淺談東環(huán)廣場空調(diào)自動控制系統(tǒng)
摘要：本文結(jié)合“東環(huán)廣場空調(diào)自動化控制系統(tǒng)”這一工程實例，介紹了東環(huán)廣場空調(diào)系統(tǒng)自動化建設(shè)的三個階段，通過一系列改造，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的自動化、精準化運行，保證了租戶正常的工作生活秩序和舒適、潔凈的生活工作環(huán)境。論證了將先進的設(shè)備管理技術(shù)及高科技運用到設(shè)備管理中，使得物業(yè)設(shè)備管理從勞動密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，在物業(yè)管理的發(fā)展中的重要作用。
關(guān)鍵詞：智能、自動、節(jié)能、安全。
東環(huán)廣場物業(yè)管理簡介
東環(huán)廣場建于1998年，位于東中街9號，屬于繁華的東直門商圈，由兩座公寓樓、兩座寫字樓、大型商業(yè)區(qū)域及與各個部分連通的娛樂層組成，總建筑面積189, 000平方米，其中寫字樓部分的面積為42,000多平方米，商業(yè)、餐飲、娛樂部分面積為54,000平方米，公寓部分面積為63,000平方米，地下車庫及設(shè)備用房30,000平方米。
東環(huán)廣場空調(diào)（供熱）系統(tǒng)簡介及現(xiàn)狀
東環(huán)廣場地下一層南端和北端各設(shè)一座制冷機房，每座機房有2臺900冷噸和一臺350冷噸的約克冷水機組，以電為能源提供冷凍水，供應(yīng)寫字樓和商業(yè)區(qū)的空調(diào)機組及新風機組。商場、辦公樓、餐飲和娛樂的采用全空氣空調(diào)方式，局部采用風機盤管加新風空調(diào)方式。
空調(diào)系統(tǒng)存在的問題有以下三點：
一、風平衡失調(diào)。東環(huán)廣場的空調(diào)末端采用的是集中式空調(diào)機組，標準層每層2臺組合式空調(diào)機負責外區(qū)的供冷和供熱，1臺組合式空調(diào)機組負責內(nèi)區(qū)的供冷和供熱，每臺組合式空調(diào)機組都有高低兩速。近幾年因為分割出租的原因，這種高低速運行的風機，風平衡越來越難調(diào)節(jié)，采用低速運行時，不能滿足末端用戶，采用高速運行時，始端用戶會感覺過冷或過熱。
二、運行效率低。東環(huán)廣場有南北兩個制冷機房和87臺集中式空調(diào)機組。改造前，南北各有1個運行班組，負責空調(diào)冷熱源和末端空調(diào)機組的運行。因為設(shè)備眾多，運行人員在本地按順序?qū)φ麄€空調(diào)系統(tǒng)完成開關(guān)機就需要4個小時，這種狀況造成的后果是運行人員工作量大和空調(diào)機組無效運行時間較長，從而降低了空調(diào)的運行效率。下圖能清晰地看到南北兩個空調(diào)系統(tǒng)的分布情況。
三、智能化程度低。因為東環(huán)廣場的空調(diào)系統(tǒng)完全依靠人力進行操作，存在以下問題：（1）當室內(nèi)溫度達到設(shè)計值時，風量仍保持恒定，宜造成室內(nèi)溫度過低；（2）室外環(huán)境發(fā)生變化時，制冷機組出水溫度難以及時調(diào)整。冷水機組的運行臺數(shù)也不能得到有效控制，造成室內(nèi)溫度過高或過低；（3）當空氣濕度加大時，冷水機組不能及時調(diào)整出水溫度，造成室內(nèi)悶熱。（4）冷卻水溫度不能有效控制，致使冷水機組效率下降。
針對以上問題，為了改善空調(diào)系統(tǒng)的運行狀況 ，東環(huán)廣場從2015年起，開始了對空調(diào)系統(tǒng)的一系列改造，改造的內(nèi)容有：1、末端空調(diào)機組的改造；2、控制方式的改造，改本地控制為集中控制；3、智能化改造，由人工操作改為自動化運行；這些改造主要分三個階段進行。
第一階段是對空調(diào)末端的改造。針對風平衡失調(diào)的問題，在空調(diào)機組風機上加裝變頻器，使空調(diào)機組風機的運行不再局限于高低兩速，風量和風壓可以無級調(diào)節(jié)。同時，為了調(diào)節(jié)的方便，將空調(diào)機組每個分區(qū)的風閥都改為了電動閥。在空調(diào)機組的進出口安裝了溫度傳感器。通過第一階段的改造，解決了風量失衡的問題，也方便了對風量進行調(diào)節(jié)，改造后的空調(diào)機組狀況如下圖：
第二階段是對整個空調(diào)系統(tǒng)控制方式的改造。改造的重點是在冷熱源系統(tǒng)上加裝各類傳感器（主要有溫度、壓力、壓差、流量等），并將冷熱源設(shè)備和末端機組的控制集中到一個值班室，實現(xiàn)所有空調(diào)設(shè)備的遠程控制。因為加裝了大量傳感器，設(shè)備的運行狀態(tài)在集中控制屏上能直觀的看到，從而減少了遠程操作的盲目性。通過控制方式的改造，運行人員的工作量大大減少了，也實現(xiàn)了一定程度的節(jié)能。下圖是制冷系統(tǒng)運行的畫面，在控制屏上點擊任一臺設(shè)備，可以對設(shè)備進行操作。
