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

    當前，在緊跟國家可持續(xù)發(fā)展的基本國策指導下，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)保三大主導方向前行。在國家最新頒布的《公共建筑節(jié)能設計標準》GB5018-2015和《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014中，對于暖通空調(diào)應用的相關設備及系統(tǒng)都提出了節(jié)能方面的具體實施要求和指導方針，同時這兩本標準也貫穿于整個建筑暖通空調(diào)的設計、建造全過程。而在暖通空調(diào)相關的設備供應層面，未來的商機也正體現(xiàn)在低碳、節(jié)能、環(huán)保三大趨勢上。

深圳市建筑科學研究院股份有限公司暖通空調(diào)總

工程師、深圳市制冷學會秘書長吳大農(nóng)教授級高工

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

    按照2015版《公共建筑節(jié)能設計標準》，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)負荷100%滿負荷的狀態(tài)下計算而得的。從一個建筑空調(diào)系統(tǒng)年運行記錄或建筑全年逐時冷負荷計算得知，全年70％時間空調(diào)系統(tǒng)實際運行負荷在50％-70％間，當空調(diào)系統(tǒng)處于部分負荷的狀態(tài)下，冷水機組減載，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）會大幅上升，同時系統(tǒng)綜合能效明顯下降。由此可知，要實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運行，需要應對一個負荷變化的系統(tǒng)來制定相關的運行策略，以及實現(xiàn)這些運行策略的控制手段。必須通過自動控制的方法，才能實現(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)自動控制系統(tǒng)/控制邏輯軟件等等。

    此外，在現(xiàn)實建筑暖通空調(diào)應用中存在的一個主要問題是：大量工程建筑項目的中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)只是安裝上去了，很多并沒有真正的實際運行，而是成為了一種“擺設”。如何讓現(xiàn)有建筑項目中央空調(diào)系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)和裝置能夠正常地運轉(zhuǎn)起來是一項非常重要的工作任務，也是一項具有實際意義的工作，這需要在建筑設計、施工、驗收、物業(yè)管理、業(yè)主等每一個環(huán)節(jié)上認真把工作落到實處，只有這樣才能讓暖通空調(diào)自動控制系統(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)自動化控制技術的發(fā)展將從分散式各類設備、傳感器、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，向機電一體化、具有自我更新運行策略的智能化控制系統(tǒng)邁進。更為重要的是，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是一個運行的過程，只有在運行的過程中通過對系統(tǒng)的調(diào)適，才能真正實現(xiàn)整體暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，為此，需要在設計、施工、驗收、運維等各個環(huán)節(jié)上把系統(tǒng)性能、控制邏輯、實施方法等細則落到實處。

    同時，建筑暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的驗收也將由原來的控制功能型驗收，提升到控制系統(tǒng)的性能驗收，后者更加注重的是根據(jù)建筑功能特性、系統(tǒng)運行的狀態(tài)實時優(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準《公共建筑中央空調(diào)控制系統(tǒng)技術規(guī)程》（該標準將于2017年底形成報批稿），涵蓋了中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計、施工、驗收和控制系統(tǒng)的運行維護等多方面內(nèi)容，并且其中將對中央空調(diào)控制系統(tǒng)建設的各環(huán)節(jié)、運行性能狀況給出一個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)真實地起到節(jié)能運行的作用。

強化自動控制與暖通空調(diào)設計之間的融合

    在現(xiàn)階段建筑設計中，將優(yōu)先采用符合低碳、節(jié)能、環(huán)保三方面的新技術、新材料、新設備、新工藝。這“四新”技術的應用，一方面是相關建筑設備生產(chǎn)企業(yè)進行技術更新?lián)Q代的良好機遇；另一方面也是促進整體中國建筑行業(yè)向前發(fā)展、支持科技成果轉(zhuǎn)化的新動力。根據(jù)廣東省新頒布的《廣東省促進科技成果轉(zhuǎn)化條例》（2017年3月1日起執(zhí)行）第八條指出，各級人民政府應當通過政府首購、訂購等政策措施，采購新技術、新工藝、新材料、新產(chǎn)品、新服務，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)領域，相關設備供應商應緊密圍繞低碳、節(jié)能、環(huán)保三大趨勢開展技術和產(chǎn)品創(chuàng)新，才能把握廣闊的市場商機。

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

    但另一方面，自動控制與暖通空調(diào)設計是兩個不同的技術范疇，由于現(xiàn)階段這兩大技術領域的跨界、融合還需要一個過程，因此在水泵變頻和風機變頻的實際應用中，仍然存在著設計層面和運行維護層面的一些問題。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不同的供應商所提供，對于暖通設計人員來說，有時可能并不真正了解變頻水泵是應該采用變頻專用電機，還是應該采用普通電機，而一旦選擇普通電機，就有可能會出現(xiàn)低頻率下運行時，電機發(fā)熱，從而導致其使用壽命減少的狀況。因此，在自控設備、儀表、裝置的選擇上，暖通工程師應積極向自控技術專家學習，同時也希望自控專業(yè)廠商可以多舉辦相關內(nèi)容的技術培訓和推廣活動，以促進暖通空調(diào)工程師對自動化先進技術知識的學習，不斷提高專業(yè)技能和暖通設計水平。

    綜上所述，建筑暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的開發(fā)，應以暖通設計為基礎，融合電氣化、自動化、智能化等多學科技術，根據(jù)建筑的功能特性和空調(diào)系統(tǒng)的運行狀態(tài)制定切實可行的節(jié)能方案；同時在實施過程中，應從設計、施工、驗收和運維等各環(huán)節(jié)真正把節(jié)能措施落到實處，讓暖通空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)揮出最大的節(jié)能效果。