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大型公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行管理 魏慶芃 博士 副教授清華大學建筑節(jié)能研究中心2009年7月 一 節(jié)能運行管理 用數(shù)據(jù)說話 各類公共建筑分項能耗數(shù)據(jù)標準值 注1 以上單位面積能耗數(shù)值均為 建筑年總能耗耗 建筑面積 車庫面積 注2 一般采用樣本的統(tǒng)計平均值 1倍方差作為標準值 部分標準值計算得到引自 北京市標準 DBJ T11 6XX 2008公共建筑節(jié)能檢測評估 送審稿 分項計量系統(tǒng)簡介 分項能耗數(shù)據(jù)應用 原始能耗數(shù)據(jù)采集 遠傳 存儲 分項能耗拆分計算 應用案例 發(fā)現(xiàn)AHU的管理漏洞 從6 12到9 30 節(jié)省了64 000kWh 24 空調(diào)系統(tǒng)運行效率指標體系 引自 國家標準 GBT17981 2007空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟運行 應用案E 空調(diào)系統(tǒng)冷站節(jié)能診斷 北京市6座大型公共建筑冷站年能耗指標對比 單位 kWh m2 a ZL CF CY MY MZ 22 3 10 5 7 2 11 6 9 7 COP值在不同時段的差異很大 建筑CY的冷機COP偏低 國標限值 三臺同型冷機 1號 2號出現(xiàn)異常 只有3號冷機正常運行 建筑MY的冷機COP偏低 8月份COP值明顯低于7月份 國標限值 建筑MY的COP隨冷負荷而下降 MY冷機COP偏低的原因 負載率偏低 8月負載率明顯低于7月 所以效率較低 大冷機負載率分布在20 80 的范圍 平均值偏低 建筑ZL的WTFcw偏低 深入節(jié)能診斷表明 原因是冷卻泵選型偏大 國標限值 多個建筑的WTFchw指標偏低 深入節(jié)能診斷之后的解釋 ZL 一次冷凍泵選型偏大CF 二次冷凍泵選型偏大CY 不合理旁通 國標限值 小結(jié) 分項能耗數(shù)據(jù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行管理中有著重要的意義 目前亟須建立起一個數(shù)據(jù)可靠 樣本數(shù)量較多的數(shù)據(jù)庫在分項計量的基礎(chǔ)上 以能耗指標為基礎(chǔ)的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能診斷方法將大大提高節(jié)能診斷的效率 降低 專家 門檻節(jié)能運行管理的評價 用數(shù)據(jù)說話 二 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行管理的幾個具體問題 北京大型公共建筑能耗比例 商場 賓館 寫字樓 空調(diào)系統(tǒng)能耗分析 風機與水泵 商場 酒店 寫字樓 政府辦公樓 一 冷水機組的節(jié)能運行 要注意冷機臺數(shù)控制的優(yōu)化組合 裝機容量 大型離心式冷水機組3 1758kW最大運行臺數(shù) 一臺負荷率 一臺 90 時間負荷率 70 案例1 某39600m3政府辦公樓 2005年夏季 冷水機組運行電耗達18 1萬kWh若冷機維持COP 5 5 則可節(jié)電4 1萬kWh 節(jié)能率達到22 離心式冷凍機COP隨負荷變化規(guī)律 離心式冷機能效比COP隨冷機負荷的減小而迅速下降 導致制冷效率降低 合理的冷機 水泵群控策略 某28258平米辦公樓 3臺500冷噸的離心機組和1臺100冷噸的螺桿機組工作日兩臺離心式冷機同時運行 單臺負載率約50 COP4 5 單臺冷機運行 合理的冷機 水泵開啟臺數(shù) 部分負荷時 2離心機 1離心機可滿足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷機功率降低70kW減少水泵開啟 冷凍泵 冷卻泵功率減少90kW尖峰負荷時 2離心機 1離心機 1螺桿機可滿足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷機功率降低70kW減少水泵開啟 冷凍泵 冷卻泵供冷減少70kW 相同型號的冷機性能也不盡相同 需要選擇性能更好的冷機優(yōu)化運行 TD3 冷凝器傳熱TD2 冷卻水流量 水泵電耗TD1 冷卻塔效率 風機電耗 冷凝器換熱性能有好有差 臺數(shù)調(diào)節(jié)冷卻塔水管上的電磁閥多數(shù)失靈冷卻塔多安裝在樓頂 手動調(diào)節(jié)太困難多臺塔之間沒有連通管 