8.5 监控与计量
8.5.1 本条沿用本标准2015年版第8.5.1条。为了节省运行中的能耗,供暖通风与空调系统应配置必要的监测与控制。直接数字控制(DDC)系统从20世纪80年代后期开始进入我国,经过约20年的实践,证明其在设备及系统控制、运行管理等方面具有较大的优越性且能够较大地节约能源,大多数工程项目的实际应用过程中都取得了较好的效果。就目前来看,多数大、中型工程也是以此为基本的控制系统形式的。设计时要求结合具体工程情况通过技术经济比较确定具体的控制内容。能源计量总站宜具有能源计量报表管理及趋势分析等基本功能。
8.5.2 本条在本标准2015年版第8.5.2条基础上发展而来。
一次能源/资源的消耗量均应计量。此外,在冷、热源进行耗电量计量有助于分析能耗构成,寻找节能途径,选择和采取节能措施。循环水泵耗电量不仅是冷热源系统能耗的一部分,也反映出输送系统的用能效率。对于制冷机组、冷却塔等额定功率较大的设备单独设置电计量,便于分析不同设备的耗能情况。对于有多套循环泵的机房,宜按用电回路分别计量。
8.5.3 本条在本标准2015年版第8.5.3条基础上发展而来。集中空调系统的冷量和热量计量和我国北方地区的供热计量一样,是一项重要的建筑节能措施。设置能量计量装置不仅有利于管理与收费,用户也能及时了解和分析用能情况,加强管理,提高节能意识和节能的积极性,自觉采取节能措施。
当系统负担有多栋建筑时,应针对每栋建筑设置能量计量装置;同时,为了加强对系统的运行管理,要求在能源站房(如冷冻机房、热交换站或锅炉房等)应同样设置能量计量装置。但如果空调系统只是负担一栋独立的建筑,则能量计量装置可以只设于能源站房内。当实际情况要求并且具备相应的条件时,推荐按不同楼层、不同室内区域、不同用户或房间分别设置冷、热量计量装置的做法。
我省新建住宅推行的分户热计量方式是:以住宅的户(套)为单位,以热分配计量方式计量每户的供热量。居住建筑的热量结算点是设在楼栋的各热力入口处,该位置设置的热量表是整栋住宅耗热量的热量结算依据,而住宅各住户的热计量应为热分配,所以每户应该设置相应的热量分配装置对整栋楼的耗热量实现户间分配。为使热计量的结果公平合理,居住建筑公共部分的耗热量不应分配给住宅的各住户,而应单独设置热计量装置。
8.5.4 本条沿用本标准2015年版第8.5.4条。供热量控制装置的主要目的是对供热系统进行总体调节,包括质调节(供水温度)和量调节(供水流量)两部分,使供水水温或流量等参数在保持室内温度的前提下,随室外空气温度的变化随时进行调整,始终保持锅炉房或换热机房的供热量与建筑物的需热量基本一致,实现按需供热,达到最佳的运行效率和最稳定的供热质量。
气候补偿器是供暖热源常用的供热量自动控制装置。设置气候补偿器后,还可以通过在时间控制器上设定不同时间段的不同室温,节省供热量;合理地匹配供水流量和供水温度,节省水泵电耗,保证散热器恒温阀等调节设备正常工作;还能够控制一次水回水温度,防止回水温度过低减少锅炉寿命。
由于不同企业生产的气候补偿器的功能和控制方法不完全相同,但必须具有能根据室外空气温度变化自动改变用户侧供(回)水温度、对热媒进行质调节的基本功能。
对锅炉台数和燃烧过程的控制调节,可以实现按需供热,提高锅炉运行效率,节省运行能耗并减少大气污染。
8.5.5 本条沿用本标准2015年版第8.5.5条。集中供暖空调系统具备室温调控功能,是实现按需供热、行为节能的前提条件。
对于散热器供暖系统,当室内采用垂直或水平双管供暖系统时,应在每组散热器的供水支管上设置高阻恒温控制阀,超过5层的垂直双管系统宜采用有预设阻力调节功能的恒温控制阀;当室内采用垂直或水平单管跨越式供暖系统时,应在每组散热器的供回水支管之间设置跨越管,并采用低阻力的二通或三通恒温控制阀。
对于低温热水地面辐射供暖系统,宜按主要房间划分供暖环路,并采用以下任一种室(户)温自动控制模式:
模式Ⅰ:房间有线温度控制器+电热执行机构+带内置阀芯的分水器;
模式Ⅱ:房间有线温度控制器+分配器+电热执行机构+带内置阀芯的分水器;
模式Ⅲ:房间无线温度控制器+无线接收器+电热执行机构+带内置阀芯的分水器;
模式Ⅳ:自力式温度控制阀组;
模式Ⅴ:房间有线温度控制器+电热执行机构+总体控制阀。
对于集中空调系统,不同的系统形式应采取相应的室温自动调控措施:
风机盘管系统应设有启停温控装置,温度可现场设定、通过设置在回水支管上的电动两通(调节)阀自动调节水量而控制室温,风速可独立调节;
