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大型公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理 魏慶芃 博士 副教授清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心2009年7月 一 節(jié)能運(yùn)行管理 用數(shù)據(jù)說(shuō)話 各類(lèi)公共建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(chē)庫(kù)面積 注2 一般采用樣本的統(tǒng)計(jì)平均值 1倍方差作為標(biāo)準(zhǔn)值 部分標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算得到引自 北京市標(biāo)準(zhǔn) DBJ T11 6XX 2008公共建筑節(jié)能檢測(cè)評(píng)估 送審稿 分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介 分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)應(yīng)用 原始能耗數(shù)據(jù)采集 遠(yuǎn)傳 存儲(chǔ) 分項(xiàng)能耗拆分計(jì)算 應(yīng)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(yùn)行效率指標(biāo)體系 引自 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBT17981 2007空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 應(yīng)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(biāo)對(duì)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(shí)段的差異很大 建筑CY的冷機(jī)COP偏低 國(guó)標(biāo)限值 三臺(tái)同型冷機(jī) 1號(hào) 2號(hào)出現(xiàn)異常 只有3號(hào)冷機(jī)正常運(yùn)行 建筑MY的冷機(jī)COP偏低 8月份COP值明顯低于7月份 國(guó)標(biāo)限值 建筑MY的COP隨冷負(fù)荷而下降 MY冷機(jī)COP偏低的原因 負(fù)載率偏低 8月負(fù)載率明顯低于7月 所以效率較低 大冷機(jī)負(fù)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(guó)標(biāo)限值 多個(gè)建筑的WTFchw指標(biāo)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(guó)標(biāo)限值 小結(jié) 分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理中有著重要的意義 目前亟須建立起一個(gè)數(shù)據(jù)可靠 樣本數(shù)量較多的數(shù)據(jù)庫(kù)在分項(xiàng)計(jì)量的基礎(chǔ)上 以能耗指標(biāo)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(mén)檻節(jié)能運(yùn)行管理的評(píng)價(jià) 用數(shù)據(jù)說(shuō)話 二 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理的幾個(gè)具體問(wèn)題 北京大型公共建筑能耗比例 商場(chǎng) 賓館 寫(xiě)字樓 空調(diào)系統(tǒng)能耗分析 風(fēng)機(jī)與水泵 商場(chǎng) 酒店 寫(xiě)字樓 政府辦公樓 一 冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行 要注意冷機(jī)臺(tái)數(shù)控制的優(yōu)化組合 裝機(jī)容量 大型離心式冷水機(jī)組3 1758kW最大運(yùn)行臺(tái)數(shù) 一臺(tái)負(fù)荷率 一臺(tái) 90 時(shí)間負(fù)荷率 70 案例1 某39600m3政府辦公樓 2005年夏季 冷水機(jī)組運(yùn)行電耗達(dá)18 1萬(wàn)kWh若冷機(jī)維持COP 5 5 則可節(jié)電4 1萬(wàn)kWh 節(jié)能率達(dá)到22 離心式冷凍機(jī)COP隨負(fù)荷變化規(guī)律 離心式冷機(jī)能效比COP隨冷機(jī)負(fù)荷的減小而迅速下降 導(dǎo)致制冷效率降低 合理的冷機(jī) 水泵群控策略 某28258平米辦公樓 3臺(tái)500冷噸的離心機(jī)組和1臺(tái)100冷噸的螺桿機(jī)組工作日兩臺(tái)離心式冷機(jī)同時(shí)運(yùn)行 單臺(tái)負(fù)載率約50 COP4 5 單臺(tái)冷機(jī)運(yùn)行 合理的冷機(jī) 水泵開(kāi)啟臺(tái)數(shù) 部分負(fù)荷時(shí) 2離心機(jī) 1離心機(jī)可滿足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷機(jī)功率降低70kW減少水泵開(kāi)啟 冷凍泵 冷卻泵功率減少90kW尖峰負(fù)荷時(shí) 2離心機(jī) 1離心機(jī) 1螺桿機(jī)可滿足制冷量要求COP由4 5提升至5 5左右 冷機(jī)功率降低70kW減少水泵開(kāi)啟 冷凍泵 冷卻泵供冷減少70kW 相同型號(hào)的冷機(jī)性能也不盡相同 需要選擇性能更好的冷機(jī)優(yōu)化運(yùn)行 TD3 冷凝器傳熱TD2 冷卻水流量 水泵電耗TD1 冷卻塔效率 風(fēng)機(jī)電耗 冷凝器換熱性能有好有差 臺(tái)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(dòng)調(diào)節(jié)太困難多臺(tái)塔之間沒(méi)有連通管 倒塔 時(shí)冷卻塔溢水消除旁通 調(diào)勻水量 風(fēng)機(jī)變頻根據(jù)回水溫度調(diào)節(jié)節(jié)省冷卻塔風(fēng)扇電耗通過(guò)降低冷卻水溫度 進(jìn)一步提高冷機(jī)的COP 冷卻塔部分負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié) 冷卻塔不合理旁通 