李利文

（广州远正智能科技股份有限公司，广东 广州 511400）

夏热冬暖地区具有长夏无冬、温高湿重的气候特点，为营造舒适、健康的经营购物环境，该地区的大型商场中央空调必须保持全年开启，空调能耗居高不下，空调能耗占总能耗的30%以上。此外，大型综合商场建筑多采用大空间结构设计，普遍存在冷热不均的现象，为保证最不利点的空调舒适度，往往会加开机组运行，导致商场其他区域供冷过剩，产生较大的冷量浪费。

目前，商场空调高能耗问题已引起越来越多暖通行业学者和商场业主的关注，暖通行业开展了大量研究和示范应用[1-3]。本文针对夏热冬暖地区某大型商场中央空调面临的能耗高、节能监控手段缺乏的状况，分析其智能化节能控制改造方案并最终验证改造的节能效果。

1 商场空调系统概况

某商场位于广州市花都区，建筑面积28 230 m2，共6层。商场中央空调系统包含2台水冷离心式制冷主机和1台水冷螺杆式制冷主机。水泵、冷却塔及末端空调机组参数见表1.

表1 夏热冬暖地区某商场空调设备参数

商场空调一般从早9：00至晚22：00开启运行。据统计，近3年商场年均电耗为1 020万千瓦时，其中，空调年均电耗为378万千瓦时，占37%，是该商场节能降耗的重点目标。

2 空调系统运行状况分析

根据现场调研，商场较为注重节能工作的开展，采取了合理的新风利用及冷冻水泵变频等节能措施，在一定程度上有效抑制了空调的能耗，但人工管理固有局限性尚未从根源上打破，从整体上评估，仍有较大的节能优化空间，具体表现如下。

2.1 空调日常运行依靠人工巡查操作

空调日常运行依靠人工巡查操作，未实现自动化运行管理。空调运行管理以人为干预为主（例如人工随季节变化进行开关机，人为设定主机出水温度、调节水泵频率等），不能有效利用已有的调控经验形成规律，并借助传感器、物联网等技术手段进行自动调节和控制，达到节能的同时提升管理效能。

2.2 人工控制存在开关机滞后性

人工控制存在开关机滞后性，无法实现精益化管理。商场功能区众多且各区域温度设定要求不同，目前人工“一刀切式”现场管理无法进行各功能区差别化供冷。例如，商场餐饮区在饭点前后负荷增大引起用冷需求剧增，为满足餐饮需求，往往需要降低供水温度或增加机组运行，但由于缺乏末端风柜的精细化定量管控，造成整个商场供冷全面增大。

2.3 缺乏对商场室内空调温度的实时监控

缺乏对商场室内空调温度的实时监控，空调舒适性难以及时保障。商场楼层缺乏温度实时监控，依靠人工现场巡查，巡查周期太长，管理人员难以对整个商场供冷效果进行全局性的判断。

2.4 变频节能措施不完善

冷却水泵、冷却塔、末端风柜变频节能措施不完善。冷冻水泵均已安装变频器，以固定的频率运行；所有冷却水泵、冷却塔和大量末端风柜均未安装变频器，平时都是50 Hz定频运行，无法根据实际需要作出相应的调节，仍有一定的节能潜力。

2.5 商场内各区域冷热不均匀

商场内各区域冷热不均匀，部分区域最高温度和最低温度之差达5℃。

综上所述，该商场空调系统日常管理控制主要由空调运行操作人员完成，缺乏智能化节能监控管理手段，造成中央空调在运行过程中的能源浪费，具有较大的节能潜力。

3 中央空调系统智能化节能控制改造方案

针对以上问题，我们提出将绿色运维和互联网＋的技术手段相结合，建立商场中央空调智能化节能控制系统，提高智能化管理水平，实现节能降耗。

本次改造整体方案如下：①搭建商场室内环境参数实时在线监测系统，增加约150个室内环境参数无线（温/湿度）监测点，实现各空调区域环境参数可视化监控，并作为末端设备（空调机组）运行调节的控制依据。根据现场实际情况（综合考虑面积、气流组织、商铺/办公室分布、人流高低峰等）选择室内温/湿度传感器安装位置，力求温湿度采集点能最贴切地体现室内人员的直观感受。同时，依据人体热舒适气候适应性理论，对室内温度控制值进行动态优化设定。②搭建商场空调末端节能控制系统，采用商场内多点监测的温度进行加权计算，作为该台空调机组运行控制的依据，与原有的“单点回风温度控制”相比，可提高控温精度；同时根据室内检测温湿度，动态调节空调机组的风机频率和冷冻水阀开度；结合室外空气焓值和室内新风实际需求，对电动新风阀和回风阀开度进行智能控制，合理利用新风。③搭建商场空调冷源节能控制系统，在满足末端设备用冷需求的前提下，有机融合主机群控技术、水系统变流量调节技术和冷却塔变风量控制技术，实现冷源系统的集成优化控制，提高智能化管理水平和整体运行效率。④针对特殊区域的特殊用冷需求，例如餐饮区饭点前后冷负荷剧增，可通过增设强化供冷模式，设定强化供冷模式定时（例如中午11：00开始，具体时间可根据实际需要调整）启动，同时可适当降低非餐饮区域风机频率、减小水阀开度，保证冷量供给不过剩。⑤采用互联网＋的信息化技术手段搭建面向空调运维管理部门、公司甚至集团各级监管部门的节能监管平台，实现对商场冷源系统、末端系统及室内环境参数的实时远程集中监控管理，为集团化能源管理、空调运行监控提供科学的依据和可靠的技术手段。搭建的中央空调智能化节能控制系统的架构如图1所示。

4 空调系统节能改造效果

该商场空调系统节能改造实施完毕后，进行了为期4天的节能量测试，其中，2天为“手动测试日”，2天为“自动测试日”；“手动测试日”与“自动测试日”间隔进行，其中各有1天为工作日，1天为节假日。

根据以上手动、自动对比测试数据分析得出，该商场中央空调智能化节能控制改造节能效果明显。表2为4天的节能量测试数据，工作日节电率为28.2%，节假日节电率为25.5%，综合平均节电率为26.9%；按改造前商场中央空调系统年均用电量378万千瓦时计算，进行智能化节能控制改造后，预期商场每年可节省空调用电101.6万千万时，年节省空调电费101.6万元（商场电价按1元/kW·h计）。

图1 中央空调智能化节能控制系统架构示意图

表2 节能量测试数据

5 结论

本文针对夏热冬暖地区某大型商场建筑中央空调系统运行状况，提出了有针对性的节能控制改造方案，改造完成后，采用“手动/自动”对比测试的方法检测节能效果，数据表明，本文所提出的中央空调智能化节能控制改造方案综合节电率达到26.9%，节能效果显著，可为同类商场建筑空调系统节能运行和节能改造提供参考。