變頻驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于風(fēng)扇電機(jī)到冷卻器的能源系統(tǒng)？

在新建筑或翻新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，很少有決策會(huì)像涉及暖通空調(diào)系統(tǒng)的決策那樣影響長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。在典型的商業(yè)或機(jī)構(gòu)設(shè)施中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命中，90%的總擁有成本是由運(yùn)行、能源和維護(hù)產(chǎn)生的。相比之下，購(gòu)買(mǎi)和安裝的成本平均而言，只占整個(gè)系統(tǒng)的總擁有成本的10%。

不幸的是，大多數(shù)的設(shè)計(jì)決策都是主要關(guān)注初始成本。預(yù)算已確定，設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)將達(dá)到或低于預(yù)算金額。設(shè)計(jì)師們就會(huì)知道自己要用多少錢(qián)，在這個(gè)過(guò)程中，他們會(huì)根據(jù)自己對(duì)預(yù)算的影響進(jìn)行部分決策。

以這種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程意味著在設(shè)計(jì)過(guò)程中做出的決定可能會(huì)對(duì)設(shè)施未來(lái)20至30年的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。但事情不一定非得是那樣的。通過(guò)參與設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)施管理人員可以將重點(diǎn)從初始成本轉(zhuǎn)移到其他因素，包括能效、運(yùn)行性能和維護(hù)；這些因素將在系統(tǒng)的整個(gè)使用壽命中發(fā)揮作用。

替換實(shí)物

對(duì)于現(xiàn)有設(shè)施來(lái)說(shuō)，用原有系統(tǒng)的復(fù)制品替換現(xiàn)有系統(tǒng)或部件是最簡(jiǎn)單的選擇。被替換的系統(tǒng)在該地區(qū)服務(wù)得很好，為什么不直接用實(shí)物替換呢？這種做法的問(wèn)題是，現(xiàn)有的系統(tǒng)在幾十年前設(shè)計(jì)時(shí)，可能已經(jīng)滿足了該設(shè)施的需要，因?yàn)樗?dāng)時(shí)存在并運(yùn)行得很好。但設(shè)施并不是一成不變的。運(yùn)營(yíng)方式發(fā)生了變化，隨著它們的變化，對(duì)供暖和空調(diào)的需求也在變化。幾年前合適的東西可能已經(jīng)不能滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)的需要了。

實(shí)物更換假設(shè)為現(xiàn)有設(shè)備計(jì)算的負(fù)荷多年來(lái)沒(méi)有變化。它還假設(shè)操作沒(méi)有改變。今天，人們很難找到任何一個(gè)設(shè)施，其供熱、制冷和運(yùn)行要求與20至30年前相同。設(shè)施的變動(dòng)太多了。

隨著操作的變化，供暖和空調(diào)負(fù)荷也在變化。今天的需求可能大于或小于最初設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。如果新系統(tǒng)尺寸過(guò)大，在部分負(fù)載條件下延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間將導(dǎo)致效率損失。如果新系統(tǒng)尺寸過(guò)小，那么住戶的舒適性就會(huì)受到影響。管理人員可能必須調(diào)查他們的設(shè)施，并進(jìn)行新的負(fù)荷分析，以確定新設(shè)備的適當(dāng)尺寸。

也許實(shí)物替代的最大缺點(diǎn)是失去了機(jī)會(huì)。當(dāng)單個(gè)部件或系統(tǒng)被簡(jiǎn)單地?fù)Q成新版本的舊設(shè)備時(shí)，管理者就不能從全局出發(fā)。有沒(méi)有不同的方式來(lái)加熱和調(diào)節(jié)一個(gè)能更好地滿足居住者需求的空間，同時(shí)降低運(yùn)行和能源成本？一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變更將如何影響設(shè)施內(nèi)其他系統(tǒng)的運(yùn)行？

在設(shè)計(jì)一個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)，管理者們需要退后一步，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。要從整體上看，而不僅僅是一個(gè)系統(tǒng)或組件。今天的暖通空調(diào)系統(tǒng)具有20年或30年前根本沒(méi)有的特性和功能。實(shí)物替代往往忽視了這些進(jìn)步。

能源效率

更換舊的現(xiàn)有系統(tǒng)的最大好處之一是有機(jī)會(huì)提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。今天的系統(tǒng)，由于技術(shù)革新和建筑規(guī)范的變化，提供了20年或30年前所沒(méi)有的能力和效率。一種尺寸并不能滿足所有需求，因此設(shè)施經(jīng)理必須評(píng)估各種選擇并選擇對(duì)他們的設(shè)施最有利的那些。

