关于暖通空调系统节能问题的研究
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内容摘要：本文主要对某家居商场中的暖通空调系统节能问题进行分析与阐述，对水蓄冷空调运行方式及经济性等问题进行一定的研究。
关键词：暖通空调； 水蓄冷； 节能
空调冷源蓄冷是为了错开用电峰谷期的一种全新节能技术，蓄冷形式可分为水蓄冷和冰蓄冷。当前我国应用的蓄冷空调中，冰蓄冷的工程实践比较多，这种方式单位体积的蓄冷量大、占地面积小，但是冰蓄冷的前期投资大、控制要求高，一般应用于大中型工程或者建设单位对投资不敏感的工程中；水蓄冷方式的单位体积蓄冷量小，但是前期投资少、控制要求低，适用于中小型或者有蓄水池的工程中，本文将结合具体工程进行分析与阐述。
工程概述
本项目位于成都高新区欧洲城板块，属于外商独资的家居商场，商场东西向最宽处为275米，南北方向为225米；总用地面积56855.85平方米，建设用地面积45596.57平方米，总建筑面积为43486平方米，主体建筑包括一层停车场、二层及三层商场。建筑总高18.8米，建筑覆盖率小于37.5％。建筑物四周设消防道路环通。本项目的机电设备集中在一层的半地下室内。商场主要进入口位于北侧和东侧之道路；商场的南侧、北侧和西侧均有绿化带环绕。
从建筑的整体设计而言，必须设置消防水池，但是利用效率较低，为了充分提高消防水池的利用率，减少不必要的浪费，因此考虑采用水蓄冷方案，利用消防水池做蓄冷水池，即使发生火灾险情消防水池仍然可以发挥本身作用，主要具备如下优势：
减少高峰时间的用电量，确保电网在高峰期安全运行；
以错峰用电方式，将高峰时期的用电负荷转向低谷期，平衡电网负荷量，有效提高发供电设备的使用效率，减少资金投入，优化电力资源配置；
通过错峰用电，实现了节约能源、降低成本目标，保证经济效益与社会效益。
根据国家提倡的错时用电政策，成都峰平谷电价差异比较大，这样通过夜间机组设备的运行，将冷量集中储藏在消防水池内的消防用水中，通过实际监测及用电记录和实际的每月电费支出情况，实际每天的用电费用节约近万元，
2、冷蓄水池中的接管方法
水蓄能技术主要应用水的物理特性，在标准大气压下，4℃的水温密度最大，为1000kg/m3。随着水温的增高，水的密度也会不断减小，在没有外力干扰的情况下，就会产生冷水在下、热水在上的自然分层状态。但是当水温控制在4℃以下时，物理性质又产生了非规律性的变化，随着水温的降低，水的密度也在减小，由于蓄冷水温可利用的下限是4℃，一般水蓄冷温度在4-14℃范围内。
根据设计说明和图纸，本项目的暖通工程耗冷量为4500KW,采用了2台特灵品牌的C056H25GXGCEDEN型号的离心式冷水机组实现对整个空调系统的供冷，上述2台设备全部安装在半地下室设备机房内。2台马利SL-600L*2*1型冷却塔安装于商场北侧的屋面。在本项目的暖通工程水系统中的管道全部为无缝钢管二次镀锌，卡箍式连接工艺，主管的规格有480mm、426mm、350mm、300mm，支管规格125mm,100mm,,管道室外部分用5CM厚的橡塑保温，外包2.5mm铝板保护，室内部分用5CM厚橡塑保温。本系统设冷冻水循环泵3台，夜间冷冻水循环泵2台，冷却水循环泵3台，热水循环泵3台，补水泵2台，所有水泵全部安装在半地下室水泵房内。空调水系统为一次泵变流量系统，采用两管制、异程式系统，系统采用膨胀水箱定压，膨胀水箱设置在屋顶上。
在暖通工程的空调水系统管道中设有电动比例调节阀受BA系统控制。制冷系统总管上设有电磁式流量计及供回水温度传感器，通过实时计算耗冷量确定冷水机组的运行台数实现台数控制。在冷冻水供/回主管上安装压差测量控制装置，当冷冻系统负荷变化而令供回水系统的水压变动，感应器将会操控设在系统上的电动两通调节阀，旁通系统水流以达到供回水系统压力平衡。
3、水蓄冷系统的运行方式
本项目商场营业时间为10：00～21：00，商场开始营运后，其主要的能耗集中在中央空调系统，商场空调系统有两台离心式冷水机组，配置冷冻水泵冷却水泵冷却塔，该商场的地下消防水池的容积为1100m3，总共分为五仓，每仓都通过出水管与消防系统吸水母管相连通，利用不同运行模式的变化来控制水流的方向。商业及办公用房均设单风道全空气空调系统，采用组合式空调机组(双风机)，气流组织为上供上回方式，送、回风消声静压箱内贴消声材料。组合式空调机组的品牌为开利，共计14台，安装于商场屋面。
3.1蓄冷
在夜间用电的低谷时期，视消防水池中的初始水温高低情况，开启一台或两台离心式机组，及相应的冷冻水循坏水泵，对整个消防水池中的水进行循环制冷，。在蓄冷的过程中，消防池中每个分仓中的水通过循坏水泵的循坏运行，充分混合，当消防水池中的水温达到设定的温度时，通过水池中的温度监控将信号反馈到BA控制系统，通过BA系统的设定，关闭离心式制冷机组，完成水池蓄冷，同时蓄冷工作结束。储存的冷量可供第二天商场营业期间（也即用电高峰期）的供冷运行需求。
3.2放冷
放冷主要分为四种工况：一是离心式水冷机组的单独供冷，离心式冷水机按照常规空调的运行方式工作；二是蓄冷水池单独供冷，在空调正常使用季节，白天供冷时，离心式水冷机组不必开启，而是释放消防池中夜间储存的冷量即可；三是离心式冷水机组和蓄冷水的联合应用，主要在空调用电的高峰期，白天供冷时应用以上两种情况相结合；四是离心式冷水机组实现蓄冷的同时，也会向空调的末端供应空调冷冻水。
3.3室内温度与湿度的控制
室内温度及湿度的控制主要通过以下方式来实现：（1）由室内干球温度控制表冷段(加热段)管道上的电动调节阀，调节冷(热)水量，当温度高时，阀门开大(关小)，反之关小(开大)；或由室内干球温度控制风机转速，调节系统风量，以满足室内温度要求；风量调节优先。(2) 由室内相对湿度控制表冷段管道上的电动调节阀，调节冷水量；相对湿度高时，加大冷水量，相对湿度低时，减小冷水量或加大加湿器的加湿量，以满足室内相对湿度要求，温度控制优先。
4、结论与建议
通过消防水池作为蓄冷水池是一种较为经济的方案，主要得益于峰谷电价差、水池大小、空调运行时间等。
峰谷电价差是影响本项目空调系统节能的主要因素，如果某些地区的峰谷电价差较小，那么以这种方法的运行费用差比较小，甚至会高于常规空调系统，应根据实际情况进行选择。
在这种水蓄冷方案的实施过程中，还应考虑水系统开放式的特点，如果水池和楼层的落差过大，可能带来更多的水泵电耗，应综合考虑运行的经济可信性，尽量降低运行费用。
在工程实际运行中，还应注重保养水池，如在水池中加药、采用软化水、减少水和空气的接触，减少水中的氧含量、防止藻类滋生等。
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