全空气系统应根据房间、空调区等合理划分系统,采取变风量、自动调节设置在回水支管上动态平衡电动两通调节阀开度的室温调控等措施;
多联机系统,室内机应具有独立室温设定和自动调控功能。
8.5.6 本条沿用本标准2015年版第8.5.6条。除单管散热器供暖系统之外,当集中供暖系统设置室(户)温控制措施,则供暖系统形成变流量调节系统,相应地,循环水泵也应采取变流量措施。与冷源侧定流量的空调制冷系统中冷水机组有定流量的要求不同,集中供暖系统的换热器对流量的变化没有要求,为循环水泵采取变频调速控制提供了有利条件。因此,除非采用锅炉直接供暖的系统,循环水泵宜采用变频调速控制。锅炉直接供暖时,循环水泵的调节控制方式应根据锅炉产品的要求确定。
8.5.7 本条在本标准2015年版第8.5.7条基础上发展而来。空调冷热源机房控制一般应具备以下功能:
1 应能进行阀门、水泵、冷却塔、冷水(热泵)机组等设备的顺序启停和连锁控制。设备的顺序启停和连锁控制是为了保证设备的运行安全。制冷机运行时,蒸发器和冷凝器要保证足够的水量流过。为达到这一目的,制冷机水系统中其他设备,包括电动水阀冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等应先于制冷机开机运行,停机则应按相反顺序进行。通常通过水流开关检测与冷机相连锁的水泵状态,即确认水流开关接通后才允许制冷机启动。对于多台机组、水泵、冷却塔并联的系统,每台机组、冷却塔支路均应设置与相应设备联动启闭的电动阀门,防止当某台设备停止运行时,水流量被停止运行的设备分流,造成系统“大流量、小温差”运行。
2 应能进行冷水机组的台数控制,宜采用冷量优化控制方式。台数控制的基本原则是:(1)让设备尽可能处于高效运行;(2)让相同型号设备的运行时间尽量接近以保持其同样的运行寿命(通常优先启动累计运行小时数最少的设备);(3)满足用户侧低负荷运行的需求。冷水机组的最高效率点通常位于该机组的某一部分负荷区域,因此采用冷量控制方式有利于运行节能。但是,由于监测冷量的元器件和设备价格较高,因此在有条件时(如采用了DDC控制系统时),优先采用此方式。冷机定流量的一级泵系统运行时,冷量可以简化为供回水温差;当供水温度不做调节时,也可简化为总回水温度来进行挖制。
3 水泵的台数控制应保证系统水流量和供水压力/供回水压差的要求,使设备尽可能运行在高效区域,水泵的最高效率点通常位于某一部分流量区域,因此采用流量控制方式有利于运行节能。对于冷机定流量的一级泵系统运行时,一级泵台数与冷机台数相同,根据连锁控制即可实现;而冷机变流量的一级泵系统运行时的一级泵台数控制和二级泵系统中的二级泵台数控制推荐采用流量控制方式。由于价格较高且对安装位置有一定要求,选择流量和冷量的监测仪表时应统一考虑。
4 二级泵系统水泵只有采用合适的变速控制才能达到节能的目的,实现变速控制的手段有压力/压差控制和温差控制等不同方式,温差的测量时间滞后较长,压差方式的控制效果相对稳定。而压差测点的选择通常有两种:(1)取水泵出口主供、回水管道的压力信号。由于信号点的距离近,易于实施。(2)取二级泵环路中最不利末端回路支管上的压差信号。由于运行调节中最不利末端会发生变化,因此需要在有代表性的分支管道上各设置一个,其中有一个压差信号未能达到设定要求时,提高二级泵的转速,直到满足为止;反之,如所有的压差信号都超过设定值,则降低转速。显然,方法(2)所得到的供回水压差更接近空调末端设备的使用要求,因此在保证使用效果的前提下,它的运行节能效果较前一种更好,但信号传输距离远,要有可靠的技术保证。但若压差传感器设置在水泵出口并采用定压差控制,则与水泵定速运行相似,因此,推荐优先采用压差设定值优化调节方式以发挥变速水泵的节能优势。
5 关于冷却水的供水温度,不仅与冷却塔风机能耗相关,更会影响到冷机能耗。从节能的观点来看,较低的冷却水进水温度有利于提高冷水机组的能效比,但会使冷却塔风机能耗增加,因此对于冷却侧能耗有个最优化的冷却水温度。但为了保证冷水机组能够正常运行,提高系统运行的可靠性,通常冷却水进水温度有最低水温限制的要求。为此,必须采取一定的冷却水水温控制措施。通常有三种做法:(1)调节冷却塔风机运行台数;(2)调节冷却塔风机转速;(3)供、回水总管上设置旁通电动阀,通过调节旁通流量保证进入冷水机组的冷却水温高于最低限值。在(1)、(2)两种方式中,冷却塔风机的运行总能耗也得以降低。
