一栋商业综合体的暖通系统做了节能改造,换了高效冷水机组、变频水泵、EC风机,但运行一年后能耗只降了百分之八,远低于设计预期的百分之二十五。排查后发现,冷热源、水泵、风机各自有独立的控制系统,没有联动,冷水机组按出水温度启停,水泵按压差调速,风机按回风温度调速,三者之间信息不互通,经常出现冷水机组满负荷运行而水泵低速、风机停转的情况,或者冷水机组停机而水泵还在循环冷却水。暖通系统的节能不是单换高效设备,而是冷热源和输配系统的联动控制,逻辑没理顺,设备再好也白搭。
冷热源的负荷预测是联动控制的前提。冷水机组的启停和加载如果只看当前出水温度,响应滞后,因为建筑负荷变化后,水温变化需要一段时间。建议加负荷预测算法,根据室外温度、日照强度、室内人员密度、历史负荷曲线,预测未来半小时的冷负荷需求,提前调整冷水机组的运行台数和加载率。比如预测到下午两点负荷高峰,提前二十分钟加开一台机组,避免水温冲高后再追,机组在高效率区运行的时间更长。负荷预测的精度取决于数据质量和算法,初期可能偏差大,但运行几个月后自学习修正,精度能到正负百分之十以内。
水泵变频和冷水机组效率的耦合关系。冷水机组的效率曲线和冷却水、冷冻水温度相关,冷却水温度越低,冷凝压力越低,机组效率越高;冷冻水温度越高,蒸发压力越高,效率也越高。但水泵变频降低流量时,冷却水和冷冻水的供回水温差增大,如果温差超过机组允许范围,机组效率反而下降。建议水泵调速时同步优化水温设定,冷却水侧让冷却塔风机和水泵联动,冷却水温度接近下限时,优先降风机转速,风机降到最低再降水泵;冷冻水侧让水泵转速和末端阀开度联动,末端阀大部分关小时,降水泵转速,同时适当提高冷冻水供水温度设定,让机组在高效率区运行。
风系统和水系统的平衡控制。空调末端的风机盘管或空调箱,风量和水量的匹配影响舒适度。风量太大、水量太小,送风温度低,室内过冷;风量太小、水量太大,换热不充分,能耗浪费。建议末端设备加装风阀和水阀的联动控制,根据室温设定,优先调水量,水量调到极限再调风量,因为水泵的输配能耗比风机低,水系统的节能空间更大。同时监测各末端的阀开度,如果大部分末端阀开度小于百分之五十,说明系统设计流量偏大,水泵选型过大,可以考虑换小泵或加叶轮切割。
夜间和过渡季节的免费供冷策略。商业综合体夜间负荷小,但设备机房、数据中心、厨房余热仍需冷却,如果开冷水机组,COP只有三到四,能耗高。建议夜间和过渡季节用冷却塔免费供冷,冷却水直接供到冷冻水系统,不开压缩机,只耗水泵和冷却塔风机的电,节能率百分之八十以上。免费供冷的切换温度点按当地气象条件定,一般湿球温度低于十度时可以考虑,但要核算冷却塔出水温度能否满足冷冻水需求,如果冷却塔出水温度比冷冻水需求高五度以上,免费供冷效果差,需要加板式换热器辅助。
能耗监测和基准管理是持续节能的基础。改造后如果没有持续的能耗监测,节能效果会逐渐回退,因为设备老化、设定值漂移、操作习惯改变都会增加能耗。建议装分项计量系统,冷水机组、冷却塔、水泵、风机、末端分别计量,每小时记录,和改造前的基准数据对比,发现偏差及时排查。同时设定能耗KPI,比如每平方米每年的冷量消耗、电量消耗,和同类建筑对标,找到进一步优化的空间。有些综合体改造后没做持续监测,三年后能耗回到改造前水平,投资白花了。
建筑暖通的节能,负荷预测、水温优化、风水平衡、免费供冷、能耗监测五个环节联动起来,节能潜力才能真正释放。蒙特卡罗的平台上可以按建筑类型和规模做暖通节能方案设计和控制策略优化,网址是https://www.sdhainuo.com/,改造前可以先查一下。

