广东地区大型建筑中央空调系统节能措施.pdf

1 前言 中央空调系统作为提高人们工作与生活中环境舒 适度的不可或缺的重要系统， 被广泛用于民用与工业建 筑中，而大型建筑的中央空调系统作为高耗能设备， 其 运行能耗比通常占建筑总能耗 20%50%1-2。典型的大 型中央空调系统主要设备包括冷水机组、冷却循环水 泵、 冷却塔、 冷冻循环水泵、 自动控制系统及空调末端设 备。 早期中央空调系统自控系统相对比较落后， 因此在 部分负荷下运行时， 系统存在较为严重的小温差大流量 现象， 导致循环泵长期在大负荷工况下运行， 使机组运 行功率较大， 能耗较高3-5。本文主要分析了广东地区大 型建筑中央空调系统能耗的现状， 从中央空调的工作原 理和组成结构出发， 提出对中央空调的冷热源、 水输送 系统以及末端设备三方面的节能改造措施， 从而降低整 个中央空调系统的能耗。 2 总体现状分析 对广东地区内的 50 多个大型建筑中央空调系统的 实际运行现状进行调查统计、 检测分析， 主要包括中央 空调系统冷水机组品牌、 冷水机组类型、 空气调节方式、 制冷量、 自控系统的使用情况、 末端装置使用情况等， 具 体内容如表 1 所示。 3 中央空调系统能效检测 广东地区大型建筑中央空调系统节能措施 廖伟初 1 陆梓敬 2 （1 广东科捷检测技术服务有限公司； 2 广东省建筑材料研究院） 【摘要】本文基于对广东地区的大型建筑如工厂、 写字楼、 酒店、 商场、 展览中心、 医院、 银行等用 能单位中央空调系统进行的能效测试， 由测试结果来论述目前广东地区乃至整个华南片区绝大多数 中央空调系统运行中所存在的一些问题， 并就提高整个系统能效和降低系统能耗进行节能改造及优 化运行提出了几点建议。 【关键词】能效测试； 中央空调系统； 节能措施 如露天堆放， 应用覆盖保护。 加热养护制度宜采用长预养、 缓升温、 低恒温、 慢冷 却的和缓制度， 尽量减弱使构件破坏的因素， 以获得优 异的混凝土构件性能， 但为了提高劳动生产率和降低成 本， 则要快速养护， 这是矛盾的。 加热养护制度还要根据 气温条件和实际生产状况, 升温速度越慢， 所需混凝土 的临界初始结构强度也随之降诋， 如预养期不足, 可以 在升温早期用减缓升温速率的措施来弥补； 如混凝土中 气相及液相含量越高， 升温速度越快， 临界初始结构强 度也必须越大。 总之， 选定养护制度时要从材料特性、 生 产工艺和设备等具体情况出发， 做到切实可行， 并在生 产实践中不断完善和提高。 5 结语 本文探讨了钢筋混凝土预制构件在早期热养护期 间发生的一些物理变化过程，以及对混凝土性能的影 响， 尤其对预养期和升温期等进行了一些比较详细的分 析， 提出了一些建议。 预养期对混凝土的性能极为重要， 建议达到临界 强度 （0.40.5MPa） 才进入升温期。 升温期是控制结构物缺陷的关键一步。 建议采用 分级升温的措施， 而不是匀速升温。 恒温和降温期一般都控制的较好，但也不能忽 视。加热养护制度要采用长预养、 缓升温、 低恒温、 慢冷 却的和缓制度， 并从实际出发， 做到切实可行。 热养护之后在堆场的后期养护，要避免风吹日晒， 防止干缩裂缝的发生。 【参考文献】 1苏 马里宁娜蓍.普通混凝土的湿热养护 M .庞强特译.中 国建筑工程出版社， 1981. 2 朱瑶宏， 等.蒸养管片混凝土物理力学性能的影响因素研究 J .铁道建筑， 2013(1). ! 质量控制与检测 C MY K 万方数据 注： 表格括号中的数字为所占的百分比 表 1 广东省中央空调系统调查情况 建筑物 用途 冷水 机组 品牌 冷水 机组 类型 空气 调节 方式 制冷 工质 主机 台数 制冷量 冷冻 水泵 （台） 制冷是 否达到 要求 水处理 保温 材料 自控 装置 水源 工厂 （43%） 约克 （28%） 螺杆式 冷水机 （75%） 风机 盘管 （65%） R134a （75%） 5 （3 用 2 备） （15%） CC528kW （12%） 6 （3 用 3 备） 7% 达到 （86%） 电子 水处理 （70%） 橡塑 海绵 （75%） 正常 （90%） 自来水 （96%） 酒店 （20%） 大金 （18%） 离心式 冷水机 （25%） 风机盘管 + 新风 （35%） R22 （25%） 4 （2 用 2 备） 32% 528kW CC1163kW （38%） 5 （3 用 2 备） 5% 达不到 （14%） 加药 （18%） 岩棉 （15%） 异常 （10%） 地下水 （4%） 写字楼 （20%） 麦克维尔 （16%） - 3 （1 用 2 备 /2 用 1 备） 6% CC1163kW （50%） 4 （2 用 2 备） 36% - 钠离子 交换设备 （12%） 玻璃 丝棉 （10%） - 商场 （5%） 特灵 （15%） - 2 （1 用 1 备） 40% - 3 （1 用 2 备 /2 用 1 备） 16% - 其他 （12%） 日立 （12%） 其他 （11%） - 1 （无备用） 7% - 2 （1 用 1 备） 36% - 本文通过对省内中央空调系统用户所委托的能效 测试， 对其系统进行运行工况下的能效检测， 通过现场 布置传感器检测的方法获得系统运行数据。 再通过计算 得到系统实际运行能效比。