。

2.2 人工控制存在開關(guān)機(jī)滯后性

人工控制存在開關(guān)機(jī)滯后性，無法實(shí)現(xiàn)精益化管理。商場功能區(qū)眾多且各區(qū)域溫度設(shè)定要求不同，目前人工“一刀切式”現(xiàn)場管理無法進(jìn)行各功能區(qū)差別化供冷。例如，商場餐飲區(qū)在飯點(diǎn)前后負(fù)荷增大引起用冷需求劇增，為滿足餐飲需求，往往需要降低供水溫度或增加機(jī)組運(yùn)行，但由于缺乏末端風(fēng)柜的精細(xì)化定量管控，造成整個(gè)商場供冷全面增大。

2.3 缺乏對商場室內(nèi)空調(diào)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控

缺乏對商場室內(nèi)空調(diào)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，空調(diào)舒適性難以及時(shí)保障。商場樓層缺乏溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，依靠人工現(xiàn)場巡查，巡查周期太長，管理人員難以對整個(gè)商場供冷效果進(jìn)行全局性的判斷。

2.4 變頻節(jié)能措施不完善

冷卻水泵、冷卻塔、末端風(fēng)柜變頻節(jié)能措施不完善。冷凍水泵均已安裝變頻器，以固定的頻率運(yùn)行；所有冷卻水泵、冷卻塔和大量末端風(fēng)柜均未安裝變頻器，平時(shí)都是50 Hz定頻運(yùn)行，無法根據(jù)實(shí)際需要作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，仍有一定的節(jié)能潛力。

2.5 商場內(nèi)各區(qū)域冷熱不均勻

商場內(nèi)各區(qū)域冷熱不均勻，部分區(qū)域最高溫度和最低溫度之差達(dá)5℃。

綜上所述，該商場空調(diào)系統(tǒng)日常管理控制主要由空調(diào)運(yùn)行操作人員完成，缺乏智能化節(jié)能監(jiān)控管理手段，造成中央空調(diào)在運(yùn)行過程中的能源浪費(fèi)，具有較大的節(jié)能潛力。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)智能化節(jié)能控制改造方案

針對以上問題，我們提出將綠色運(yùn)維和互聯(lián)網(wǎng)＋的技術(shù)手段相結(jié)合，建立商場中央空調(diào)智能化節(jié)能控制系統(tǒng)，提高智能化管理水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

本次改造整體方案如下：①搭建商場室內(nèi)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，增加約150個(gè)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)無線（溫/濕度）監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各空調(diào)區(qū)域環(huán)境參數(shù)可視化監(jiān)控，并作為末端設(shè)備（空調(diào)機(jī)組）運(yùn)行調(diào)節(jié)的控制依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況（綜合考慮面積、氣流組織、商鋪/辦公室分布、人流高低峰等）選擇室內(nèi)溫/濕度傳感器安裝位置，力求溫濕度采集點(diǎn)能最貼切地體現(xiàn)室內(nèi)人員的直觀感受。同時(shí)，依據(jù)人體熱舒適氣候適應(yīng)性理論，對室內(nèi)溫度控制值進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)定。②搭建商場空調(diào)末端節(jié)能控制系統(tǒng)，采用商場內(nèi)多點(diǎn)監(jiān)測的溫度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，作為該臺空調(diào)機(jī)組運(yùn)行控制的依據(jù)，與原有的“單點(diǎn)回風(fēng)溫度控制”相比，可提高控溫精度；同時(shí)根據(jù)室內(nèi)檢測溫濕度，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)頻率和冷凍水閥開度；結(jié)合室外空氣焓值和室內(nèi)新風(fēng)實(shí)際需求，對電動(dòng)新風(fēng)閥和回風(fēng)閥開度進(jìn)行智能控制，合理利用新風(fēng)。③搭建商場空調(diào)冷源節(jié)能控制系統(tǒng)，在滿足末端設(shè)備用冷需求的前提下，有機(jī)融合主機(jī)群控技術(shù)、水系統(tǒng)變流量調(diào)節(jié)技術(shù)和冷卻塔變風(fēng)量控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷源系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制，提高智能化管理水平和整體運(yùn)行效率。④針對特殊區(qū)域的特殊用冷需求，例如餐飲區(qū)飯點(diǎn)前后冷負(fù)荷劇增，可通過增設(shè)強(qiáng)化供冷模式，設(shè)定強(qiáng)化供冷模式定時(shí)（例如中午11：00開始，具體時(shí)間可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整）啟動(dòng)，同時(shí)可適當(dāng)降低非餐飲區(qū)域風(fēng)機(jī)頻率、減小水閥開度，保證冷量供給不過剩。⑤采用互聯(lián)網(wǎng)＋的信息化技術(shù)手段搭建面向空調(diào)運(yùn)維管理部門、公司甚至集團(tuán)各級監(jiān)管部門的節(jié)能監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)對商場冷源系統(tǒng)、末端系統(tǒng)及室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理，為集團(tuán)化能源管理、空調(diào)運(yùn)行監(jiān)控提供科學(xué)的依據(jù)和可靠的技術(shù)手段。搭建的中央空調(diào)智能化節(jié)能控制系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

4 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造效果

該商場空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造實(shí)施完畢后，進(jìn)行了為期4天的節(jié)能量測試，其中，2天為“手動(dòng)測試日”，2天為“自動(dòng)測試日”；“手動(dòng)測試日”與“自動(dòng)測試日”間隔進(jìn)行，其中各有1天為工作日，1天為節(jié)假日。

根據(jù)以上手動(dòng)、自動(dòng)對比測試數(shù)據(jù)分析得出，該商場中央空調(diào)智能化節(jié)能控制改造節(jié)能效果明顯。表2為4天的節(jié)能量測試數(shù)據(jù)，工作日節(jié)電率為28.2%，節(jié)假日節(jié)電率為25.5%，綜合平均節(jié)電率為26.9%；按改造前商場中央空調(diào)系統(tǒng)年均用電量378萬千瓦時(shí)計(jì)算，進(jìn)行智能化節(jié)能控制改造后，預(yù)期商場每年可節(jié)省空調(diào)用電101.6萬千萬時(shí)，年節(jié)省空調(diào)電費(fèi)101.6萬元（商場電價(jià)按1元/kW·h計(jì)）。

圖1 中央空調(diào)智能化節(jié)能控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

表2 節(jié)能量測試數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

本文針對夏熱冬暖地區(qū)某大型商場建筑中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，提出了有針對性的節(jié)能控制改造方案，改造完成后，采用“手動(dòng)/自動(dòng)”對比測試的方法檢測節(jié)能效果，數(shù)據(jù)表明，本文所提出的中央空調(diào)智能化節(jié)能控制改造方案綜合節(jié)電率達(dá)到26.9%，節(jié)能效果顯著，可為同類商場建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行和節(jié)能改造提供參考。