某公共建筑空調系統(tǒng)節(jié)能改造實踐與研究

摘 要：為了節(jié)約建筑物空調系統(tǒng)能耗，本文對空調系統(tǒng)中重要部件——水冷機組節(jié)能進行改造，文中首先探討了當前水冷機組設計中存在的不足之處，然后給出了水冷機組改造方案，并通過計算比較了改造前后的經(jīng)濟效益、能耗情況，得出改造后比改造前每年節(jié)省了45.5萬元，一次能耗節(jié)約了4.97×109kJ，基本達到改造目的。

關鍵詞：節(jié)能；水冷機組；改造方案

中圖分類號：TU831.8 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0273-01

1 引 言

本文由于篇章的有限性，僅探討某公共建筑空調系統(tǒng)中冷水機組設計過程中存在不足之處，并給出了該建筑冷熱源的節(jié)能改造方案，通過計算得出節(jié)能效果。

2 空調系統(tǒng)中冷水機組設計中存在問題分析

通常對于冷水機組的配置需要實現(xiàn)以下四個功能[3]：①冷水機組的冷量選擇需要結合建筑物冷負荷需要進行，做到科學合理；②冷水機組需要能夠工作在單機最佳工作區(qū)域內；③整個冷水機組系統(tǒng)中需要擁有很好的部分負荷效率；④系統(tǒng)具有較高的可靠性以及優(yōu)良的兼?zhèn)湫?。目前冷水機組設計存在不足主要體現(xiàn)在：

2.1 不考慮冷機的部分負荷性能

通常在對冷水機組設計時，設計人員只考慮滿負荷性能，但是，實際上空調負荷隨著外界環(huán)境溫度變化而變化，很多時間段都處于部分負荷狀態(tài)，因此在對空調滿負荷COP指標考核的同時也需要考慮水冷機組部分負荷IPLV指標。

按照美國空調與制冷協(xié)會ARI550/590-2004標準中規(guī)定，綜合部分性能系數(shù)計算公式為：

IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D（3.1）

上式中，A、B、C、D分別為水冷機組在100%、75%、50%、25%負荷率下的COP或EER值。

2.2 缺少對空調分區(qū)的考慮

在對水冷機組設計時，若不考慮空調分區(qū)影響，空調系統(tǒng)實際運行過程中會出現(xiàn)一系列問題。如本文所提建筑，有24層，其中1～3層為餐廳，營業(yè)時間為早6點晚8點，4～8層為賓館，營業(yè)時間為24h，9～24層為辦公層，工作時間為早8點晚5點。但是在設計過程中沒有考慮到空調分區(qū)情況，所以按照整個建筑總冷負荷3967kW進行考慮，選取了兩臺制冷量為2110kW的水冷機組，夜間僅賓館使用，最大總冷負荷僅占25.6%，約為1016kW，所以即使只使用1臺水冷機組，也將長期運行負荷率也不超過48%，從而造成能量的浪費。

3 某公共建筑空調系統(tǒng)節(jié)能改造——水冷機組改造

3.1 改造方案

按照負荷計算結果，在夜間0：00～5：00和22：00～24：00僅有空調需要供電，最大冷負荷僅為591kW，但是在周末賓館的使用冷負荷無法計算，通過估算得到冷負荷指標125w/m2，每層面積為1040m2，每層最大冷負荷為130kW，4～8層周末最大負荷為650kW。所以，選取650kW小容量水冷機組，在只需要賓館供冷時只需要開啟小容量水冷機組即可，節(jié)省大量能耗。4～24層采用相同的冷水管路，同時在連通管和總供水管上安裝一個電動蝶閥，在晚間后周末關閉閥門切斷8層以上管路供水。

此外，在設計過程中難以準確計算水冷負荷，造成水冷機組容量偏大，現(xiàn)在有直燃型機組制冷量達到2110kW，但是在設計時設計制冷量為2762kW，所以現(xiàn)有機組制冷量僅達到設計冷負荷的76%。在負荷為76～100%范圍內若采用兩臺直燃型機組將會使得機組負荷效率介于50～65%范圍內，運行效率相對底下?，F(xiàn)在增加一臺制冷量為663kW的水冷機組，在需要負荷大于76情況下開啟，并與大型直燃型機組共同并聯(lián)使用，同時兩臺直燃型機組能夠互為備用。

綜上考慮，本文改造方案確定為選取1臺麥克維爾產(chǎn)的WMD-195.1型單螺桿式冷水機組，參數(shù)如表1所示。

由于該冷水機組冷凍水流量要小于現(xiàn)有冷凍水泵400m3/h流量，所以可以配置一臺冷凍水泵，選取1臺WILO產(chǎn)的NP系列臥式離心泵，參數(shù)如表2所示。

3.2 節(jié)能效果分析

改造前，該建筑物原采用兩臺直燃型水冷機組供冷，全年消耗燃氣達到51萬NM3；改造后，采用一臺螺桿式冷水機組和一臺直燃型冷水機組為該建筑物供冷，全面消耗燃氣量為19萬NM3，用電量為12.6萬kWh。

采用冷凍水泵與新增螺桿式水冷機組配合使用，現(xiàn)規(guī)定在供冷季節(jié)運行時間為6×30×10=1800h，夜間制冷全部有新增機組承擔。供冷季節(jié)寶田運行時間為6×30×10=1800h，在小于30%的冷負荷率由新增機組承擔，運行時間為1800×56.2%=1012h，因此新增機組總供需要供冷時間為1800+1012=2812h。

對于冷水泵的節(jié)能情況計算，可以為（45-6）×2812h=109668kWh。

可以通過表3可以看出改造前后運行費用及相應能耗比較。

表3中采用燃氣價格為1.45元/NM3，使用的電價為0.81元/kWh。

從表中可以看出，改造后每年運行費用能夠節(jié)省455347元，節(jié)省一次能耗為4.97×109kJ。

4 結束語

由于能源的有限性以及人類消費速度的增加使得能源緊缺現(xiàn)象愈加嚴重，能源節(jié)約是當前我國乃至世界的重大課題。建筑物能耗是當前能耗占比較大部分，同時也是最有潛力節(jié)約能耗的部分，而建筑物能耗中空調系統(tǒng)能耗占大部分，水冷機組是空調系統(tǒng)的重要部分，本文為某公共建筑空調系統(tǒng)中冷水機組設計過程中存在不足之處，并給出了該建筑冷熱源的節(jié)能改造方案，通過計算得出節(jié)能效果。

參考文獻

[1]王 憲，李 夔.深圳地鐵車站中央空調系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案分析[J].制冷，2011（4）：45～48.

[2]吳俊峰，張秀平，張朝暉，等.中央空調系統(tǒng)節(jié)能改造方案的節(jié)能量測量及驗證方法初探[J].制冷與空調（北京），2013，13（9）：78～83.

[3]周洪煜，陳孜虎，高鵬飛.中央空調系統(tǒng)節(jié)能運行改造的控制策略與方案[J].計算機測量與控制，2009（10）：1977～1980.

收稿日期：2018-8-12