公共建筑中央空調(diào)能效檢測(cè)和提高措施

馮翠花，李春陽(yáng)，李志亮，夏林鋒，張 偉

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

中央空調(diào)在許多公共建筑中都發(fā)揮著重要作用，對(duì)公共建筑的運(yùn)行環(huán)境起著良好的改善作用，中央空調(diào)系統(tǒng)具有較復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，其節(jié)能情況對(duì)中央空調(diào)的良好運(yùn)行具有重要意義。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公共建筑中央空調(diào)節(jié)能及能效的檢測(cè)工作。

1 公共建筑中央空調(diào)使用過(guò)程中的能源消耗

伴隨著中央空調(diào)在很多公共建筑中的大量使用，能源消耗問(wèn)題成為需要重點(diǎn)考慮的因素。很多公共建筑中央空調(diào)在長(zhǎng)期使用下，其冷凍以及冷卻效率逐漸下降，沒(méi)有對(duì)冷卻塔進(jìn)行及時(shí)清洗，降低了公共建筑中央空調(diào)的散熱能力，難以有效閉合截止閥，使公共建筑空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)冷水短路現(xiàn)象，這些因素的出現(xiàn)消耗了空調(diào)的整體性能，提升了冷源系統(tǒng)的能源消耗[1]。

部分公共建筑中央空調(diào)在管理過(guò)程中采用的是人工調(diào)試的方式，其中可能具有上百臺(tái)新風(fēng)機(jī)組與空調(diào)箱，工作人員沒(méi)有足夠的時(shí)間與精力對(duì)所有的機(jī)器進(jìn)行及時(shí)調(diào)試與查看。部分公共建筑中央空調(diào)制冷過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢熱，造成了資源的浪費(fèi)。

2 中央空調(diào)的節(jié)能性及能效檢測(cè)

針對(duì)中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種能源浪費(fèi)現(xiàn)象，要求對(duì)中央空調(diào)的節(jié)能性及其能效進(jìn)行有效檢測(cè)。要求嚴(yán)格按照GB/T 10870—2014《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組性能試驗(yàn)方法》以及GB/T 18430.1—2007《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組第1 部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機(jī)組》以及GB 4706.1 中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行及時(shí)檢驗(yàn)，為了確定在標(biāo)準(zhǔn)工況下空調(diào)運(yùn)行中的性能系數(shù)，需要充分而有效地測(cè)定中央空調(diào)使用過(guò)程中壓縮機(jī)的電壓電流數(shù)值以及冷卻水的流量，并計(jì)算出供回水的溫度等指標(biāo)[2]。

按照GB/T 13468—2013 以及《泵類液體輸送系統(tǒng)電能平衡測(cè)試與計(jì)算方法》和GB/T 16666—2012《泵類液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)》等系統(tǒng)指標(biāo)，測(cè)算出水泵的具體能效參數(shù)值。同時(shí)為了計(jì)算出中央空調(diào)的水泵運(yùn)行效率以及電機(jī)負(fù)載率等指標(biāo)值，需要計(jì)算中央空調(diào)水泵進(jìn)出口流量值、壓力值、電動(dòng)率以及其高度差等指標(biāo)數(shù)值，為中央空調(diào)的節(jié)能性能及能效檢測(cè)提供多種數(shù)據(jù)支持。此外，嚴(yán)格按照《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)定電機(jī)的負(fù)載率等指標(biāo)數(shù)值[3]。

3 對(duì)中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)算

中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)算包括測(cè)算制冷機(jī)組的性能，測(cè)算水泵的運(yùn)行效率，測(cè)算冷凍水供回水溫差以及測(cè)算制冷壓縮機(jī)的排氣溫度等。

3.1 測(cè)算制冷機(jī)組的性能

中央空調(diào)制冷機(jī)組的性能可用式（1）表示。

式中，空調(diào)機(jī)組的輸入功率以NC表示，機(jī)組提供的制冷量以QC表示，冷凍水的供回水溫差以Δt 表示，水的定壓比熱以CP表示。冷凍水的流量以G 表示。制冷機(jī)組的性能計(jì)算過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定，在規(guī)定電能的驅(qū)動(dòng)作用下，充分壓縮循環(huán)冷水機(jī)組，在具體的規(guī)定條件以及制冷工況下，中央空調(diào)的性能系數(shù)COP 具有具體的測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)，要求嚴(yán)格按照表1 中的規(guī)定進(jìn)行測(cè)算[4]。根據(jù)中央空調(diào)中冷水以及熱泵機(jī)組的額定性能系數(shù)計(jì)算制冷機(jī)組的性能。

表1 中央空調(diào)冷水及熱泵機(jī)組額定性能系數(shù)

