变频驱动器应用于风扇电机到冷却器的能源系统？

在新建筑或翻新项目的设计过程中，很少有决策会像涉及暖通空调系统的决策那样影响长期运营成本。在典型的商业或机构设施中，暖通空调系统的使用寿命中，90%的总拥有成本是由运行、能源和维护产生的。相比之下，购买和安装的成本平均而言，只占整个系统的总拥有成本的10%。

不幸的是，大多数的设计决策都是主要关注初始成本。预算已确定，设计预计将达到或低于预算金额。设计师们就会知道自己要用多少钱，在这个过程中，他们会根据自己对预算的影响进行部分决策。

以这种方式进行设计过程意味着在设计过程中做出的决定可能会对设施未来20至30年的运行产生负面影响。但事情不一定非得是那样的。通过参与设计过程，设施管理人员可以将重点从初始成本转移到其他因素，包括能效、运行性能和维护；这些因素将在系统的整个使用寿命中发挥作用。

替换实物

对于现有设施来说，用原有系统的复制品替换现有系统或部件是最简单的选择。被替换的系统在该地区服务得很好，为什么不直接用实物替换呢？这种做法的问题是，现有的系统在几十年前设计时，可能已经满足了该设施的需要，因为它当时存在并运行得很好。但设施并不是一成不变的。运营方式发生了变化，随着它们的变化，对供暖和空调的需求也在变化。几年前合适的东西可能已经不能满足当前业务的需要了。

实物更换假设为现有设备计算的负荷多年来没有变化。它还假设操作没有改变。今天，人们很难找到任何一个设施，其供热、制冷和运行要求与20至30年前相同。设施的变动太多了。

随着操作的变化，供暖和空调负荷也在变化。今天的需求可能大于或小于最初设计的系统。如果新系统尺寸过大，在部分负载条件下延长运行时间将导致效率损失。如果新系统尺寸过小，那么住户的舒适性就会受到影响。管理人员可能必须调查他们的设施，并进行新的负荷分析，以确定新设备的适当尺寸。

也许实物替代的最大缺点是失去了机会。当单个部件或系统被简单地换成新版本的旧设备时，管理者就不能从全局出发。有没有不同的方式来加热和调节一个能更好地满足居住者需求的空间，同时降低运行和能源成本？一个系统的设计变更将如何影响设施内其他系统的运行？

在设计一个新的系统时，管理者们需要退后一步，从长远考虑。要从整体上看，而不仅仅是一个系统或组件。今天的暖通空调系统具有20年或30年前根本没有的特性和功能。实物替代往往忽视了这些进步。

能源效率

更换旧的现有系统的最大好处之一是有机会提高暖通空调系统的运行效率。今天的系统，由于技术革新和建筑规范的变化，提供了20年或30年前所没有的能力和效率。一种尺寸并不能满足所有需求，因此设施经理必须评估各种选择并选择对他们的设施最有利的那些。

例如，可变制冷剂流量（VRF）系统就是这样的创新之一。在VRF系统中，压缩机的转速随着系统上的冷负荷的变化而变化。在传统系统中，压缩机在必要时根据冷负荷的变化进行循环打开和关闭。改变压缩机的转速不仅可以提供更好的气候控制，还可以降低系统的能源需求。

用于控制和诊断的远程监控是新一代系统中的另一项创新。通过对广泛的系统参数进行持续监控，这些系统可以立即将系统运行中的异常情况通知管理人员；否则可能会在数天或数周内无法检测到的异常情况。快速通知意味着可以更快地开始维修，提高舒适性并减少能源浪费。

变频驱动器现在在大多数新一代系统中很常见，应用于从泵和风扇电机到冷却器的能源系统，这些驱动器通过改变驱动器的速度来匹配负载来节省能源。

传统的暖通空调系统设定了一个固定的速率，将室外空气引入建筑物，空气必须加热或冷却。无论设施的占用情况如何，这些系统中引入室外空气的速率趋于恒定。相比之下，需求控制通风系统使用二氧化碳传感器网络，根据实际需要调整新风通风量，从而减少必须加热或冷却的新风量。

在新的系统设计中，还有许多其他的节能创新可供管理人员考虑。并不是所有的方法都适用于所有的应用程序，但是系统设计者应该被引导去识别和评估它们。

效率的提高伴随着更高的初始成本。为了证明额外费用的合理性，管理者必须能够证明给企业带来的长期利益。一种方法是执行一个简单的回报分析。

简单的投资回报分析计算节能选项产生的节约，并将其与这些选项的额外成本进行比较，以确定回收这些成本需要多长时间。它既简单又易于计算，并为产生这些额外成本提供了一个易于理解的论据。