倒塔 時冷卻塔溢水消除旁通 調(diào)勻水量 風機變頻根據(jù)回水溫度調(diào)節(jié)節(jié)省冷卻塔風扇電耗通過降低冷卻水溫度 進一步提高冷機的COP 冷卻塔部分負荷時的調(diào)節(jié) 冷卻塔不合理旁通 多臺冷卻塔并聯(lián)時 往往根據(jù)負荷變化情況調(diào)節(jié)風扇開啟數(shù)量只開啟部分冷卻塔的風扇時 沒有相應調(diào)節(jié)冷卻水的分配大量未經(jīng)風扇冷卻的水與冷卻過的混合后送回冷站 回水溫度高極大降低冷卻塔的效率 冷卻塔旁通旁通示意圖 冷卻塔布水不均勻 某樓冷卻塔共3臺 布水不勻 效率偏低調(diào)節(jié)后 大幅度改善 測試方法 冷卻塔優(yōu)化運行 實際驗證冷卻塔最優(yōu)運行策略 風機全部開啟 同時變頻 充分利用冷卻塔換熱面積 制冷季冷機省電 20kW 10h day 90day 18000度 小結(jié) 冷水機組的節(jié)能運行管理 提高冷機負荷率 高負荷率 高COP把冷卻側(cè)運行優(yōu)化到最佳狀態(tài) 為冷機運行提供最好的外部環(huán)境 二 冷凍水系統(tǒng)節(jié)能運行 研究熱點問題 大流量 小溫差 問題冷凍水泵運行研究一次泵冷機旁通二次泵旁通惡性循環(huán)實例來源 在京中央國家機關(guān)辦公建筑節(jié)能改造上海某高層建筑空調(diào)系統(tǒng)實測香港某商場空調(diào)系統(tǒng)實測 杜絕冷機不合理旁通 多臺冷機并聯(lián)而單臺運行時 一些應關(guān)閉的閥門處于開啟狀態(tài) 使不工作的冷機也有水旁通通過工作冷機的流量只有額定流量的50 冷機工作狀況惡化 COP從5下降到3 使得冷機電耗的30 白白浪費 冷機旁通示意圖 為保證工作冷機的流量不至于太低 開啟不該開的冷凍水泵和冷卻水泵 使得水泵電耗增加一倍 更有甚者 無法調(diào)節(jié) 只能旁通某醫(yī)院新建門診大樓 夏季最熱時只開4臺冷機 但總共并聯(lián)安裝11臺冷機冷機出入口水管上沒有閥門 不工作時也旁通水量 無法調(diào)節(jié)10個月空調(diào)和供暖期中 不論天氣冷暖 每天必須24小時開啟兩臺冷凍循環(huán)泵才能正常運行水泵電耗高達47 5萬度 浪費巨大 2005年夏季測試中 中央國家機關(guān)六座大樓中五座都有冷機旁通 多開水泵的現(xiàn)象北京市政府機構(gòu)辦公樓中也存在類似現(xiàn)象通過關(guān)閉旁通閥 關(guān)閉不該開啟的水泵 上述五座建筑每年可節(jié)電75 5萬度 關(guān)旁通 關(guān)水泵就節(jié)能 設(shè)計時就考慮到這一點 冷機 水泵以及水冷機前后的閥門聯(lián)動 平時常閉 水泵揚程和流量過大 普遍現(xiàn)象水泵實際流量超過設(shè)計20 30 實際揚程低于設(shè)計原因水泵設(shè)計揚程應相應減小但盲目增加安全余量導致相反方向危害造成水泵性能與管路實際阻力狀況不匹配導致水泵長期在低效率點工作 電流和能耗超標 甚至有燒毀電機的危險 水泵效率實測結(jié)果 實測六座政府機構(gòu)公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)36臺冷凍泵 冷卻泵效率 最高效率為0 65 最低效率僅為0 36 六座政府辦公樓空調(diào)系統(tǒng)水泵現(xiàn)每年夏天耗電139 7萬度提高泵效達到國家建筑節(jié)能標準規(guī)定的能效限值可節(jié)電39 4萬度 節(jié)能率達到28 如何提高水泵效率 變頻 切削葉輪還是換泵 變頻 不能改變效率單臺變頻其他不變 性能曲線不同的泵不能并聯(lián)切削葉輪 流量下降 但效率下降得更厲害換泵 根據(jù)實測結(jié)果選擇水泵流量和揚程 冷凍泵變頻實測 某建筑冷凍水流量偏大加裝變頻器 手動控制在40Hz 冷凍泵變頻節(jié)電效果 若進一步控制頻率為36Hz年節(jié)電1 2萬度 換泵 取消多余的閥門 降低揚程 實測六座政府機構(gòu)公共建筑空調(diào)冷凍水系統(tǒng)各部分壓降 樓內(nèi)和冷凍機房管路上多余的閥門 導致水泵必須提高揚程以克服系統(tǒng)阻力 D 每臺冷凍泵前后管路上都有四個開度很小的蝶閥 通過增加無謂的阻力來控制流量A 冷凍機房管路上安裝的限流器白白損失8 10米的揚程 設(shè)計蝶閥或限流器初衷 保證冷凍水流量不超過冷機的上限若設(shè)計時仔細進行管道水力計算 取消多余的管道阻力部件 將冷凍泵揚程降到30米水柱 冷卻泵揚程降到25米水柱以下六個試點單位水泵電耗可再降低18 3萬度 相當于水泵進一步節(jié)電18 取消多余閥門 謝謝qpwei