公共建筑風冷熱泵空調系統運行調試及能耗分析

趙亮 王進軍

摘? ? 要：本文結合某匯金商務中心寫字樓的風冷熱泵空調系統安裝工程實際案例，簡單介紹了風冷熱泵機組的特點和原理以及安裝中的注意事項，并闡述了風冷熱泵空調系統安裝完成后進行功能調試及對運行性能的測試。通過對空調系統的運行能耗分析，使得風冷熱泵空調系統能得到更好的推廣和應用，為以后類似空調系統工程項目實施提供了寶貴的借鑒作用。

關鍵詞：風冷熱泵;空調系統;運行調試;能耗

1? 引言

隨著我國經濟迅猛發展，基礎設施建設不斷地完善，空調系統在公共建筑物中得到廣泛運用。其中在公共建筑中以空氣-水熱泵機組，即作為空調系統的冷熱源風冷熱泵機組占據著市場很大份額，容易安裝、運行成本低廉、突出的節能效果、穩定的性能、節省空間是風冷熱泵空調系統的優點[1]。能制熱又能制冷的高效空調系統是風冷熱泵的優勢，所以它也是一些建筑工程廣泛使用的空調系統之一。因此在不同類型的建筑工程中很多的開發商企業采用風冷熱泵作為建筑的冷熱源。但是對于施工者來說，在施工完成后采用該空調系統設備時，必須進行首次設備調試以及試運行，了解空調系統運行能耗情況，以便進行技術經濟分析[2]。本文通過某商務中心寫字樓空調系統施工安裝為例，開展系統運行測試和調試的分析，查明當前空調系統實際使用中存在的弊端，就此提出對應的解決方案[3]。所以，對風冷熱泵空調系統的安裝和調試分析的研究發揮了很大作用。

2? 工程概況

該工程位于江蘇省張家港市，東至規劃道路，南至人民東路，西至東苑路，北至長涇路。共計22層，1層地下，21層地上，約36000m2的建筑面積，總用地面積74536 m2。建筑物內部包括：-1層停車場，1層為大堂，2～11層主要用于辦公，會議室、休息室、接待室、辦公室、衛生間等是每層都設有的，酒店位于12～21層。本工程提供冷、熱源主機采用了20臺風冷熱泵機組，130kW是每臺機組的制冷量，141kW是其制熱量。7℃為空調系統夏季供水溫度，12℃為其回水溫度;40℃是其冬季供水溫度，45℃是其回水溫度。擁有獨立空調系統的分別是1層、5～9層、10～16層、17～21層，風機盤管和新風系統是其末端采用的，室外機均安裝于裙房屋面處。

3? 風冷熱泵空調系統原理

本風冷熱泵空調系統由風冷熱泵機組、循環水泵、水箱、定壓補水裝置、循環水泵、循環軟管、過濾器、輔助電加熱、過濾器、回水裝置、排水閥、及末端空調器等組成，如圖1所示。

4? 空調系統參數介紹

對該建筑室內面積的數據參考依據是《公共建筑節能設計標準》GB 50189—2005;GB 50019—2003《采暖通風與空氣調節設計手冊》;GB 50016—2006，《建筑設計防火規范》為減少設備不必要閑置，從節能、實用性、投資、安裝費用、維護費用、及運行費用等綜合因素考慮[4]。對本工程空調系統參數配置選用如下表所示。

5? 調試前的準備工作

（1）為了使調試工作順利完成，開始調試前都要進行大量的準備工作。調試前必須充分準備好所需要的測量儀器及工具，比如：壓力表、紅外溫度計、風速儀等。

（2）檢查所有樓層的室內風機盤管接線是否正確，風機盤管進出風口的閥門是否處于打開狀態。

（3）檢查系統管路、補水管路是否正確安裝，以及各系統管路之間的閥門是否全部開啟。

（4）驗證配電系統中提供的電源是否符合每個電源裝置的銘牌上的要求。

（5）主機系統開發運行后，檢查所有工作后，關閉電源，然后打開空調系統上控制面板電源，實現調試。

6? 空調調試內容

對整個空調系統的風冷熱泵機組、循環水泵、定壓補水裝置、風機盤管、新風機系統運行情況及可能出現的故障進行排除、以及對系統各參數進行測定。此次調試開始時間為2019年8月10日9：00，結束于2019年8月12日17：00。

6.1? 風冷熱泵機組

20臺風冷熱泵機組全部啟動后工作正常，模塊入口壓力為0.4 MPa，無出現異常噪音等現象。啟動后設定13℃為出水溫度，出水溫度在主機工作約一小時后達到設定溫度。此時，部分主機運行自動停止（主機達到設定溫度時自動關機，達到節能效果），持續到11點，水系統供水管道溫度保持在11℃～13℃之間。在此期間，2～7號機組發出警報，提示水流不足。經過多次仔細檢查，發現沒有完全打開機組入口閥門，警報在閥門完全打開10min后解除。11點20分時，主機溫度設定為圖中設計的7℃，即出水溫度，自動停機部分的主機依次自動啟動，主機出水溫度需要50分鐘可達到設定值。此后，主機運行狀態保持正常，無其他異常現象。風冷模塊機組電纜：以33℃為外部溫度，在30min的通電和運行后，測量電纜溫度為40℃，電纜沒有出現過熱現象，390 V為配電柜電壓，在此電壓范圍內，主機工作正常。主機電纜在此后工作一切正常。

