辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)運行控制策略優(yōu)化研究

許國強，郭 初，田彩霞

(廣東省建科建筑設(shè)計院有限公司，廣州 510500)

1 引言

近年來，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的應用越來越廣泛。根據(jù)《暖通空調(diào)資訊》2017年度中央空調(diào)行業(yè)研究報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(見圖1、圖2)，多聯(lián)機空調(diào)已占中央空調(diào)領(lǐng)域的半壁江山[1]：2017年多聯(lián)機銷售市場占有率約51.5%，同比增長28%。

然而，盡管多聯(lián)機空調(diào)應用越來越廣泛，盡管多聯(lián)機空調(diào)自帶控制系統(tǒng)具有強大的功能，但是，一方面由于絕大部分設(shè)計圖紙沒有多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)定說明，一方面由于多聯(lián)機空調(diào)設(shè)備供應商和承建商基本不會根據(jù)項目功能特點及業(yè)主使用要求自行為業(yè)主進行合理的控制模式的設(shè)定，因此目前已運行的多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)不能充分利用多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)已有的功能，以致在運行過程中造成能源的浪費，空調(diào)效果不理想，不符合建筑節(jié)能和綠色運行的要求。

本文以辦公建筑為例，通過項目調(diào)研，歸納多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)運行存在的問題；通過分析多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)功能，結(jié)合辦公建筑功能和業(yè)主管理要求，提出多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，以利辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行和空調(diào)效果提升。

圖1 2017年中央空調(diào)九大類產(chǎn)品占有率

2 辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)運行普遍存在的問題

(1)沒有室內(nèi)溫度設(shè)定：大開間辦公室室內(nèi)機沒有室內(nèi)溫度設(shè)定限制，室內(nèi)溫度隨意調(diào)整，于是辦公室會出現(xiàn)一些人感覺溫度過高，一些人又使用紙張封貼風口的奇怪現(xiàn)象，室內(nèi)溫度難同時滿足大多數(shù)人需要，空調(diào)效果欠佳。

(2)大堂、過廳、走道空調(diào)溫度現(xiàn)場隨意調(diào)整：導致夏季溫度過低，而靠近外區(qū)的空調(diào)風口經(jīng)常結(jié)露滴水；冬季溫度過高，相對濕度小，室內(nèi)非常干燥。結(jié)果是空調(diào)效果差，又增大空調(diào)運行費用。

圖2 2017年中央空調(diào)九大類產(chǎn)品增長率

(3)沒有日程開關(guān)設(shè)定：大開間辦公室人員下班，經(jīng)常忘記關(guān)閉空調(diào)室內(nèi)機，一些辦公建筑空調(diào)室內(nèi)外機組處在二十四小時開機狀態(tài)，耗費能源。

(4)沒有分區(qū)管理設(shè)定：加班時段，沒有關(guān)閉大堂、過廳、走道、衛(wèi)生間等非直接辦公場所空調(diào)室內(nèi)機；加班時段，這些場所過往人員極少，浪費空調(diào)能效。

(5)辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)運行調(diào)研：

本課題組調(diào)研了各類采用多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑，現(xiàn)以有代表性的4棟為例，分析辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)功能應用情況。4棟建筑性質(zhì)和空調(diào)系統(tǒng)控制功能設(shè)定情況如表1所示。

表1 調(diào)研項目多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)控制功能設(shè)定情況

根據(jù)表1所示調(diào)研結(jié)果，此4棟多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑都沒有充分運用控制系統(tǒng)的節(jié)能控制功能，兩棟建筑沒有空調(diào)室內(nèi)機計費系統(tǒng)，導致各用能單位不關(guān)注節(jié)能；3棟建筑都沒有根據(jù)季節(jié)、時段等來設(shè)置自動啟停時間，是通過人工控制來實現(xiàn)啟停；4棟建筑都沒有設(shè)置室內(nèi)空調(diào)溫度限制，導致過冷過熱，浪費能源；4棟建筑都沒有分區(qū)控制，無論上班時間還是加班時間，都是手動隨意開停?？梢姸嗦?lián)機空調(diào)系統(tǒng)在使用中沒有充分利用自帶控制系統(tǒng)功能提升空調(diào)效果和節(jié)能運行。

3 辦公建筑空調(diào)使用特點

(1)上班時間空調(diào)相對集中使用，下班后和節(jié)假日普遍存在加班現(xiàn)象，但加班區(qū)域、加班時段無法確定，因此空調(diào)使用具有不確定性。

