暖通空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)展邁向低碳、節(jié)能、環(huán)保

    當(dāng)前，在緊跟國家可持續(xù)發(fā)展的基本國策指導(dǎo)下，國內(nèi)民用建筑暖通空調(diào)行業(yè)正朝著低碳、節(jié)能、環(huán)保三大主導(dǎo)方向前行。在國家最新頒布的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB5018-2015和《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2014中，對(duì)于暖通空調(diào)應(yīng)用的相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)都提出了節(jié)能方面的具體實(shí)施要求和指導(dǎo)方針，同時(shí)這兩本標(biāo)準(zhǔn)也貫穿于整個(gè)建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)、建造全過程。而在暖通空調(diào)相關(guān)的設(shè)備供應(yīng)層面，未來的商機(jī)也正體現(xiàn)在低碳、節(jié)能、環(huán)保三大趨勢(shì)上。

深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司暖通空調(diào)總

工程師、深圳市制冷學(xué)會(huì)秘書長吳大農(nóng)教授級(jí)高工

暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能體現(xiàn)于空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程

    按照2015版《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，目前在一般的大型公共建筑中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個(gè)建筑能耗的比例大約為40-60%，可以說，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。

    以華南地區(qū)中央空調(diào)水系統(tǒng)為例，從分析空調(diào)系統(tǒng)各部分的能耗占比中可以看到，冷水機(jī)組的能耗約占總能耗的50%，水輸送系統(tǒng)能耗約占20%左右，風(fēng)系統(tǒng)輸送能耗約占20%左右，冷卻塔能耗約占5%，并且，這些數(shù)值都是按空調(diào)負(fù)荷100%滿負(fù)荷的狀態(tài)下計(jì)算而得的。從一個(gè)建筑空調(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行記錄或建筑全年逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算得知，全年70％時(shí)間空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷在50％-70％間，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)處于部分負(fù)荷的狀態(tài)下，冷水機(jī)組減載，則可以發(fā)現(xiàn)，輸送系統(tǒng)的能耗占比（在不變頻的條件下）會(huì)大幅上升，同時(shí)系統(tǒng)綜合能效明顯下降。由此可知，要實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，需要應(yīng)對(duì)一個(gè)負(fù)荷變化的系統(tǒng)來制定相關(guān)的運(yùn)行策略，以及實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)行策略的控制手段。必須通過自動(dòng)控制的方法，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)適。這里所謂的控制手段包含各類硬件設(shè)備，如變頻器、傳感器、執(zhí)行器等等，另外還包括適宜于建筑特性的空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)/控制邏輯軟件等等。

    此外，在現(xiàn)實(shí)建筑暖通空調(diào)應(yīng)用中存在的一個(gè)主要問題是：大量工程建筑項(xiàng)目的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)只是安裝上去了，很多并沒有真正的實(shí)際運(yùn)行，而是成為了一種“擺設(shè)”。如何讓現(xiàn)有建筑項(xiàng)目中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和裝置能夠正常地運(yùn)轉(zhuǎn)起來是一項(xiàng)非常重要的工作任務(wù)，也是一項(xiàng)具有實(shí)際意義的工作，這需要在建筑設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、物業(yè)管理、業(yè)主等每一個(gè)環(huán)節(jié)上認(rèn)真把工作落到實(shí)處，只有這樣才能讓暖通空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能措施發(fā)揮出最大的效果。

    展望未來，暖通空調(diào)行業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展將從分散式各類設(shè)備、傳感器、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，向機(jī)電一體化、具有自我更新運(yùn)行策略的智能化控制系統(tǒng)邁進(jìn)。更為重要的是，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是一個(gè)運(yùn)行的過程，只有在運(yùn)行的過程中通過對(duì)系統(tǒng)的調(diào)適，才能真正實(shí)現(xiàn)整體暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，為此，需要在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)維等各個(gè)環(huán)節(jié)上把系統(tǒng)性能、控制邏輯、實(shí)施方法等細(xì)則落到實(shí)處。