例如，可變制冷劑流量（VRF）系統(tǒng)就是這樣的創(chuàng)新之一。在VRF系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著系統(tǒng)上的冷負(fù)荷的變化而變化。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)在必要時(shí)根據(jù)冷負(fù)荷的變化進(jìn)行循環(huán)打開(kāi)和關(guān)閉。改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速不僅可以提供更好的氣候控制，還可以降低系統(tǒng)的能源需求。

用于控制和診斷的遠(yuǎn)程監(jiān)控是新一代系統(tǒng)中的另一項(xiàng)創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)廣泛的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，這些系統(tǒng)可以立即將系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況通知管理人員；否則可能會(huì)在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)無(wú)法檢測(cè)到的異常情況。快速通知意味著可以更快地開(kāi)始維修，提高舒適性并減少能源浪費(fèi)。

變頻驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在在大多數(shù)新一代系統(tǒng)中很常見(jiàn)，應(yīng)用于從泵和風(fēng)扇電機(jī)到冷卻器的能源系統(tǒng)，這些驅(qū)動(dòng)器通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)器的速度來(lái)匹配負(fù)載來(lái)節(jié)省能源。

傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定了一個(gè)固定的速率，將室外空氣引入建筑物，空氣必須加熱或冷卻。無(wú)論設(shè)施的占用情況如何，這些系統(tǒng)中引入室外空氣的速率趨于恒定。相比之下，需求控制通風(fēng)系統(tǒng)使用二氧化碳傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整新風(fēng)通風(fēng)量，從而減少必須加熱或冷卻的新風(fēng)量。

在新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還有許多其他的節(jié)能創(chuàng)新可供管理人員考慮。并不是所有的方法都適用于所有的應(yīng)用程序，但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該被引導(dǎo)去識(shí)別和評(píng)估它們。

效率的提高伴隨著更高的初始成本。為了證明額外費(fèi)用的合理性，管理者必須能夠證明給企業(yè)帶來(lái)的長(zhǎng)期利益。一種方法是執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的回報(bào)分析。

簡(jiǎn)單的投資回報(bào)分析計(jì)算節(jié)能選項(xiàng)產(chǎn)生的節(jié)約，并將其與這些選項(xiàng)的額外成本進(jìn)行比較，以確定回收這些成本需要多長(zhǎng)時(shí)間。它既簡(jiǎn)單又易于計(jì)算，并為產(chǎn)生這些額外成本提供了一個(gè)易于理解的論據(jù)。

雖然簡(jiǎn)單的回報(bào)可以證明這些節(jié)能選項(xiàng)的價(jià)值，但它沒(méi)有考慮到所有的好處，如降低維護(hù)成本和更快的響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)執(zhí)行生命周期成本分析，可以計(jì)算出這些效益帶來(lái)的節(jié)約。

生命周期成本分析考慮了系統(tǒng)的總體擁有成本，包括初始成本、培訓(xùn)成本、維護(hù)成本、能源成本以及最終的處置成本。如果必須修改特定空間或必須運(yùn)行新的公用設(shè)施連接才能安裝系統(tǒng)，則這些費(fèi)用也包括在內(nèi)。然后將這些成本與新的、更高效的系統(tǒng)將產(chǎn)生的節(jié)約進(jìn)行權(quán)衡。

不管怎樣，設(shè)施管理者必須進(jìn)行某種回報(bào)分析，以證明新系統(tǒng)中包含的節(jié)能功能成本較高。

維護(hù)設(shè)計(jì)

維護(hù)人員最大的抱怨之一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中忽視了維護(hù)要求。常見(jiàn)的例子包括防火閥，即使只是檢查其位置，也無(wú)法接近。閥門(mén)位于無(wú)法觸及的位置?？諝馓幚頇C(jī)安裝在離墻壁或其他設(shè)備很近的地方，空氣過(guò)濾器必須彎曲才能拆除或安裝。設(shè)備位于建筑物屋頂上，不易接近。

如果維護(hù)的第一條規(guī)則是東西壞了，那么第二條規(guī)則必須是，除非機(jī)械師能夠輕松地接近設(shè)備，否則它將不會(huì)得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)。是的，空間在設(shè)施上很貴。太多的時(shí)候，設(shè)計(jì)師似乎完全專(zhuān)注于可用空間，然后把機(jī)械和電氣系統(tǒng)塞進(jìn)盡可能小的占地面積的地方。