3.2 測(cè)算水泵的運(yùn)行效率

中央空調(diào)中水泵的運(yùn)行效率測(cè)算表達(dá)式為式（2）。

式中，水泵有效功率以Pepe表示，水泵進(jìn)口液體流量以表示，水泵的出口處液體流量以表示，水泵的軸功率以NP表示，液體的平均流量以Q 表示，水泵進(jìn)口壓力以Pin表示，水泵出口壓力以Pout表示。水泵進(jìn)出口壓力表高度差以ΔZ 表示。

計(jì)算過(guò)程嚴(yán)格按照《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中的相關(guān)規(guī)定，要求水泵運(yùn)行系統(tǒng)的額定功率控制在0.85 的范圍之內(nèi)，同時(shí)按照《泵類及液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)方法》中的相關(guān)規(guī)定，要求電機(jī)負(fù)載率＞40%。對(duì)中央空調(diào)水泵運(yùn)行數(shù)值的測(cè)算，數(shù)值較低一般是由于水系統(tǒng)阻力特性與水泵運(yùn)行不匹配，或是水泵的自身性能出現(xiàn)了變化，由此要求及時(shí)調(diào)整或更換水泵。中央空調(diào)中水泵運(yùn)行效率測(cè)算過(guò)程中要求嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)液體輸送系統(tǒng)合格率與水泵類效率的指標(biāo)規(guī)定[5]，見(jiàn)表2。

表2 中央空調(diào)液體輸送系統(tǒng)合格率與水泵類效率的指標(biāo)規(guī)定

3.3 測(cè)算冷凍水供回水溫差

中央空調(diào)系統(tǒng)水流量由空調(diào)水供回水溫差以及空調(diào)冷負(fù)荷共同決定，是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能測(cè)算中的重要指標(biāo)，在空調(diào)水供回水溫差比較大的情況下，產(chǎn)生的空調(diào)水流量較小，需要消耗的電量就比較少。同時(shí)隨著空調(diào)水流量的降低，空調(diào)蒸發(fā)器流量速度也隨之降低，由此使換熱系統(tǒng)的系數(shù)值變小，為適應(yīng)這一變化，需要增加換熱面積，由此對(duì)金屬的消耗增大。通過(guò)對(duì)中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中多種環(huán)境情況對(duì)比發(fā)現(xiàn)，（4～6）℃空調(diào)冷凍水供回水溫差，是比較合理的運(yùn)行狀態(tài)，因此，很多中央空調(diào)在運(yùn)行中將供回水的溫差設(shè)置為5 ℃。

3.4 測(cè)算制冷壓縮機(jī)的排氣溫度

中央空調(diào)在制冷的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，如何對(duì)這些廢熱進(jìn)行處理是中央空調(diào)運(yùn)行效率計(jì)算的重要指標(biāo)。在廢熱排放較為集中、廢熱量較大的情況下，可以結(jié)合使用需要，對(duì)空調(diào)運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的余熱進(jìn)行集中回收利用，提升節(jié)能效果。

4 中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能措施

4.1 加強(qiáng)對(duì)制冷機(jī)組的充分利用

通過(guò)對(duì)中央空調(diào)制冷機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況的測(cè)算，充分掌握其制冷能力，分析其是否處于高效運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)制冷機(jī)組的充分利用。及時(shí)發(fā)現(xiàn)制冷機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的不良現(xiàn)象，包括輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、冷卻塔實(shí)際冷卻效果不良等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行控制中的不良因素，并采取有效的改進(jìn)措施。

4.2 降低水泵的電能消耗

中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)耗電量中的15%～30%都由空調(diào)水泵所消耗。在中央空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際建筑物的面積設(shè)計(jì)冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)與冷凍水泵等，要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中保留10%～15%的余量。中央空調(diào)在一年四季中一般是處于最大的水流量之下工作。由于實(shí)際負(fù)荷量的變化以及溫度等因素的影響，中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際熱負(fù)荷一般遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)負(fù)載。隨著空調(diào)冷負(fù)荷的變化，其中的循環(huán)水量也會(huì)隨之變化，因此可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式降低水泵的電能消耗，充分運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)水泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低水泵的電能消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

中央空調(diào)在當(dāng)今時(shí)代發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，很多建筑物與公共空間都設(shè)計(jì)并使用中央空調(diào)，對(duì)空氣溫度起到了良好的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)也產(chǎn)生大量的電能消耗與熱能消耗。因此在中央空調(diào)的運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能性能及能效檢測(cè)，測(cè)算水泵的運(yùn)行效率、冷凍水供回水溫差以及制冷壓縮機(jī)的排氣溫度等，從而判斷出中央空調(diào)的節(jié)能情況與消耗情況，并通過(guò)加強(qiáng)對(duì)制冷機(jī)組的充分利用與降低水泵電能消耗等方式達(dá)到良好的節(jié)能效果。