测点布置图如图 1 所示。 3.1 电机功率测算 冷冻水泵、 冷却水泵和压缩机的电机输入功率的测 量按照 GB/T 1032-2012 三相异步电动机试验方法 规 定的方法进行。 水泵、 压缩机电机电功率计算公式为： P=3 UIcos(式 1) 式中： P电机功率， 单位： W； U线电压， 单位： V； I线电流， 单位： A； 功率因素。 3.2 温度测量 制冷系统冷却水、 冷冻水进、 出口温度测量使用温 度传感器来测量。 3.3 压力测量 制冷系统冷却水、 冷冻水进、 出口压力测量使用压 力传感器来测量。 3.4 冷冻水循环水量测量 制冷系统能效检测中冷冻水循环水量是一个重要 的物理量， 测量要求具有较高的精度， 采用高精度超声 波流量计来测量。 通过累积计量 1 小时来得到循环水流 量。 3.5 制冷系统制冷量测算 制冷系统制冷量通过下式计算： Qn=3600 C qv （t1-t2）(式 2) 式中： Qn试验测量机组的制冷量， 单位： kW； C平均温度下水的定压比热容，单位： kJ/ (kg )； 平均温度下水的密度， 单位： kg/m3； qv冷冻水体积流量， 单位： m3/h； t1冷冻水进口温度， 单位： ； t2冷冻水出口温度， 单位： 。 3.6 制冷系统性能系数测算 制冷系统性能系数通过下式计算： 图 1 中央空调系统测点布置图 1.冷却水进口压力； 2.冷却水出口压力； 3.冷冻水进口压力； 4.冷冻水出口压 力； 5.冷却水进口温度； 6.冷却水出口温度； 7.冷冻水进口温度； 8.冷冻水出 口温度； 9.冷冻水流量； 10.压缩机电功率； 11.冷却水泵电功率； 12.冷冻水泵 电功率； 13.冷却塔电功率； 14.用冷终端电功率 质量控制与检测 C MY K 万方数据 COP= Qn pn (式 3) 式中： COP制冷系统性能系数， 单位： kW/kW； Qn试验测量机组的制冷量， 单位： kW； pn试验测量机组制冷总输入功率， 单位： kW。 4 问题及建议 通过对中央空调系统实地调查并对其进行能效测 试及分析， 广东地区部分大型建筑的中央空调系统主要 存在以下问题： 冷水机组实际性能系数整体较低：通过检测分 析， 2010 年以前投入使用的中央空调系统约占 75%， 其 中 2005 年以前投入使用的中央空调系统占 20%； 2010 年以后投入使用的中央空调系统仅为 25%， 而近几年来 国家对于高耗能设备的能效指标要求更为严格， 对于企 业节能要求更高， 而通常产品更新换代的速度却难以跟 上， 加上设备老化等原因导致能效比较低。从测试结果 可以看出， 约 60%的冷水机组实际运行工况下的 COP 不 能达到国家规定的最低限定值要求， 冷水机组实际运行 COP 高于 5.0 的只有不到 20%， 而低于 4.0 的约占 50%， 其中低于 3.0 的约占 10%。冷水机组是整个中央空调系 统耗能最大的设备， 对于投入使用年代较早、 运行效率 又远低于国家规定限定值的冷水机组， 建议使用单位结 合实际建筑的使用情况， 更换节能设备或系统。 制冷量设计值偏大： 中央空调系统中冷水机组制 冷量的选择偏大， 据调查统计大部分冷水机组每年正常 使用情况下， 实际只有不到 15%的时间段需要 100%负荷 运行； 中央空调系统中冷却水泵冷冻水泵、 空调机组 （新 风机组、 组合式空调机组等） 等系统用能设备选型也偏 大， 且基本上都是定频设备， 整个中央空调系统长时间 在小温差、 大流量工况下运行， 造成较大的能源浪费。 中 央空调系统中另外一项较大能耗设备 （约占系统总能耗 20%） 是空调水系统的水泵 （如冷冻水泵、 冷却水泵等） ， 建议有条件的用能单位可进行水泵变频改造， 优化自控 系统， 从而在降低能耗提高能效的同时延长中央空调系 统及冷水机组的整体使用寿命。此外， 对用冷终端 - 空 调机组的能耗也不能忽视， 对空调机组进行加装回风温 湿度传感器、 变频器和对应的控制箱升级改造， 可以有 效提高用能效率。 水处理系统使用情况较差： 通过调查结果显示大 部分用户使用电子水处理装置， 也有加药处理及使用钠 离子交换设备的。 而数据反映出大部分系统的水处理效 果并不好， 换热器及管道锈蚀和水垢比较严重。可更换 高效水处理装置或使用阻垢剂来解决。 系统运行管理者专业知识缺乏： 对中央空调系统 进行有效的管理， 在满足使用要求的基础上既可以降低 运行成本又可以延长使用寿命。 中央空调系统一次性投 入成本高， 设备数量与品种多、 管网长、 阀门多， 对系统 的管理人员专业水平要求高。根据调查分析， 大部分运 行管理人员未持相关证件上岗， 对于系统的日常维护保 养知识较为欠缺， 运行中的故障未能在第一时间去找出 问题所在， 整体缺少专业化系统的培训。 5 结束语 本文针对广东地区 50 多家用能单位的中央空调系 统实际运行检测的现状， 分析了广东地区大型建筑的中 央空调系统在实际应用中所存在的问题， 基于如何提高 机组实际性能系数和节能降耗的角度， 提出了一些建议 及节能措施， 为我国的环境保护和能源的可持续发展贡 献一份力。 【参考文献】 1 赵荣义.简明空调设计手册M.中国建筑工业出版社,2004. 2 江亿. 我国建筑能耗趋势与节能重点 J. 北京勘察设计, 2007(