暖通系统风机盘管增加联网智能控制分析

暖通系统风机盘管增加联网智能控制分析

潘春辉高燚

中国人寿保险股份有限公司浙江省分公司浙江杭州310012

摘要：风机盘管作为暖通空调系统重要的末端装置，对于大楼暖通系统运行起着不可或缺的作用。本文主要介绍了风机盘管系统增加联网智能控制功能，并针对增加后优点进行分析，以期为涉及到此类情况的项目提供参考。

关键词：风机盘管；BAS；智能控制；

风机盘管末端装置在暖通系统中有着不可或缺的作用，在以前实施的一些项目中，大部分风机盘管末端都是通过就地控制来进行风机盘管的三速调节、温度调节、冬夏季切换等，现如今大楼都进入智慧时代，增加风机盘管末端联网智能控制功能变得尤为重要。

一、某项目概况描述

杭州某项目，空调水系统分为3个环路，裙房商业、高区办公及低区办公，空调系统设计为空气-水系统，这种形式的空调系统有较强的空气除湿能力和空气过滤能力，噪音较低，环境比较舒适。该系统主机由水冷机组供冷、锅炉进行供热，空调末端主要由组合式空调箱、VAV变风量空调系统和风机盘管系统组成。该项目冷水机组、组合式空调箱、变风量空调系统（VAV）均配置了楼宇自控（BAS）群控系统，可以实现后台群控、编程定时启停、温湿度状态监测、故障报警等自控功能，但所有风机盘管控制采用就地式温控器控制，未接入楼宇自控（BAS）群控系统，无法做到以上功能，无法实现现代化物业管理，并浪费人力、能耗。

二、目前空调系统存在的问题

该项目前期规划的业态有商业和办公楼等，设计中商业和办公楼共用一套冷热水系统，因此所有风机盘管控制采用就地式温控器控制，无法接入楼宇自控系统（BAS），无法通过后台群控、编程定时启停、状态监测风机盘管，即造成以下问题：

1、空调末端风机盘管的业态不同的能源浪费：

项目办公与商业裙房的制冷及制热系统属于同一个系统，使得主机一旦进入运行时，所有的办公、裙房商业的空调冷水或者热水都进入空调机箱、风机盘管进行循环。由于办公与裙房商业的空调运行时间不同。办公空调的运行时间是每星期一至五，每天8：00-18：00，裙房商业空调运行时间是全年365天，每天10：00-22：00。假如办公楼下班时风机盘管末端未全部关闭，在裙房商业运行的同时，办公楼未关的风机盘管的冷热水依然进入末端进行循环工作，这样就会造成能耗损失将是巨大的。

2、空调末端风机盘管未及时关闭的电机能源浪费：

假如办公楼的租户下班后，忘记关闭空调末端的风机盘管，则风机盘管里的电机还在运行、耗能，项目使用的风机盘管每台电机功耗平均100W，共计2585台，总的能耗损失也非常大。

3、空调末端风机盘管的未及时关闭的设备损耗：

空调末端的风机盘管如果不能在不使用时被及时关闭，就会减少设备的使用寿命，增加设备更新的频率，增加了设备维修成本，也即增加的设备运行的费用。

三、风机盘管联网控制后可实现的功能

将原来的风机盘管控制器所有就地式温控器，改用联网型风机盘管控制器，通过开放接口方式将其无缝连接到楼宇自控BAS系统中，通过BAS系统读取每一台风机盘管的现场温度，控制风机盘管的启停，高、中、低三速及设定温度，该系统能较好的配合大楼的全空气空调系统一起进行房间温度控制，可以达到舒适的空调温度及节能的效果；可实现以下现代物业智能化管理功能：

1、单独或批量控制启停风机盘管，可精确到点（每一台）；

2、温度设定（并限制就地温控器调整设定温度，以达到节能）；

3、风速设定；

4、编程定时启停；

5、故障反馈；

6、运行状态查询监视；

7、可根据申请，精准控制加班区域末端启停。

四、实行联网控制（BAS）后可节省空调系统运行费用的估算

将原来的风机盘管控制器所有就地式温控器，改用联网型风机盘管控制器，通过接口方式将其无缝连接到BAS系统中，增加风机盘管联网控制（BAS）后，可节省运行费用，主要分两部分：

第一部分：控制温度设定，以降低能耗。

通常办公楼建议室内温控设定为26摄氏度，经专业负荷能耗计算软件理论核算，在冷水机组中央空调系统中，制冷季节室内温控设定每降低1℃，能耗增加约4%（如果室内温度设定从26℃分别降低至25℃、24℃进行理论计算，主机能耗分别增加约为4%、8%）。假设租户自己调节风机盘管的控制盘，调低空调的设置温度至24~25度，就会增加能耗。制热季节同理类推。

夏天制冷季按150天计算，冬天制热季按90天计算，主机开机系数=0.6，末端开机系数=0.8，电费单价=1元/度天然气单价=3.27元/Nm3，办公楼空调每天运行10小时。

