大型公共建筑中央空调系统节能运行管理.ppt

大型公共建筑中央空调系统节能运行管理 魏庆芃 博士 副教授清华大学建筑节能研究中心2009年7月 一 节能运行管理 用数据说话 各类公共建筑分项能耗数据标准值 注1 以上单位面积能耗数值均为 建筑年总能耗耗 建筑面积 车库面积 注2 一般采用样本的统计平均值 1倍方差作为标准值 部分标准值计算得到引自 北京市标准 DBJ T11 6XX 2008公共建筑节能检测评估 送审稿 分项计量系统简介 分项能耗数据应用 原始能耗数据采集 远传 存储 分项能耗拆分计算 应用案例 发现AHU的管理漏洞 从6 12到9 30 节省了64 000kWh 24 空调系统运行效率指标体系 引自 国家标准 GBT17981 2007空气调节系统经济运行 应用案E 空调系统冷站节能诊断 北京市6座大型公共建筑冷站年能耗指标对比 单位 kWh m2 a ZL CF CY MY MZ 22 3 10 5 7 2 11 6 9 7 COP值在不同时段的差异很大 建筑CY的冷机COP偏低 国标限值 三台同型冷机 1号 2号出现异常 只有3号冷机正常运行 建筑MY的冷机COP偏低 8月份COP值明显低于7月份 国标限值 建筑MY的COP随冷负荷而下降 MY冷机COP偏低的原因 负载率偏低 8月负载率明显低于7月 所以效率较低 大冷机负载率分布在20 80 的范围 平均值偏低 建筑ZL的WTFcw偏低 深入节能诊断表明 原因是冷却泵选型偏大 国标限值 多个建筑的WTFchw指标偏低 深入节能诊断之后的解释 ZL 一次冷冻泵选型偏大CF 二次冷冻泵选型偏大CY 不合理旁通 国标限值 小结 分项能耗数据在公共建筑空调系统节能运行管理中有着重要的意义 目前亟须建立起一个数据可靠 样本数量较多的数据库在分项计量的基础上 以能耗指标为基础的空调系统节能诊断方法将大大提高节能诊断的效率 降低 专家 门槛节能运行管理的评价 用数据说话 二 中央空调系统节能运行管理的几个具体问题 北京大型公共建筑能耗比例 商场 宾馆 写字楼 空调系统能耗分析 风机与水泵 商场 酒店 写字楼 政府办公楼 一 冷水机组的节能运行 要注意冷机台数控制的优化组合 装机容量 大型离心式冷水机组3 1758kW最大运行台数 一台负荷率 一台 90 时间负荷率 70 案例1 某39600m3政府办公楼 2005年夏季 冷水机组运行电耗达18 1万kWh若冷机维持COP 5 5 则可节电4 1万kWh 节能率达到22 离心式冷冻机COP随负荷变化规律 离心式冷机能效比COP随冷机负荷的减小而迅速下降 导致制冷效率降低 合理的冷机 水泵群控策略 某28258平米办公楼 3台500冷吨的离心机组和1台100冷吨的螺杆机组工作日两台离心式冷机同时运行 单台负载率约50 COP4 5 单台冷机运行 合理的冷机 水泵开启台数 部分负荷时 2离心机 1离心机可满足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷机功率降低70kW减少水泵开启 冷冻泵 冷却泵功率减少90kW尖峰负荷时 2离心机 1离心机 1螺杆机可满足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷机功率降低70kW减少水泵开启 冷冻泵 冷却泵供冷减少70kW 相同型号的冷机性能也不尽相同 需要选择性能更好的冷机优化运行 TD3 冷凝器传热TD2 冷却水流量 水泵电耗TD1 