奥克兰某办公楼空调系统改造实践

一．建筑概况该建筑位于奥克兰市区，117 Khyber Pass Road（以下简称“117办公楼”），地下一层为车库，地上三层均为开放式办公区域，每层建筑面积约1000平方米，总建筑面积约4000平方米，其中空调面积约3000平方米。

“117办公楼”于2007年建成投入使用，期间因业主变更和租户要求，内部布局有小的变化，但总体上一直保持了办公楼功能。自2021年起，因受疫情影响，一、二层处于空置状态，三层作为业主方办公室使用。

二．原有空调系统情况及问题该办公楼原有空调系统为二管制风机盘管系统。夏季供冷时由位于楼后柴油发电机房屋顶的风冷冷水机组提供冷冻水，冷冻水温度为6/12°C，总供冷量332.2KW。通过管路系统将冷冻水送至分布于室内各楼层的风机盘管。冬季供暖则由每个风机盘管上配套安装的电加热器供热，室内空调温度设定为23°C，由空调自控系统自动选择供冷和供热模式。

经过长达十几年的运行，原有空调系统存在以下几个问题:

1. 风冷冷水机组因盘管老化锈蚀而发生制冷剂泄漏，导致制冷能力逐步丧失，直至最后报废，2023年初开始已经完全无法为楼内供冷。2. 冬季供暖采用低效落后的电加热方式，能耗高，冬季用电费用居高不下；3. 自控系统老化且局部失灵，用户无法读取数据和进行相关设置，既影响室内舒适度，也影响空调系统运行的经济性。

三．改造方案受业主方委托，Argus Engineering Ltd 经与机电顾问方协商，提出以下两个改造方案：

1. 完全拆除原有空调系统，包括室外风冷冷水机组和室内风机盘管以及相应管道系统; 2. 全楼改为美的VRF系统

方案二

1. 保留室内风机盘管系统和电加热器，仅在必要时进行局部改造（如房间布局需要，设备老化等）。2. 将已经老化报废的室外风冷冷水机更换为美的制造的风冷热泵机组，由单一供冷功能改为冷暖功能，夏季供冷和冬季供暖均由该机组负责。3. 相应更换升级室外循环泵和供水管道; 4. 对存在问题的室内风机盘管进行局部修复; 5. 结合风冷热泵机组的更换对楼控系统进行升级改造，以适应新的空调系统，提高系统效率，降低运行费用。

四．方案分析和对比

五．方案实施

1. 设备采购根据机电顾问提供的技术要求，我们决定选择两台美的制造的风冷热泵模块机组，兼具供热与制冷功能，冬季全天按供热模式运行，夏季全天按制冷模式运行，型号为MC-SU180-RN8L-B,具体技术参数对比见下表：

2. 设备安装经过综合对比，我们选择了我们的合作伙伴之一Yans Homes Ltd ，负责本工程的机房改造工程施工，具体工作范围包括：

拆除原有已报废的开利风冷冷水机组和管道；• 安装新的美的风冷模块机组和管道；• 新机组的供电接线；• 楼控系统传感器安装、接线；• 新机组楼控网关安装与接线；• 管道保温；• 管道冲洗、试压；• 设备调试；

机房改造工程施工于2023年六月初开始，七月下旬结束进入调试阶段。

3. 楼控系统升级改造随着空调系统的改造，特别是供热方式的转换，楼控系统的升级改造也势在必行，以适应新的空调系统对于楼控系统的要求。综合考虑经济技术因素，我们选择了目前负责该办公楼楼控系统维护的Direct Control Ltd (以下简称“DCL”) 作为我们的楼控分包，负责对楼控系统的升级改造工程。

下面具体介绍对楼控系统的控制要求。

首先，对于空调系统运行模式的选择：

根据奥克兰全年气温情况，暂按时间顺序分为三个运行模式，每年12月至次年3月运行供冷模式，每年3月至9月运行供热模式，每年的4、5、10、11四个月运行过渡季模式；• 供热/制冷模式下，主机和风机盘管均按设置的时间表运行供热/制冷模式；• 过渡季模式下，主机停机，风机盘管按设置的时间表运行过渡季模式；• 每年不同模式之间的转换时间可以由用户根据当年的天气情况自行调整；• 为避免冷热量互相抵消，同一天只运行一个模式；主机和末端按同一模式运行。