(2)大部分以大開間辦公室為主，小單間辦公室所占面積比例較少，大開間辦公室與小開間辦公室空調(diào)控制方式應不同。

(3)走道、大堂、過廳、衛(wèi)生間等非直接辦公場所約占辦公樓層總建筑面積的20～30%，合理控制非直接辦公場所空調(diào)使用時間，有利節(jié)省空調(diào)能耗。

(4)不同功能場所，室內(nèi)空調(diào)溫度要求不同。

4 多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)基本功能

(1)開停靈活：

只要室外機接通電源，任一臺室內(nèi)機開啟，室外機自動開啟；所有室內(nèi)機關(guān)閉后，室外機才關(guān)閉。

(2)節(jié)能運行：

室外機根據(jù)室內(nèi)機負荷需要自動調(diào)節(jié)能量輸出。

(3)日程設(shè)定：

通過設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)的啟停時間，使空調(diào)系統(tǒng)全年自動運行，即自控系統(tǒng)可以按季節(jié)、分時段、節(jié)假日等模式啟停設(shè)定。

(4)溫度設(shè)定：

控制系統(tǒng)可以按季節(jié)設(shè)定室內(nèi)空調(diào)溫度，避免室內(nèi)溫度過低、過高造成能源浪費。

(5)分區(qū)管理：

辦公建筑分為辦公區(qū)、會議室和大堂、過廳、走道、電梯廳、衛(wèi)生間等公共區(qū)域，不同區(qū)域的溫度和啟停時間均可通過控制系統(tǒng)設(shè)定。

(6)空調(diào)能耗計費系統(tǒng)：

選配配置計費系統(tǒng)，能夠計算每臺室內(nèi)機應負擔的空調(diào)室外機用電費。

(7)集中控制、區(qū)域集中控制：

配置集中控制器或區(qū)域集中控制器的控制系統(tǒng)，可以遠程設(shè)定開停、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度等功能，而且可以選擇設(shè)定集中控制優(yōu)先或現(xiàn)場線控器、遙控器優(yōu)先不同模式。

5 辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制策略

通過調(diào)研分析，根據(jù)辦公建筑使用要求和多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)已有的功能，提出辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)運行優(yōu)化控制策略，以期在一定程度上指導設(shè)計圖紙中多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)定說明的編寫，并有助于多聯(lián)機空調(diào)設(shè)備供應商和承建商根據(jù)項目和業(yè)主需要合理設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)控制模式，以利提升空調(diào)效果和節(jié)能運行。

(1)配置集中控制系統(tǒng)：

建議有一定規(guī)模的項目配置集中控制器或區(qū)域集中控制器，方便承建商、物業(yè)管理根據(jù)項目和業(yè)主需要合理設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)控制模式。

(2)室內(nèi)空調(diào)溫度優(yōu)化設(shè)定：

根據(jù)不同室內(nèi)場所熱舒適度[2]要求和節(jié)能需要[3]，優(yōu)化設(shè)定室內(nèi)空調(diào)溫度如表2所示。

表2 室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定情況

(3)日程開停管理優(yōu)化設(shè)定：

設(shè)置多聯(lián)機空調(diào)的辦公建筑，每層有幾十到上百臺室內(nèi)機，一棟建筑往往有幾百到幾千臺室內(nèi)機，每個系統(tǒng)只要有一臺室內(nèi)機開啟，系統(tǒng)所屬室外機就處在開啟狀態(tài)，如果只依靠人工手動關(guān)閉室內(nèi)機，下班時和加班結(jié)束時無法做到人走關(guān)機，因此，人員離開后有些系統(tǒng)一直處在“開-停-開”狀態(tài)，造成很大的空調(diào)用電浪費；同時，下班后可能有些辦公區(qū)域需要加班，也不能通過控制系統(tǒng)定時關(guān)機，影響正常加班。因此，應利用控制系統(tǒng)，根據(jù)可能的加班情況，設(shè)置多次關(guān)機設(shè)定，避免系統(tǒng)24小時無效運行。

