某大廈空調(diào)制冷設(shè)備運(yùn)行狀況分析及節(jié)能改造方案

陳 娟

（天津市頤和城市建筑設(shè)計(jì)有限公司 天津 300381）

1 建筑概況

某大廈地處北京市南站商業(yè)區(qū)中心地段，采用中央空調(diào)系統(tǒng)采暖制冷；夏季房間設(shè)計(jì)溫度25°C，冬季設(shè)計(jì)溫度18°C。大廈主樓地上26層，總高70m，總建筑面積計(jì)16845m2，空調(diào)供應(yīng)總使用面積13724m3，大廈房間主要包括辦公室、會(huì)議室和設(shè)備間等。

1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)概況

大廈中央空調(diào)系統(tǒng)主要由2臺(tái)溴化鋰吸收式直燃機(jī)組、配套冷卻水泵、補(bǔ)水泵、冷水塔、風(fēng)機(jī)盤(pán)管，夏季冷水泵和冬季溫水泵采用一套水泵。冬季采暖、夏季供冷均由安裝在房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管送風(fēng)提供，空調(diào)末端送風(fēng)方式采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管+開(kāi)窗通風(fēng)方式，每天運(yùn)行8小時(shí)。

1.2 直燃機(jī)運(yùn)行規(guī)律

直燃機(jī)采用市政供應(yīng)天然氣為燃料，機(jī)組夏天運(yùn)行時(shí)間為7：00～18：00共11個(gè)小時(shí)，周六日和節(jié)假日停運(yùn)；冬季運(yùn)行時(shí)間為6：00～18：00共12個(gè)小時(shí)，其他時(shí)間直燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，在供暖季節(jié)溫水泵保持常開(kāi)不停，防止管道和系統(tǒng)結(jié)冰。直燃機(jī)配套冷（溫）水泵、冷卻水泵均未采用變頻設(shè)備,水泵軟啟動(dòng)后定流量運(yùn)行。

表1 空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)：

2 能耗統(tǒng)計(jì)概況

大廈對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)燃?xì)夂陀秒姟⒂盟隽私y(tǒng)計(jì)，匯總的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

表2 直燃機(jī)冬季供暖空調(diào)系統(tǒng)能耗

從上表可見(jiàn)，大廈單位建筑面積冬季燃?xì)夤┡茉矗ㄈ細(xì)?電）合計(jì)為50.2+5.2=55.5kW·h/m2年

表3 直燃機(jī)夏季供冷空調(diào)系統(tǒng)能耗

從上表可見(jiàn)，大廈單位建筑面積夏季燃?xì)夤├淠茉矗ㄈ細(xì)?電）合計(jì)為：

2.1 大廈直燃機(jī)燃?xì)庀脑u(píng)估

2.1.1 供冷當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間=天然氣制冷年均耗量/額定流量=555h

根據(jù)換熱量公式：Q=c*m*(t2-t1)，查運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，取直燃機(jī)最大供回水溫差3°C，

直燃機(jī)供冷量Q1=4.2kj/kg℃*193.5m3/h*3°C*1000kg/m3=677kW

全年實(shí)際供冷量Q2=Q1*555h=375874kW·h

燃?xì)庀臒崃縌3=366420kW·h,溶劑泵等消耗熱量Q4=10*555*0.6=3330kW·h

則制冷季節(jié)COP1=375874kW·h/（366420+3330）kW·h=1.02

2.2.2 供熱當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間=天然氣制熱年均耗量/額定流量=1056h

根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，取直燃機(jī)最大供回水溫差2.5°C。

直燃機(jī)供熱量為：P1=4.2kj/kg°C*193.5m3/h*2.5°C*1000kg/3600m3=564kw

全年實(shí)際供冷量P2=P1*1056h=595591kW·h

燃?xì)庀牧縋3=844810kW·h,溶劑泵等Q4=10*1056*0.6=6336kW·h

則制熱季節(jié)COP2=595591kW·h/(844810+6336)=313020/369750=0.70

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，北京市冬季寫(xiě)字樓燃?xì)獠膳闹笜?biāo)約為9m3/m3年,夏季寫(xiě)字樓燃?xì)庵评湎闹笜?biāo)3.2m3/m3年～4.7m3/m3年,從表二、表三可知大廈冬季采暖和供冷燃?xì)庀牧恐笜?biāo)均低于北京市指標(biāo)，處于正常范圍。但是，大廈直燃機(jī)季節(jié)制冷和制熱效率較低，需采取加大供回水溫差,減少燃?xì)庀牡却胧?，提高直燃機(jī)季節(jié)能效比系數(shù)。