    同時(shí)，建筑暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的驗(yàn)收也將由原來的控制功能型驗(yàn)收，提升到控制系統(tǒng)的性能驗(yàn)收，后者更加注重的是根據(jù)建筑功能特性、系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能措施的能力。我院目前正在編寫的深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑中央空調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（該標(biāo)準(zhǔn)將于2017年底形成報(bào)批稿），涵蓋了中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和控制系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)等多方面內(nèi)容，并且其中將對(duì)中央空調(diào)控制系統(tǒng)建設(shè)的各環(huán)節(jié)、運(yùn)行性能狀況給出一個(gè)具有普遍性的框架和規(guī)范化的要求，主要目的就是讓中央空調(diào)的自控制系統(tǒng)真實(shí)地起到節(jié)能運(yùn)行的作用。

強(qiáng)化自動(dòng)控制與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)之間的融合

    在現(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)中，將優(yōu)先采用符合低碳、節(jié)能、環(huán)保三方面的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝。這“四新”技術(shù)的應(yīng)用，一方面是相關(guān)建筑設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)更新?lián)Q代的良好機(jī)遇；另一方面也是促進(jìn)整體中國建筑行業(yè)向前發(fā)展、支持科技成果轉(zhuǎn)化的新動(dòng)力。根據(jù)廣東省新頒布的《廣東省促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化條例》（2017年3月1日起執(zhí)行）第八條指出，各級(jí)人民政府應(yīng)當(dāng)通過政府首購、訂購等政策措施，采購新技術(shù)、新工藝、新材料、新產(chǎn)品、新服務(wù)，積極支持科技成果的轉(zhuǎn)化。從中，可以看到，在建筑暖通空調(diào)領(lǐng)域，相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)緊密圍繞低碳、節(jié)能、環(huán)保三大趨勢(shì)開展技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新，才能把握廣闊的市場(chǎng)商機(jī)。

    在目前建筑制冷暖通空調(diào)行業(yè)中，變頻器的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，國內(nèi)一些主流的冷水機(jī)組生產(chǎn)廠商都已成功推出了一系列變頻離心式冷水機(jī)組和變頻螺桿式冷水機(jī)組，并且有些變頻離心式冷水機(jī)組的綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)IPLV（IntegratedPartLoadValue）已達(dá)到12的世界先進(jìn)水平；另外，直流變頻多聯(lián)機(jī)組、直流變頻渦旋機(jī)等等也是近年來較為成熟的應(yīng)用產(chǎn)品，這些都是可喜的技術(shù)進(jìn)步。

    但另一方面，自動(dòng)控制與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是兩個(gè)不同的技術(shù)范疇，由于現(xiàn)階段這兩大技術(shù)領(lǐng)域的跨界、融合還需要一個(gè)過程，因此在水泵變頻和風(fēng)機(jī)變頻的實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在著設(shè)計(jì)層面和運(yùn)行維護(hù)層面的一些問題。以目前水泵變頻控制的選型為例，通常，水泵和變頻器是由兩個(gè)不同的供應(yīng)商所提供，對(duì)于暖通設(shè)計(jì)人員來說，有時(shí)可能并不真正了解變頻水泵是應(yīng)該采用變頻專用電機(jī)，還是應(yīng)該采用普通電機(jī)，而一旦選擇普通電機(jī)，就有可能會(huì)出現(xiàn)低頻率下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)發(fā)熱，從而導(dǎo)致其使用壽命減少的狀況。因此，在自控設(shè)備、儀表、裝置的選擇上，暖通工程師應(yīng)積極向自控技術(shù)專家學(xué)習(xí)，同時(shí)也希望自控專業(yè)廠商可以多舉辦相關(guān)內(nèi)容的技術(shù)培訓(xùn)和推廣活動(dòng)，以促進(jìn)暖通空調(diào)工程師對(duì)自動(dòng)化先進(jìn)技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，不斷提高專業(yè)技能和暖通設(shè)計(jì)水平。

    綜上所述，建筑暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的開發(fā)，應(yīng)以暖通設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，融合電氣化、自動(dòng)化、智能化等多學(xué)科技術(shù)，根據(jù)建筑的功能特性和空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)制定切實(shí)可行的節(jié)能方案；同時(shí)在實(shí)施過程中，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和運(yùn)維等各環(huán)節(jié)真正把節(jié)能措施落到實(shí)處，讓暖通空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)揮出最大的節(jié)能效果。