虽然简单的回报可以证明这些节能选项的价值，但它没有考虑到所有的好处，如降低维护成本和更快的响应时间。通过执行生命周期成本分析，可以计算出这些效益带来的节约。

生命周期成本分析考虑了系统的总体拥有成本，包括初始成本、培训成本、维护成本、能源成本以及最终的处置成本。如果必须修改特定空间或必须运行新的公用设施连接才能安装系统，则这些费用也包括在内。然后将这些成本与新的、更高效的系统将产生的节约进行权衡。

不管怎样，设施管理者必须进行某种回报分析，以证明新系统中包含的节能功能成本较高。

维护设计

维护人员最大的抱怨之一是系统设计者在设计中忽视了维护要求。常见的例子包括防火阀，即使只是检查其位置，也无法接近。阀门位于无法触及的位置。空气处理机安装在离墙壁或其他设备很近的地方，空气过滤器必须弯曲才能拆除或安装。设备位于建筑物屋顶上，不易接近。

如果维护的第一条规则是东西坏了，那么第二条规则必须是，除非机械师能够轻松地接近设备，否则它将不会得到适当的维护。是的，空间在设施上很贵。太多的时候，设计师似乎完全专注于可用空间，然后把机械和电气系统塞进尽可能小的占地面积的地方。

维修人员的一句俗话是，设计师安装了某个大型设备，然后围绕它建造了大楼。这也许能达到限制不可用空间的目标，但对维护人员来说，这有两个问题。他们无法访问设备以维护设备，从而导致系统运行效率低下和早期故障。

第二个问题出现在更换设备的时候。可能需要拆除墙壁，将设备切割成若干部分，以便将其运出大楼，这使得更换系统的成本更高。而且从效率和可靠性的角度来看，这很可能会推迟管理者做出更换的决定，直到这是绝对必要的，即使它的运行效率很低。

为机电系统分配一个区域确实会占用可用空间，但这是必要的。如果由于拥挤而无法维护，可靠性、效率和设备使用寿命将受到影响。

造成这一问题如此严重的原因是，人们普遍将负责设计和建造过程的人员与设施完成后的操作人员分开。这导致两组人有两个完全不同的目标。那些设计和建造的人被期望在预算内按时完成任务。如果这意味着削减暖通空调系统的功能，或减少分配给机械设备的空间，他们将开绿灯。

这与操作和维护人员的要求直接冲突。他们希望系统能够满足居住者的需求，同时将运行和维护成本降到最低。他们认为设计团队正在进行的“价值工程”对他们和设施的运行有着长期的影响。

为维护而设计需要管理人员和维护人员从一开始就参与设计过程。设计师和建筑业根本不关注维护和运营问题。为维护而设计在一定程度上会增加最初的成本，因此管理者必须参与进来并证明他们的观点。

实事求是

要以管理者希望的方式运营设施，总是很难获得足够的资金。必须做出妥协，尤其是当管理者们在推动一种非成本最低的设计方案时。你必须提出你的理由。但即便如此，你还是不能得到你想要的一切。

在估计成本和节省成本时要实事求是。信誉就是一切。展示数字并提出论点，但要确保你拥有支持你的主张所需的数据和报告。

预算通常是由别人制定的。如果他们是不切实际的，管理者有义务指出这一点，并清楚地说明资金不足的项目将会有什么后果。否则，他们只会继承带有同样老问题的新系统。

设计维护噩梦示例

一栋两层楼的建筑正在被拆除和翻新。项目的一部分包括更换大楼的冷冻水设备。最初的设计要求把250吨重的冷却塔放在大楼的屋顶上，但是当提交计划时，建筑业主决定他们不想看到冷却塔，所以设计师把它移到了一个低于地面的地方。建造塔的坑是用混凝土挖出来的。未咨询操作和维护人员。

大楼重新投入使用一年后，冷却塔风扇轴上的一个轴承出现故障，需要更换，但坑壁太靠近冷却塔，无法拆卸。只有在凝汽器水管和所有电线断开后，才能将塔吊出坑。结果是，这栋建筑总共失去了5天的空调，而这份工作本来应该只需要几个小时。
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