温晓东
珠海市高新建设投资有限公司
摘要：随着经济发展，投资与设计理念不断创新进步，商用空调系统节能已成为公共建筑的基本要求。
关键词：节能；设备选型比对；降低标准煤能耗与电费支出
写字楼的总体布局及其建筑设计，近年来已有很大的变化，随着设计理念的创新，技术的发展进步，该类产品愈来愈人性化、生态化、智能化，且节能与环保要求正成为该类型建筑的基本要求。本文结合珠海国际科技大厦建设实例，对空调系统节能设计、设备选型等方面进行探讨。
1.工程简介
珠海国际科技大厦拟建成为一幢甲级生态型、环保节能、5A级的纯商务写字楼，整座大厦地面建筑为15层，总高度为65米左右，其中2个塔楼共用2层裙楼，总建筑面积约32000 m2，地上建筑面积23600 m2，地下室二层，面积8400 m2。其中空调系统采用可独立控制、独立计费的新型节能中央空调——水环热泵型空调机，使每一个办公单元都可以做到24小时办公。
2.设备的选型
根据珠海国际科技大厦前期定位生态、节能的要求，同时考虑到24小时办公需求，在各类中央空调设备的选择上，从适用性、经济性、能效比等几个方面需要多方比较。
商用中央空调机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、和节流膨胀阀四个基本部件组成，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统。在制冷系统中，压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用，蒸发器是输送冷量的设备，冷凝器是放出热量的设备，节流阀对制冷剂起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量（如下图）。
商用中央空调发展至今，主要分为三种系统，分别是变频一拖多机组（实际上是一台主机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。中央空调系统内是通过铜管连接，冷媒在室内直接蒸发带走热量，可是适时地满足室内冷、热负荷需求，而且各个单元可独立调节温度，控温精准又省电）、水系统（冷热水机组一般称为水系统中央空调，室内机一般称为风机盘管。水系统机组的输送介质通常为水或者乙二醇溶液，它通过室外主机产生出空调冷/热水，由管路系统输送至室内机，制冷介质再和空气热交换到温度调节的目的。水系统中央空调最大的特点就是舒适度高，而且室内布置灵活，独立调节性好，噪音小。）、风系统（风管式系统中央空调就是以空气作为输送介质，利用冷水机组集中制冷，将新风冷却或加热，而后与回风混合后，送入安装在室内各单元的风管（道）内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气）。通过以下比对，水源热泵式中央空调最为适合该大厦的建筑结构、投资比例、使用功能及节能要求。
中央空调系统比较
通过核算，珠海国际科技大厦水源热泵的总制冷量为4187KW，总耗功率为1000KW，能效比为4．18。若采用传统中央空调的总制冷量为4187KW，总耗功率为955KW，能效比为4．38。由于可以单台独立控制启停，水源热泵中央空调的主机在运行过程中会比传统中央空调更为省电。大厦每天运行时间为上午8时—下午18时，可以独立开启具有很高的灵活性，各个办公单元在下班时间或节假日需加班仍可开启空调主机，独立计费，不影响其它无需加班的办公单元。按全年300天运行计算，其中90%～100%负荷为50天；70%～90%负荷为75天；50%～70%负荷为75天；20%～50%负荷为30天、20%以下负荷为70天。
3.节能分析
3.1主机能耗对节能的影响
全年空调主机能耗对照表
比对说明：水源热泵机组年节电量为192．02-170．07=21．95万KWh。当空调负荷变化在80%以上、20%以下时传统的中央空调系统的能效比最低，能源的消耗（浪费）为最大，而水源热泵机组的原理是将空调能耗主机分配在各个办公单元上，独立控制启停，当任何办公单元工作人员离开，关闭主机其主要能耗就随之变零。而传统中央空调需在主机开启10分钟后才能把效率提高到正常水平，同样地，在主机关停时也需十分钟才能完成，并预热待机，这种过程会导致空调主机效率低，浪费非常大，而水源热泵机组就不会发生上述现象，且此部分的节能量并未计算在上述对比表单内。
3.2冷却系统设备减少对节能的影响
大厦采用水源热泵机组，与传统中央空调比较，省掉了空调系统冷冻水泵电机的能耗。冷冻水泵的功率为45KW×3台，扬程32m。
冷冻水泵电机能耗分析表
分析说明：冷冻水泵电机年节电量为32．86万KWh。
3.3冷却水系统对节能的影响
大厦中央空调冷却部分系由4台30千瓦冷却水泵（其中三用一备）和3台7.5千瓦水塔电机组成冷却系统，冷却水泵为并联管路，水泵电机为标准电动，采用了变频与直接启动方式，在系统工作时，水泵流量可随外界环境的温度变化而变化。因此，冷却水泵在工频运行的基础上，切入变频控制以区别高效、节能。而且能将水泵与水塔电机的开启实行联动，并接入了大厦的楼宇自控系统，实现手动、自动运程监控等功能。由于采用了变频器，其节能效果显著。
根据公式 △P=P0[1-（N1/N0）3]
△Q=Q0[1- N1/N0]
△P为降低了的电机功率 P0为原电动的消耗功率
△Q为减少了的流量 Q0为原水泵流量
N1为改变后的转变 N0为原水泵电机转速
水泵流量的减少与电机转速的减少一次方成正比，而功率的减少与转速的减少三次成正比。
通过测试，水泵的频率降低到43赫兹时，即降低了14%；转速也降低了14%，而功率：
△P=100[1-（?86/100）3]=36.4
得出水泵电机的功耗减少了36．4%
冷却系统能耗分析表
以上分析说明：冷冻水系统年节电量为27.39×36.4%=9．97万KWh
结论：
综合上述节能分析，独立讨论大厦空调系统通过设备选型比对，大厦空调系统年节能情况为：
（1）空调主机年节电量为：21.95万KWh
（2）空调冷冻水系统年节电量为：32.86万KWh
（3）空调冷却水系统年节电量为：9.97万KWh
以上（1）～（3）21.95+32.86+9.97=64.78KWh
折算为标准煤：64.78×4.04=261.71吨标准煤，即每年空调系统可节省261.71吨标准煤能源。
折算为人民币：64.78×0.9385=60.80万元，即每年业主单空调系统可节约电费支出60.80万元。
综上分析：随着我国经济建设的发展，越来越多的大型公共建筑投入建设使用，投资与设计理念不断创新进步，空调系统节能也日益引起大家的重视，如何做好这项工作成为许多建设者必须面对的挑战，在此抛砖引玉，仅供大家参考。
参考文献：
[1]《珠海市写字楼市场调研报告》
[2]《珠海市写字楼市场调查研究报告》
[3]《珠海工程造价信息》
[4]《房地产开发项目经济评价方法》
[5]《建设项目经济评估方法与参数》（第三版征求意见稿）
论文作者:温晓东
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/10
标签：水泵论文; 中央空调论文; 节能论文; 空调系统论文; 电机论文; 珠海论文; 系统论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;