(4)分區(qū)管理優(yōu)化設(shè)定：

正式上班時間，人員進出、交往頻繁，為避免進出辦公區(qū)域溫差過大，大堂、過廳、走道、電梯廳等公共區(qū)域應開啟空調(diào)；下班后，盡管會有小部分辦公室加班，但大堂、過廳、走道、電梯廳等公共區(qū)域人員極少，這些公共區(qū)域空調(diào)應由集中控制系統(tǒng)關(guān)閉，現(xiàn)場遙控器和線控器不能開啟。表3為空調(diào)室內(nèi)機日程管理設(shè)定和分區(qū)管理設(shè)定情況。

通過日程設(shè)定和分區(qū)設(shè)定，既保證上班時段各區(qū)域空調(diào)正常使用，也保證加班時段合理使用空調(diào)，又盡可能避免無人區(qū)域空調(diào)無效運行。

調(diào)研項目A在日程設(shè)定前，深夜經(jīng)常會聽到室外機頻繁起動-停機聲音，設(shè)定后，這種現(xiàn)象基本消失。

6 采用優(yōu)化控制策略后節(jié)能效果測算

6.1 室內(nèi)空調(diào)溫度優(yōu)化設(shè)定節(jié)能測算

通過項目實例計算，室內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度每提高1℃，不同項目空調(diào)冷負荷減小約3.5%～4.83%，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)相應節(jié)能3.5%～4.83%。通過項目實例調(diào)研、跟蹤，沒有設(shè)置溫度設(shè)定的辦公建筑，手動開機時，很多人習慣把溫度設(shè)定在20～23℃(夏季)，以為這樣可以快速降低室內(nèi)溫度，而當室內(nèi)溫度降至合理范圍后，一般很少有人再次把空調(diào)溫度調(diào)整至設(shè)計溫度25～26℃，導致空調(diào)使用既不舒適，更增大能耗。因此，通過溫度設(shè)定，如把室內(nèi)平均空調(diào)溫度提高2℃，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)能7%～9.66%左右。

6.2 分區(qū)管理優(yōu)化設(shè)定節(jié)能測算

根據(jù)項目調(diào)研，沒有設(shè)置分區(qū)管理設(shè)定的辦公建筑，下班后大堂、過廳、走道、電梯廳、衛(wèi)生間等公共區(qū)域空調(diào)與加班辦公區(qū)域空調(diào)同時運行，每天多運行6小時。通過項目實例計算，大堂、過廳、走道、電梯廳、衛(wèi)生間等公共區(qū)域空調(diào)面積約占辦公樓層空調(diào)面積的25%，公共區(qū)域單位空調(diào)面積冷負荷約為辦公區(qū)域單位空調(diào)面積冷負荷的55%，設(shè)置分區(qū)管理的辦公建筑，公共區(qū)域空調(diào)運行時間可減少6小時(上班8∶30～17∶30，加班17∶30～23∶30)，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)能6.2%左右。

6.3 日程管理優(yōu)化設(shè)定節(jié)能測算

通過項目實例調(diào)研、觀察、跟蹤，沒有設(shè)置日程管理設(shè)定的辦公建筑，項目投入使用后的頭一、二年，依靠手動開?？照{(diào)的系統(tǒng)，下班或加班后離開辦公室能自覺關(guān)?？照{(diào)的不足70%(指大開間辦公區(qū)域)，項目運行二年以后的下班或加班后離開辦公室不能自覺關(guān)?？照{(diào)的仍有20%～30%，空調(diào)系統(tǒng)增加了很多無效運行時間，造成能耗浪費。因此，日程管理優(yōu)化設(shè)定，節(jié)能空間也很大。

7 結(jié)論

目前已運行但沒有合理設(shè)置控制系統(tǒng)的辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)項目功能和物業(yè)管理要求，通過優(yōu)化多聯(lián)機空調(diào)控制策略，可以提升空調(diào)效果，并有較大的節(jié)能空間。

新建成的辦公建筑多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計階段，設(shè)計圖紙應提供多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)定說明；調(diào)試階段，應根據(jù)項目功能和物業(yè)管理要求，合理設(shè)定多聯(lián)機空調(diào)控制策略，并在運行一定時間后，根據(jù)實際運行情況調(diào)整控制策略，充分利用多聯(lián)機空調(diào)控制系統(tǒng)強大功能，在保證空調(diào)效果的前提下，節(jié)省空調(diào)運行能耗。

參考文獻：

[1] 暖通空調(diào)資訊《2017年度中國中央空調(diào)行業(yè)研究報告》[S].

[2] 《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012[S].

[3] 《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2015[S].