楼宇暖通空调节能改造的技术路径与实践思考

一、为什么暖通系统需要节能改造

在公共建筑和商业楼宇的能耗结构中，暖通空调系统通常占据40%～60%的份额。许多建成十年以上的楼宇，其暖通系统仍采用传统的启停控制和人工调节方式，普遍存在以下问题：

• 控制精度不足：温度、流量等参数依赖人工经验调节，难以精确匹配末端需求

• 设备运行效率低：冷冻机组、水泵、风机长期在非最佳工况下运行

• 缺乏系统联动：冷热源、输配系统、末端设备各自为政，缺乏全局优化

• 数据缺失：缺乏系统化的能耗监测与运行数据积累，节能改造缺乏依据

这些问题叠加在一起，造成了大量无效能耗。据行业统计，通过合理的自动化改造，暖通系统可实现15%～30%的节能率。在当前“双碳”目标的政策背景下，暖通系统的节能改造已经从“可选项”变成了“必选项”。

二、BA系统在暖通节能中的角色

楼宇自动化系统（Building Automation System，BA）是暖通节能改造的核心技术支撑。一个完整的BA暖通控制方案通常包含三个层次：

感知层：温度传感器、压力传感器、流量计、温控器等现场设备，负责采集系统运行数据。

控制层：DDC控制器、PLC等设备，根据预设的控制逻辑对执行机构进行调节。BA190PRO作为一款面向楼宇自控场景的通用控制器，在这一层承担着数据采集、逻辑运算与指令输出的核心职能——它通过AI/AO/DI/DO等多类型接口连接现场传感器与执行器，支持PID调节、时间表控制、逻辑联锁等标准功能，能够适配冷热源群控、空调机组控制、风机盘管集中管理等多种暖通应用场景。

管理层：上位监控软件，提供人机交互界面、历史数据记录、报警管理等功能，为运维人员提供决策依据。

三者协同工作，构成了从“感知—决策—执行”的完整闭环。

三、暖通节能改造的几项关键技术

3.1 冷热源群控优化

冷热源是暖通系统的能耗大头。传统的群控方式往往依赖人工判断机组的启停台数，存在明显的滞后性和随意性。基于BA系统的冷热源群控，通过监测冷冻水供回水温度、流量和负荷变化，自动计算当前所需冷量，动态调整机组运行台数和加载/卸载顺序，使机组尽可能工作在高效区。

此外，冷却水温的优化控制也相当关键。有研究表明，冷却水温度每降低1℃，冷水机组能效可提升约2%～3%。但冷却水温并非越低越好，过低的冷却水温反而可能影响机组润滑和压缩比，需要结合具体机型设定合理的目标温度区间。

3.2 变流量控制

在输配系统侧，定流量运行是很多老旧楼宇的“标配”——无论末端负荷如何变化，水泵始终以额定转速运行，大量电能被白白消耗在阀门节流上。

通过加装变频器并结合BA控制器的PID调节功能，可以实现水泵的变流量运行。控制器根据供回水压差或温差实时调节水泵转速，在部分负荷工况下大幅降低输配能耗。一般来说，水泵转速降低10%，功耗可下降约27%。

3.3 新风与空调机组优化

新风系统的控制往往被忽视。许多楼宇的新风机组常年以固定风量运行，甚至在过渡季节也是如此，造成了大量的冷热抵消。合理的控制策略应当包括：

• 根据室内CO₂浓度调节新风量，在保证空气质量的前提下最小化新风负荷

• 过渡季节充分利用室外空气进行“免费供冷”（Free Cooling）

• 空调机组的送风温度设定值根据室外气温和室内负荷进行动态调整

3.4 时间表与节假日管理

办公建筑、商场等类型的楼宇具有明显的时段性用能特征。通过BA系统的时间表控制功能，可以精确设定不同区域、不同设备的运行时段——下班后自动切换至待机或停机状态，避免“无人空调照常开”的浪费现象。结合节假日模式，进一步减少非工作日的无效运行。

四、改造实施中的几个关键点

从实践来看，暖通节能改造的成败往往不取决于技术本身，而在于实施过程中的几个细节。

首先是现状勘察与数据采集。改造前需要对现有系统的设备参数、管道布置、控制方式进行全面摸底，并尽可能采集一段时间的运行数据作为基线。缺乏基线数据，节能效果就无法量化评估。

其次是控制逻辑的定制化。没有放之四海而皆准的控制策略。不同楼宇的业态、使用模式、设备配置差异很大，控制逻辑必须“一栋一策”。BA190PRO这类控制器支持用户自定义控制程序，可以根据具体需求编写差异化的控制算法，这是实现精细化节能的基础。

第三是过渡期的平滑切换。改造过程中往往需要新旧系统并行运行一段时间，确保在调试期间不影响正常供冷供热。建议分区域、分系统逐步推进，先完成一个典型系统的调试和验证，再推广至其他区域。

最后是运维人员的培训。再好的系统，如果运维人员不会用、不愿用，效果也会大打折扣。改造完成后应安排充分的培训，让运维团队熟悉新系统的操作逻辑和故障排查方法。

五、效果评估与持续优化

节能改造不是“一锤子买卖”。改造完成后，应建立常态化的能效监测与评估机制，至少从以下维度进行跟踪：

• 单位面积能耗：对比改造前后的逐月能耗数据

• 设备运行效率：监测冷水机组COP、水泵效率等关键指标

• 用户满意度：室内温湿度是否稳定在设定范围内

• 系统响应速度：负荷变化时系统的调节是否及时

根据运行数据的持续积累，还可以对控制参数和控制逻辑进行迭代优化。例如，随着季节变化调整冷却水温设定值，或者根据历史负荷数据优化机组的加载策略。这种“监测—评估—优化”的闭环，才是节能效益持续释放的关键。

六、结语

楼宇暖通系统的节能改造，本质上是一个“从粗放到精细”的转变过程。它不仅仅是更换几台设备或安装几块仪表，而是通过自动化的控制手段，让整个系统学会“按需供能”。BA系统在其中扮演着“大脑”的角色——感知环境变化、做出合理决策、驱动设备执行。

当然，节能改造也需要算好经济账。一般来说，暖通自控改造的投资回收期在2～4年之间，具体取决于建筑规模、设备现状和改造深度。但从更长远的角度看，这不仅仅是经济账，更是实现建筑低碳运行的必经之路。

技术在不断进步，控制策略也在不断迭代。对于正在考虑暖通改造的楼宇管理者来说，与其等待“最完美”的方案，不如从现状出发，小步快跑、持续优化——这或许才是最务实的路径。