6 冷却水系统在使用时,由于水分的不断蒸发,水中的离子浓度会越来越大。为了防止由于高离子浓度带来的结垢等种种弊病,必须及时排污。排污方法通常有定期排污和控制离子浓度排污。这两种方法都可以采用自动控制方法,其中控制离子浓度排污方法在使用效果与节能方面具有明显优点。
7 供水温度提高,会使冷水机组的运行能效比提高,然而末端空调设备的除湿能力下降、风机运行能耗会有所提高,因此供水温度的优化调节需要了解室外气象参数、室内环境和设备运行状况后,综合考虑整个系统的能耗才能进行。因此,推荐在有条件时采用。
8 设备保养方面的要求,有利于延长设备的使用寿命,也属于广义节能的范畴。
9 机房群控是冷、热源设备节能运行的一种有效方式,水温和水量等调节对冷水机组、循环水泵和冷却塔风机等运行能效有不同的影响,因此机房总能耗是总体的优化目标。冷水机组内部的负荷调节等都由自带控制单元完成,而且其传感器设置在机组内部管路上,测量比较准确和全面。采用通信方式,可以将其内部监测数据与系统监控结合。
8.5.8 本条在本标准2015年版第8.5.8条基础上发展而来。在条件合适的地区应充分利用全空气空调系统的优势,尽可能利用室外自然冷源,最大限度地利用新风降温,提高室内空气品质和人员的舒适度,降低能耗。利用新风免费供冷(增大新风比)工况的判别方法可采用固定温度法、温差法、固定焓法、电子焓法、焓差法等,根据建筑的气候分区进行选取。
为实现空调水系统的变流量运行,通常应在组合式空调机组回水支管上设置由回风温度控制的电动两通调节阀,当采用动态平衡电动两通调节阀时,能更好地解决水力平衡问题。
8.5.9 本条在本标准2015年版第8.5.9条基础上发展而来。
新风机组根据设计工况下承担室内湿负荷的多少,有不同的送风温度设计值:(1)一般情况下,配合风机盘管等空调房间内末端设备使用的新风系统,新风不负担室内主要冷热负荷时,各房间的室温控制主要由风机盘管满足,新风机组控制送风温度恒定即可。(2)当新风负担房间主要或全部冷负荷时,机组送风温度设定值应根据室内温度进行调节。(3)当新风负担室内潜热冷负荷即湿负荷时,送风温度应根据室内湿度设计值进行确定。
为实现空调水系统的变流量运行,通常应在新风机组回水支管上设置由送风温度控制的电动两通调节阀,当采用动态平衡电动两通调节阀时,能更好地解决水力平衡问题。
8.5.10 本条沿用本标准2015年版第8.5.10条。为实现空调水系统的变流量运行,风机盘管机组回水支管上均应设置电动两通阀,并应采用常闭式。对温度控制精度有特殊要求或对防冻有特别要求时,需要采用电动两通调节阀。为了更好地解决水力平衡问题,宜采用动态平衡电动两通(调节)阀。
对公共区域的风机盘管要求采用群控方式,是为了满足《民用建筑节能条例》和《公共机构节能条例》等法律法规的要求。
8.5.11 本条沿用本标准2015年版第8.5.11条。《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019第5.1.9条也对地下车库提出了应设置与排风设备联动的CO浓度监测装置的要求,而且此条为控制项。
地下车库空气流通不好,容易导致有害气体浓度过大,对人体造成伤害,应设置通风设施。在车库内设置与排风设备联动的CO检测装置,超过一定的浓度值时需报警,并立刻自动控制车库送、排风机的启停台数或做变频调速节能运行。所设定的CO浓度上限值可参考国家标准《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分:化学有害因素》GBZ 2.1-2019等相关标准的规定,CO的短时间接触容许浓度不高于30mg/m3,时间加权平均容许浓度不高于20mg/m3。
8.5.12 本条在本标准2015年版第8.5.12条基础上发展而来。根据CO2浓度控制新风量设计要求。CO2并不是污染物,但可以作为评价室内空气品质的指标,现行国家标准《室内空气质量标准》GB/T 18883对室内CO2的含量进行了规定。当房间内人员密度变化较大时,如果一直按照设计的较大的人员密度供应新风,将浪费较多的新风处理用冷、热量。我国有的建筑已采用了新风需求控制。要注意的是,如果只变新风量、不变排风量,有可能造成部分时间室内负压,反而增加能耗,因此排风量也应适应新风量的变化以保持房间的正压。在技术允许条件下,CO2浓度检测与VAV变风量系统相结合,同时满足各个区域新风与室内温度的要求。