第三階段是整個智能化的重點，是在前兩步改造的基礎(chǔ)上，通過在客戶區(qū)域安裝五合一空氣質(zhì)量檢測儀，在戶外安裝氣象站，對軟件進行編程，使室內(nèi)空氣參數(shù)對末端空調(diào)機組和冷熱源相關(guān)聯(lián)，自動調(diào)節(jié)末端空調(diào)機組和制冷機組。具體有以下功能：（1）對制冷（制熱）設(shè)備機組運行采取群控方式，并根據(jù)系統(tǒng)負荷的變化合理調(diào)配機組運行臺數(shù)；（2）制冷機組的出水溫度根據(jù)室外氣象參數(shù)和除濕負荷的變化進行設(shè)定；（3）空調(diào)系統(tǒng)的開關(guān)機時間根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空氣參數(shù)進行設(shè)定。通過這一階段的改造，最終實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的智能化運行。下圖是五合一空氣質(zhì)量檢測儀的平面分布圖：
通過以上三個階段的建設(shè)，東環(huán)廣場的空調(diào)系統(tǒng)從今年5月份開始了自動化運行。目前，這套系統(tǒng)已經(jīng)運行了3個月，運行情況平穩(wěn)，從這3個月的運行情況來看，驗證了空調(diào)自動控制系統(tǒng)的以下特點：
1、自動化運行，無人值守是東環(huán)廣場空調(diào)自動化系統(tǒng)的特點。因為空調(diào)冷（熱）源和末端空調(diào)機組安裝了大量的溫度、濕度、流量、壓力傳感器和電流、電壓監(jiān)測器。這些傳感器無時無刻不在監(jiān)控著環(huán)境情況和設(shè)備的運行狀況，自動準確記錄各種參數(shù)，通過這些反饋的數(shù)據(jù)，自動調(diào)整冷水機組的供水溫度，水泵的頻率，冷卻塔風機的臺數(shù)等，從而使機組的COP始終保持在較高的水平。
2、自動化運行節(jié)省了大量的人力資源。東環(huán)廣場建設(shè)空調(diào)（供熱）自動化控制系統(tǒng)以來，原有空調(diào)（供熱）運行人員14人（南北空調(diào)各4人，熱力站3人，長白班3人）減少到了6人（運行4人，長白班2人），通過空調(diào)（供熱）自動控制系統(tǒng)，一個值班人員能同時監(jiān)控南北兩個機房、熱力站及所有的末端設(shè)備，當設(shè)備發(fā)生問題需要操作時，值班人員通過授予的權(quán)限，可以將自動控制轉(zhuǎn)化為遠程控制，對設(shè)備進行啟停、切換、調(diào)控。
3、實現(xiàn)了節(jié)能減排。空調(diào)系統(tǒng)自動化運行后，因為設(shè)備的開關(guān)機時間，小機組和大機組的相互轉(zhuǎn)換時間，都通過軟件里的預(yù)先設(shè)定的條件由軟件計算所得。因此，在時間上，避免了人工操作的滯后性和不準確性，提高了系統(tǒng)的運行效率，實現(xiàn)了最大程度的節(jié)能。特別是在過渡季節(jié)，節(jié)能的效果更為顯著。
以下是從東環(huán)廣場能源管理平臺上調(diào)取的東環(huán)廣場南北兩個制冷機房在5、6、7三個月的用電數(shù)據(jù)：
從上表能清晰的看出，使用空調(diào)供熱自動控制系統(tǒng)以來，制冷機房每月的用電量均出現(xiàn)了下降，尤其是5月份的用電量下降很大，3個月的總節(jié)電率達到了21.87%。
4、精確化控制。東環(huán)廣場在客戶區(qū)域安裝的五合一檢測儀，分別對PM2.5、溫度、濕度、TVOC、CO2濃度進行監(jiān)測，自動控制系統(tǒng)利用這些數(shù)據(jù)對冷熱源和空調(diào)末端進行調(diào)控，從而使房間的空調(diào)參數(shù)始終保持在合理的范圍內(nèi)。增加了客戶滿意度，減少了空調(diào)專業(yè)的報修量。
下表是東環(huán)廣場2017年和2018年空調(diào)專業(yè)的報修數(shù)量對比：
從上表可以看出，東環(huán)廣場空調(diào)專業(yè)的報修數(shù)量與去年同期相比成下降趨勢，隨著系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高，報修數(shù)據(jù)還會進一步下降。
5、提高了設(shè)備安全性。改造前，設(shè)備的運行狀況通過人工巡視來記錄，在出現(xiàn)事故隱患時，操作人員難以及時發(fā)現(xiàn)，易造成安全事故。管道由于年久失修，偶爾會出現(xiàn)跑水事故，造成了一定的經(jīng)濟損失和能源浪費。改造后、當壓力、溫度、流量出現(xiàn)異常時，自控系統(tǒng)能及時發(fā)出報警，提醒值班人員進行有針對性的巡視，從而避免了事故的發(fā)生，減少了經(jīng)濟損失，規(guī)范了現(xiàn)場管理，提高了安全生產(chǎn)管理水平。
以上就是東環(huán)廣場空調(diào)自動化系統(tǒng)的情況，東環(huán)廣場通過空調(diào)自動化建設(shè)，不僅提高了空調(diào)設(shè)備的自動化運行水平，還產(chǎn)生了很客觀的經(jīng)濟效益，提高了物業(yè)服務(wù)水平?？照{(diào)系統(tǒng)作為LEED認證的重要組成部分，助力東環(huán)廣場獲得了美國建筑委員頒發(fā)的既有建筑運營與維護V4版鉑金級認證。
參考文獻：實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊 陸耀慶著
綠色建筑運行維護技術(shù)規(guī)范（JGJ/T 391-2016）
綠色建筑評價標注（GB/T 50378-2014）