其次，对于风冷模块主机的控制，鉴于风冷模块主机自身配备了先进的控制器，我们将楼控系统的控制要求简化为如下几项：

通过楼控系统观察风冷模块主机的状态和故障报警；• 通过楼控系统手动开关机；• 通过楼控系统设置开关机时间表实现自动开关机，并可以由用户自行修改；• 通过楼控系统选择运行模式，也可在设置时间表时选择运行模式；（为避免冷热模式导致的能量抵消，每天只允许一个运行模式）。• 通过楼控系统对系统运行参数进行设置和修改。

第三，对于楼内的风机盘管，控制要求如下：

按照用户设置的时间表定时开关机；• 不同楼层的风机盘管可以设置不同的时间表；• 同一楼层的风机盘管可以设置不同的温度；• 供冷模式：风机盘管中速运行，室内温度设为24°C，室温高于26°C 时开启控制阀，室温低于23°C时关闭控制阀；• 供暖模式：风机盘管中速运行，室内温度设为22°C，室温高于24°C 时关闭控制阀，室温低于20°C时开启控制阀；• 过渡季模式：风机盘管中速运行，室内温度设为20°C，室温低于19°C时开启电加热器，室温高于21°C，关闭电加热器；

4. 系统调试系统调试工作从七月中下旬开始，鉴于当时所处冬季，故主要调试供热模式和过渡季模式。

1）过渡季模式过渡季模式因不涉及室外主机，故调试相对简单，由楼控专业单独完成。对于设定的室内温度，程序里规定了开启和关闭电加热的温度，楼控工程师将控制程序修改完成后，逐个调试每台风机盘管，直至完成每个楼层。

单个风机盘管控制调试完成后，将整个系统运行模式设为过渡季模式，结合运行时间表进行逐层调试。因底层和一层目前处于空置状态，此阶段调试主要针对二层进行。

2）供热模式供热模式的调试涉及室外主机（风冷模块机组）和室内末端设备（风机盘管）。

5. 运行观察改造后的空调系统于2023年8月8日正式投入运行，至今已运行供热模式近一个月，现将运行情况总结如下：

1）风冷模块主机运行平稳，安静，风机、压缩机、水泵等部件运行时无明显振动和噪声。

2）定时开关机目前系统已按设定的运行时间表和模式运行，主机开关机时间为工作日的上午8.20—下午6.20. 风机盘管开关机时间为工作日的上午8.00—下午7.00. 楼内新排风系统与室内风机盘管连锁，有任何楼层的风机盘管开机时新排风系统开启，楼内风机盘管全部停机时新排风系统关闭。

3）室内温度以二层为例，在室内设定温度为22°C情况下，室内温度见下图；

3）运行参数供热模式下，目前供水温度设定为35°C，实际运行温度在28~ 33°C。回水温度则在25~28°C之间波动。对于温度参数，我们认为有两个问题有待讨论解决，一是供水温度为什么达不到设定的温度，二是供水温度波动是否过大？

6. 节能效果为比较系统改造后的节能效果，我们对比了2021年，2022年，2023年9月份的电费单，通过电费和用电量两个方面来进行对比供热模式下的能耗和费用差别，详见下表（其中节省数据是先计算2021，2022两年数据的平均值，然后和2023的同期数据进行相减得到。

本工程的实践证明，对于办公楼空调系统，采用两管制风机盘管系统解决供冷和供暖是可行的，前提是与设计合理的楼控系统相互配合；• 关于冬季空调系统的热源选择，同电加热方式相比，风冷热泵系统具有明显的节电效果，值得大力推广；• 本工程的实施，事实上采用了一种EPC的管理模式，即由一家公司（ARGUS）牵头，组织设计，采购，分包选择，工程实施，调试和项目收尾，此模式具有管理层次少，沟通效率高，工作推进快等诸多优势，值得同类工程借鉴。