維修人員的一句俗話是，設(shè)計(jì)師安裝了某個(gè)大型設(shè)備，然后圍繞它建造了大樓。這也許能達(dá)到限制不可用空間的目標(biāo)，但對(duì)維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，這有兩個(gè)問(wèn)題。他們無(wú)法訪問(wèn)設(shè)備以維護(hù)設(shè)備，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率低下和早期故障。

第二個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)在更換設(shè)備的時(shí)候?？赡苄枰鸪龎Ρ冢瑢⒃O(shè)備切割成若干部分，以便將其運(yùn)出大樓，這使得更換系統(tǒng)的成本更高。而且從效率和可靠性的角度來(lái)看，這很可能會(huì)推遲管理者做出更換的決定，直到這是絕對(duì)必要的，即使它的運(yùn)行效率很低。

為機(jī)電系統(tǒng)分配一個(gè)區(qū)域確實(shí)會(huì)占用可用空間，但這是必要的。如果由于擁擠而無(wú)法維護(hù)，可靠性、效率和設(shè)備使用壽命將受到影響。

造成這一問(wèn)題如此嚴(yán)重的原因是，人們普遍將負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造過(guò)程的人員與設(shè)施完成后的操作人員分開(kāi)。這導(dǎo)致兩組人有兩個(gè)完全不同的目標(biāo)。那些設(shè)計(jì)和建造的人被期望在預(yù)算內(nèi)按時(shí)完成任務(wù)。如果這意味著削減暖通空調(diào)系統(tǒng)的功能，或減少分配給機(jī)械設(shè)備的空間，他們將開(kāi)綠燈。

這與操作和維護(hù)人員的要求直接沖突。他們希望系統(tǒng)能夠滿足居住者的需求，同時(shí)將運(yùn)行和維護(hù)成本降到最低。他們認(rèn)為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的“價(jià)值工程”對(duì)他們和設(shè)施的運(yùn)行有著長(zhǎng)期的影響。

為維護(hù)而設(shè)計(jì)需要管理人員和維護(hù)人員從一開(kāi)始就參與設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)師和建筑業(yè)根本不關(guān)注維護(hù)和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。為維護(hù)而設(shè)計(jì)在一定程度上會(huì)增加最初的成本，因此管理者必須參與進(jìn)來(lái)并證明他們的觀點(diǎn)。

實(shí)事求是

要以管理者希望的方式運(yùn)營(yíng)設(shè)施，總是很難獲得足夠的資金。必須做出妥協(xié)，尤其是當(dāng)管理者們?cè)谕苿?dòng)一種非成本最低的設(shè)計(jì)方案時(shí)。你必須提出你的理由。但即便如此，你還是不能得到你想要的一切。

在估計(jì)成本和節(jié)省成本時(shí)要實(shí)事求是。信譽(yù)就是一切。展示數(shù)字并提出論點(diǎn)，但要確保你擁有支持你的主張所需的數(shù)據(jù)和報(bào)告。

預(yù)算通常是由別人制定的。如果他們是不切實(shí)際的，管理者有義務(wù)指出這一點(diǎn)，并清楚地說(shuō)明資金不足的項(xiàng)目將會(huì)有什么后果。否則，他們只會(huì)繼承帶有同樣老問(wèn)題的新系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)維護(hù)噩夢(mèng)示例

一棟兩層樓的建筑正在被拆除和翻新。項(xiàng)目的一部分包括更換大樓的冷凍水設(shè)備。最初的設(shè)計(jì)要求把250噸重的冷卻塔放在大樓的屋頂上，但是當(dāng)提交計(jì)劃時(shí)，建筑業(yè)主決定他們不想看到冷卻塔，所以設(shè)計(jì)師把它移到了一個(gè)低于地面的地方。建造塔的坑是用混凝土挖出來(lái)的。未咨詢操作和維護(hù)人員。

大樓重新投入使用一年后，冷卻塔風(fēng)扇軸上的一個(gè)軸承出現(xiàn)故障，需要更換，但坑壁太靠近冷卻塔，無(wú)法拆卸。只有在凝汽器水管和所有電線斷開(kāi)后，才能將塔吊出坑。結(jié)果是，這棟建筑總共失去了5天的空調(diào)，而這份工作本來(lái)應(yīng)該只需要幾個(gè)小時(shí)。
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