多臺(tái)冷卻塔并聯(lián)時(shí) 往往根據(jù)負(fù)荷變化情況調(diào)節(jié)風(fēng)扇開(kāi)啟數(shù)量只開(kāi)啟部分冷卻塔的風(fēng)扇時(shí) 沒(méi)有相應(yīng)調(diào)節(jié)冷卻水的分配大量未經(jīng)風(fēng)扇冷卻的水與冷卻過(guò)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(tái) 布水不勻 效率偏低調(diào)節(jié)后 大幅度改善 測(cè)試方法 冷卻塔優(yōu)化運(yùn)行 實(shí)際驗(yàn)證冷卻塔最優(yōu)運(yùn)行策略 風(fēng)機(jī)全部開(kāi)啟 同時(shí)變頻 充分利用冷卻塔換熱面積 制冷季冷機(jī)省電 20kW 10h day 90day 18000度 小結(jié) 冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行管理 提高冷機(jī)負(fù)荷率 高負(fù)荷率 高COP把冷卻側(cè)運(yùn)行優(yōu)化到最佳狀態(tài) 為冷機(jī)運(yùn)行提供最好的外部環(huán)境 二 冷凍水系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行 研究熱點(diǎn)問(wèn)題 大流量 小溫差 問(wèn)題冷凍水泵運(yùn)行研究一次泵冷機(jī)旁通二次泵旁通惡性循環(huán)實(shí)例來(lái)源 在京中央國(guó)家機(jī)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(shí)測(cè)香港某商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)測(cè) 杜絕冷機(jī)不合理旁通 多臺(tái)冷機(jī)并聯(lián)而單臺(tái)運(yùn)行時(shí) 一些應(yīng)關(guān)閉的閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài) 使不工作的冷機(jī)也有水旁通通過(guò)工作冷機(jī)的流量只有額定流量的50 冷機(jī)工作狀況惡化 COP從5下降到3 使得冷機(jī)電耗的30 白白浪費(fèi) 冷機(jī)旁通示意圖 為保證工作冷機(jī)的流量不至于太低 開(kāi)啟不該開(kāi)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(wú)法調(diào)節(jié) 只能旁通某醫(yī)院新建門(mén)診大樓 夏季最熱時(shí)只開(kāi)4臺(tái)冷機(jī) 但總共并聯(lián)安裝11臺(tái)冷機(jī)冷機(jī)出入口水管上沒(méi)有閥門(mén) 不工作時(shí)也旁通水量 無(wú)法調(diào)節(jié)10個(gè)月空調(diào)和供暖期中 不論天氣冷暖 每天必須24小時(shí)開(kāi)啟兩臺(tái)冷凍循環(huán)泵才能正常運(yùn)行水泵電耗高達(dá)47 5萬(wàn)度 浪費(fèi)巨大 2005年夏季測(cè)試中 中央國(guó)家機(jī)關(guān)六座大樓中五座都有冷機(jī)旁通 多開(kāi)水泵的現(xiàn)象北京市政府機(jī)構(gòu)辦公樓中也存在類(lèi)似現(xiàn)象通過(guò)關(guān)閉旁通閥 關(guān)閉不該開(kāi)啟的水泵 上述五座建筑每年可節(jié)電75 5萬(wàn)度 關(guān)旁通 關(guān)水泵就節(jié)能 設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到這一點(diǎn) 冷機(jī) 水泵以及水冷機(jī)前后的閥門(mén)聯(lián)動(dòng) 平時(shí)常閉 水泵揚(yáng)程和流量過(guò)大 普遍現(xiàn)象水泵實(shí)際流量超過(guò)設(shè)計(jì)20 30 實(shí)際揚(yáng)程低于設(shè)計(jì)原因水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程應(yīng)相應(yīng)減小但盲目增加安全余量導(dǎo)致相反方向危害造成水泵性能與管路實(shí)際阻力狀況不匹配導(dǎo)致水泵長(zhǎng)期在低效率點(diǎn)工作 電流和能耗超標(biāo) 甚至有燒毀電機(jī)的危險(xiǎn) 水泵效率實(shí)測(cè)結(jié)果 實(shí)測(cè)六座政府機(jī)構(gòu)公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)36臺(tái)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(wàn)度提高泵效達(dá)到國(guó)家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能效限值可節(jié)電39 4萬(wàn)度 節(jié)能率達(dá)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(tái)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(shí)測(cè)結(jié)果選擇水泵流量和揚(yáng)程 冷凍泵變頻實(shí)測(cè) 某建筑冷凍水流量偏大加裝變頻器 手動(dòng)控制在40Hz 冷凍泵變頻節(jié)電效果 若進(jìn)一步控制頻率為36Hz年節(jié)電1 2萬(wàn)度 換泵 取消多余的閥門(mén) 降低揚(yáng)程 實(shí)測(cè)六座政府機(jī)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(jī)房管路上多余的閥門(mén) 導(dǎo)致水泵必須提高揚(yáng)程以克服系統(tǒng)阻力 D 每臺(tái)冷凍泵前后管路上都有四個(gè)開(kāi)度很小的蝶閥 通過(guò)增加無(wú)謂的阻力來(lái)控制流量A 冷凍機(jī)房管路上安裝的限流器白白損失8 10米的揚(yáng)程 設(shè)計(jì)蝶閥或限流器初衷 保證冷凍水流量不超過(guò)冷機(jī)的上限若設(shè)計(jì)時(shí)仔細(xì)進(jìn)行管道水力計(jì)算 取消多余的管道阻力部件 將冷凍泵揚(yáng)程降到30米水柱 冷卻泵揚(yáng)程降到25米水柱以下六個(gè)試點(diǎn)單位水泵電耗可再降低18 3萬(wàn)度 相當(dāng)于水泵進(jìn)一步節(jié)電18 取消多余閥門(mén) 謝謝qpwei