6.2? 水循環泵

系統中采用17臺水循環泵，其中2臺一用一備用，15臺兩用一備。11臺水循環泵運行，系統正常工作，沒有出現任何異常噪音，水循環泵輸入壓力為0.2MPa，輸出壓力為0.5MPa，在正常工作范圍內運行。水循環泵電纜外部溫度達到35℃，啟動運行30分鐘后測量電纜溫度43℃，電纜無過熱現象，配電柜電流20 A，電壓385 V，工作狀態正常。

6.3? 定壓補水裝置

定壓補水裝置設定為自動補水狀態，設定壓力為0.5MPa～0.6 MPa系統壓力低于0.5MPa自動開啟，補水到達0.6MPa自動關閉。運行期間，6層1～6軸出現大量氣堵現象，排氣時補水裝置壓力下降到0.5MPa時，該裝置自動開啟補水，到達0.6MPa自動關閉。自動定壓補水裝置工作狀態正常。

6.4? 風機盤管

風機盤管在主機開機前全部開啟，經測量，風量、風速正常，室溫在29℃～32℃范圍內，主機開機2小時后，多數房間溫度達到27℃～29℃，此時8層所有房間溫度均無明顯變化，經過反復檢查發現北部空調立管系統出現大量氣堵現象，導致8層冷凍水主管道冷凍水不循環，從而使此部分區域房間空調不制冷，立即組織在8層北部立管最高處及8層水平主管最高處打開排氣閥排氣，管道排氣完畢時，此部分區域房間溫度明顯變化，1小時后，房間溫度達到25℃～28℃。其他少數達不到設計要求溫度的房間，在風機盤管出水口處排氣后，均能達到設計溫度的初始溫度，1～9層風機盤管制冷房間，溫度到達23℃～24℃，符合系統標準要求。

6.5? 新風處理機組

所有新風機組全部開啟后，3層新風機組出現走廊出風口散流器處噪音過大問題，經檢查，發現該系統其它出風口風閥未打開造成走廊出風口風量過大，使用風速儀檢測風速達不到系統規定要求，導致噪音問題，經開啟其他風閥調節平衡后，該問題消除。其他樓層新風機組均能正常運行。

7? 空調系統運行能耗及費用計算

風冷熱泵空調系統在全年正常工作狀態下，每年的11月至次年的2月大約90天為冬季供暖季節，需要輔助電加熱天數為30天，空調系統負荷80%計算;6月至9月大約90天為夏季制冷季節，空調系統負荷70%計算;冬夏兩季每天各運行10小時，電費均按0.5元/kWh計算。

7.1? 夏季能耗及費用

設備配電功率：風冷熱泵機組38.8kW/臺×20，循環水泵5.5kW/臺×5、18.5kW/臺×6，定壓補水裝0.37kW/臺×5、0.55kW/臺×1，暗裝風機盤管0.2kW/臺×496，吊頂式新風0.7kW/臺×1。

配電總功率=

38.8×20+5.5×5+18.5×6+0.37×5+0.55×1+0.2×250+0.7×20=980kW

總耗電量=980×90×10×70%=617400kWh

總運行費用=617400×0.5=308700元

平均每平米運行費用=442512÷36000=8.575元/m2

7.2? 冬季能耗及費用

設備配電功率：輔助電加熱器130kW/臺×5，其他配電功率數均于夏季相同。

配電總功率=980+650=1630kW

總耗電量=（980×60×10+1630×30×10）×80%=1077000kWh

總運行費用=1077000×0.5=538500元

平均每平米運行費用=651660÷36000=14.96元/m2

綜上兩季能耗及費用分析可得，全年總耗電量為1694400 kWh，總運行費用為84.72萬元，平均每平米總運行費用為23.5元/m2。

8? 結論

本文通過采用風冷熱泵空調系統在該公共建筑中成功安裝的案例，分析了風冷熱泵系統的特點、調試試運行遇到的問題、解決故障的方法并對空調系統進行能耗計算，得出夏冬兩季和全年空調系統運行的總耗電量、總運行費用和平均每平米運行費用，提供一定的借鑒和參考，有助于今后該項技術人員更好的開展工作。

參考文獻：

[1] 王戰兵，劉麗孺，王璋元等.以風冷熱泵熱水機組為熱源的集中空調系統運行能耗的e-p分析法的建立[J].廣東工業大學學報，2016，33（6）：53～56.

[2] 江曉雷，肖艷紫，張昌.風冷熱泵空調機組全年能耗計算分析[J].建筑熱能通風空調，2013（1）：60～62.

[3] 韓星，馬克華，董怡平等.采用風冷熱泵的辦公建筑空調系統診斷和節能措施分析[Z]. 上海：2009387～395.

[4] GB 50189—2015.公共建筑節能設計標準[S].

作者簡介：

趙亮（1990—）男，江蘇南京人，本科，工程師，主要從事機電設備安裝工程方面的工作。