冷却塔效率 风机电耗 冷凝器换热性能有好有差 台数调节冷却塔水管上的电磁阀多数失灵冷却塔多安装在楼顶 手动调节太困难多台塔之间没有连通管 倒塔 时冷却塔溢水消除旁通 调匀水量 风机变频根据回水温度调节节省冷却塔风扇电耗通过降低冷却水温度 进一步提高冷机的COP 冷却塔部分负荷时的调节 冷却塔不合理旁通 多台冷却塔并联时 往往根据负荷变化情况调节风扇开启数量只开启部分冷却塔的风扇时 没有相应调节冷却水的分配大量未经风扇冷却的水与冷却过的混合后送回冷站 回水温度高极大降低冷却塔的效率 冷却塔旁通旁通示意图 冷却塔布水不均匀 某楼冷却塔共3台 布水不匀 效率偏低调节后 大幅度改善 测试方法 冷却塔优化运行 实际验证冷却塔最优运行策略 风机全部开启 同时变频 充分利用冷却塔换热面积 制冷季冷机省电 20kW 10h day 90day 18000度 小结 冷水机组的节能运行管理 提高冷机负荷率 高负荷率 高COP把冷却侧运行优化到最佳状态 为冷机运行提供最好的外部环境 二 冷冻水系统节能运行 研究热点问题 大流量 小温差 问题冷冻水泵运行研究一次泵冷机旁通二次泵旁通恶性循环实例来源 在京中央国家机关办公建筑节能改造上海某高层建筑空调系统实测香港某商场空调系统实测 杜绝冷机不合理旁通 多台冷机并联而单台运行时 一些应关闭的阀门处于开启状态 使不工作的冷机也有水旁通通过工作冷机的流量只有额定流量的50 冷机工作状况恶化 COP从5下降到3 使得冷机电耗的30 白白浪费 冷机旁通示意图 为保证工作冷机的流量不至于太低 开启不该开的冷冻水泵和冷却水泵 使得水泵电耗增加一倍 更有甚者 无法调节 只能旁通某医院新建门诊大楼 夏季最热时只开4台冷机 但总共并联安装11台冷机冷机出入口水管上没有阀门 不工作时也旁通水量 无法调节10个月空调和供暖期中 不论天气冷暖 每天必须24小时开启两台冷冻循环泵才能正常运行水泵电耗高达47 5万度 浪费巨大 2005年夏季测试中 中央国家机关六座大楼中五座都有冷机旁通 多开水泵的现象北京市政府机构办公楼中也存在类似现象通过关闭旁通阀 关闭不该开启的水泵 上述五座建筑每年可节电75 5万度 关旁通 关水泵就节能 设计时就考虑到这一点 冷机 水泵以及水冷机前后的阀门联动 平时常闭 水泵扬程和流量过大 普遍现象水泵实际流量超过设计20 30 实际扬程低于设计原因水泵设计扬程应相应减小但盲目增加安全余量导致相反方向危害造成水泵性能与管路实际阻力状况不匹配导致水泵长期在低效率点工作 电流和能耗超标 甚至有烧毁电机的危险 水泵效率实测结果 实测六座政府机构公共建筑中央空调系统36台冷冻泵 冷却泵效率 最高效率为0 65 最低效率仅为0 36 六座政府办公楼空调系统水泵现每年夏天耗电139 7万度提高泵效达到国家建筑节能标准规定的能效限值可节电39 4万度 节能率达到28 如何提高水泵效率 变频 切削叶轮还是换泵 变频 不能改变效率单台变频其他不变 性能曲线不同的泵不能并联切削叶轮 流量下降 但效率下降得更厉害换泵 根据实测结果选择水泵流量和扬程 冷冻泵变频实测 某建筑冷冻水流量偏大加装变频器 手动控制在40Hz 冷冻泵变频节电效果 若进一步控制频率为36Hz年节电1 2万度 换泵 取消多余的阀门 降低扬程 实测六座政府机构公共建筑空调冷冻水系统各部分压降 楼内和冷冻机房管路上多余的阀门 导致水泵必须提高扬程以克服系统阻力 D 每台冷冻泵前后管路上都有四个开度很小的蝶阀 通过增加无谓的阻力来控制流量A 冷冻机房