2.2 節(jié)約燃?xì)獯胧?/h3>

2.2.1 直燃機(jī)本體多處破損，漏熱、漏冷嚴(yán)重，需將直燃機(jī)本機(jī)體保溫全部更換。

2.2.2夏季適當(dāng)提高室內(nèi)溫度，如室內(nèi)溫度由24°C提供到25°C，可節(jié)約燃?xì)饬?.3μ/m3。

2.2.3 夏季根據(jù)天氣變化適當(dāng)提高直燃機(jī)冷水溫度，冬季根據(jù)天氣變化適當(dāng)降低供熱水溫度。

2.3 水泵輸送系統(tǒng)電耗現(xiàn)狀評(píng)估

2.3.1 直燃機(jī)配套冷（溫）水泵、冷卻水泵均未采用變頻設(shè)備,軟啟動(dòng)后定流量運(yùn)行。

2.3.2 根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全年大部分時(shí)間冷（溫）水供回水溫差處于3°C以下，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)溫差5°C，冷（溫）水泵電機(jī)表面溫度計(jì)指示溫度60°C，水泵流量存在過(guò)載現(xiàn)象。

2.3.3 根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，大廈冬、夏季節(jié)90%運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，冷卻水供回水溫差處于4°C以下，低于設(shè)計(jì)溫差5°C，冷（溫）水泵電機(jī)表面溫度計(jì)指示溫度50°C。

2.4 水泵節(jié)電措施

2.4.1 冷卻水泵、冷溫水泵增加變頻器調(diào)速

中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%～20%左右的設(shè)計(jì)余量。在實(shí)際使用中，冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)長(zhǎng)期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。

根據(jù)流體力學(xué)原理：水泵的流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，軸功率P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比：

如根據(jù)負(fù)荷變化，保持直燃機(jī)冷卻水、冷（溫）水、進(jìn)出口溫差5°C不變，對(duì)水泵加裝變頻調(diào)節(jié)器，將水泵轉(zhuǎn)速（循環(huán)水量）作為被調(diào)參數(shù)，由變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，對(duì)冷卻泵、冷（溫）水泵系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)，即將原來(lái)工頻運(yùn)行50Hz改為45Hz運(yùn)行，水泵運(yùn)行功率將相應(yīng)降低并節(jié)能:

表4 水泵變頻節(jié)能效果對(duì)比

綜合以上：年變頻節(jié)電量為14634kW·h+10976kW·h=25610kW·h 2.4.2大廈冷卻水循環(huán)泵、冷溫水泵所用系列為2000年出品的老式Y(jié)系列電機(jī)，大廈冷溫水泵、冷卻水循環(huán)泵系統(tǒng)管網(wǎng)特性與系統(tǒng)不匹配，外殼銹蝕，且使用年限已久，應(yīng)更換為新型高效電機(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，考慮到水泵效率、季節(jié)影響等因素，直燃機(jī)冷卻水泵、冷（溫）水泵變頻年節(jié)能率按24%計(jì)算，年節(jié)約電量約25610kW·h。

冷水泵和溫水泵分開(kāi)設(shè)置，則冬季節(jié)電量按10%計(jì)算，節(jié)電量約4500kW·h。

高效電機(jī)節(jié)電1%計(jì)算，則全年節(jié)電量約5000kW·h。

三項(xiàng)措施合計(jì)全年節(jié)約電量25610+4500+5000=35110kW·h，經(jīng)濟(jì)效益3萬(wàn)元，折合標(biāo)煤11.7t。