A）冷机年运行费用

该项目冷机总装机容量4916kw

年费用=150天*10小时/天*总装机功率*0.6开机系数*1.0元/度

年运行费用=150*10*4916*0.6*1.0=4424333元（442.33万元）

B）制冷季水泵年运行费用

该项目制冷水泵运行功率=532kw

年费用=150天*10小时/天*水泵运行功率*0.6开机系数*1.0元/度

水泵运行费用=150*10*532*0.6*1.0=478800元（47.88万元）

C）锅炉年运行费用

该项目供暖选用4台全自动燃气真空热水锅炉，每台额定燃料耗量=304.6Nm3/h（燃料类型=天然气）

全年运行费用=每台额定燃料耗量*台数*运行天数*运行小时/天*开机系数*天然气单价

全年运行费用=304.6*4*10*90*0.6*3.27=2151450元（215.15万元）

D）制热季水泵运行费用

该项目制热水泵运行合计功率=210kw

年费用=90天*10小时/天*水泵运行功率*0.6开机系数*1.0元/度

水泵运行费用=90*10*210*0.6*1.0=113400元（11.34万元）

E）空调末端年运行费用

该项目组合式空调额定运行功率1059.5kw

风机盘管：2585台*100w/台（平均功率）=258.5kw

年费用=运行天数*10小时/天*空调末端功率*0.8开机系数*1.0元/度

末端年运行费用=（150+90）*10*（1059.5+258.5）*0.8*1.0=2530560元（253.05万元）

空调系统年运行费用=冷机年运行费用+制冷季水泵年运行费用+锅炉年运行费用+制热季水泵运行费用+末端运行费用

该项目空调系统年运行费用=442.33+47.88+215.15+11.34+253.05=969.75万元

结论：以办公室自由控制温度，假定将室内温度设定在25℃、24℃，比建议室温降低1-2℃，与通过联网控制（BAS），限定室内温度设定为26℃相比，可以节约总运行费用的4-8%。制热季节同理类推。根据估算年运行费用约为969.75万，预计节省费用38-76万/年。

第二部分智能控制空调末端的启停，按需开启来降低能耗。

办公楼空调正常运行时间：夏季制冷季约150天，冬季制热季约90天，工作日运行时间：8：00-18：00；如果空调风机盘管不能联网接入BAS集控，可能产生的能耗计算如下：

1、空调不使用时风机盘管未关形成风机盘管电机运行费用

办公楼夏、冻季期间非空调运行时间：

夏季制冷季非工作日（休息日）约43天全天，及工作日约107天的18：00-次日8：00，合计约1032+1498=2530个小时。

冬季制热季非工作日（休息日）约28天全天，及工作日约62天的18：00-次日8：00，合计约672+868=1540个小时。

综合预估空调末端风机盘管误开漏关比例为20%；

如果在非空调运行时，将风机盘管关闭，每年可挽回浪费能源费用计算如下：

风机盘管：2585台*100w/台（平均功率）=258.50kw

年节省费用=风机盘管功率*运行时间*误开漏关比例*1.0元/度

末端年节省运行费用=258.5*（2530+1540）*20%*1.0=210419元（21万元）

以上费用估算为理论计算，仅供参考，最终结果会因物业管理运行模式以及气候条件情况而变化。

2、空调不使用风机盘管未关形成制冷及制热的能耗损失

该项目办公与商业裙房的制冷及制热系统为同一个系统，使得一旦制冷、制热系统开启，所有的办公、裙房商业的空调水管都进入空调机箱、风机盘管进行循环，由于办公与裙房商业的空调运行时间不同，办公空调的运行时间是每星期一至五，每天8：00-18：00，裙房商业空调运行时间是全年365天，每天10：00-22：00。如果办公楼的风机盘管未关，在裙房商业运行的同时，办公楼未关的风机盘管也在制冷，这样能耗损失很大。

商业裙房运行时，办公楼非运行时间使用的空调时间：

夏季制冷季非工作日（休息日）约43天的10：00-22：00，及工作日约107天的18：00-22：00，合计约43*12+107*4=944个小时。

冬季制热季非工作日（休息日）约28天的10：00-22：00，及工作日约62天的18：00-22：00，合计约28*12+62*4=584个小时。

综合预估空调末端风机盘管误开漏关比例为20%，

每年可挽回浪费能源费用计算如下：

该项目办公部分风机盘管的总冷量为（44*4.5*4+37*4.5*29）+68*5+（77*6*11）=11042.5kw

年用电费用=总冷量/3.8*运行时间*误开漏关比例*1.0元/度

年节省费用=11042.5/3.8*944*20%*1=548637元（54.86万）

该项目办公部分风机盘管的总热量为：4417kw

折算成燃气量：4417/9=490（Nm3/h）

年节省燃气费用=年风机盘管的燃料耗量*运行小时数*开机系数*天然气单价：

年节省燃气费用=4417/9*584*20%*3.27=187148元（18.71万）

因此如果室内空调温度制冷能设置在26度，制热设置在18度，限制温度设定，可以降低能耗38~76万元，控制空调末端的启停，按需开启，可以降低能耗：21+54.86+18.71=94.57（万元）

综上所述风机盘管系统增加联网智能控制每年可节约费用为：38~76+94.57=132.5~170.5（万元）。

五、加装联网控制初投资费用估算

联网控制投入不仅是设备投入，还要进行编程设计，因此联网系统不同公司的报价差别较大，以下是结合市场给出的投资估算。

1、该项目智控系统投入约150万元

2、风机盘管面板改联网型：2585个*约（600-原来报价）元/个=130万元

3、管线安装：约60万

合计投资改造费用：150+130+60=340万元

六、结论

增加风机盘管联网系统后，初投资增加约340万左右，年可节省费用约132.5~170.5万元，预期2年左右可以回收初投资，并且增加风机盘管增加联网智能控制还便于后期的物业管理，节约人力资源，防止人员未关闭风机盘管造成的能耗损失，节约能耗，隐形经济效应，如延长设备的使用年限、提高该项目的办公环境品质和档次。