依據(jù)冷機(jī)性能調(diào)整運(yùn)行策略節(jié)能分析

于鑫家，高 興，蔡建平，袁 杰

（1.大連海洋大學(xué)大連 116023；2.大連盛和自控技術(shù)有限公司大連 116023）

1 引 言

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)20世紀(jì)60年代起源于美國，自80年代開始在歐美、日本等國得到迅速發(fā)展。進(jìn)入90年代以來，我國采用VAV技術(shù)的多層建筑與高層建筑開始逐漸增多。在實(shí)際接觸中發(fā)現(xiàn)某些建筑在設(shè)計(jì)時(shí)采用變風(fēng)量技術(shù)，但由于變風(fēng)量系統(tǒng)在施工中的復(fù)雜性和物業(yè)部門對系統(tǒng)的不了解，從而導(dǎo)致了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)最后當(dāng)成定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)使用。這樣導(dǎo)致了前期的投資增加，后期的節(jié)能效果也不是很好。從而筆者想先對某辦公樓的冷機(jī)進(jìn)行分析，然后再對其它方面進(jìn)行分析，看是否能找到方法，使系統(tǒng)重新有效的運(yùn)轉(zhuǎn)起來。本文只對某設(shè)計(jì)為變風(fēng)量系統(tǒng)但實(shí)際操作為定風(fēng)量系統(tǒng)寫字樓的冷機(jī)進(jìn)行分析。

2 冷機(jī)性能分析方法與數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)采集和記錄是一種常見的測量應(yīng)用[1]，通過自控系統(tǒng)自動記錄冷凍水供回水溫度、冷凍水流量、冷卻水供回水溫度、壓縮機(jī)相電流、壓縮機(jī)相電壓。利用COP瞬時(shí)測量方法來表征冷機(jī)運(yùn)行效率，其定義式為[2，3]：

計(jì)算瞬時(shí)COP所需測量的數(shù)據(jù)：

表1 所需測量數(shù)據(jù)表Table 1 Measurement data

3 冷機(jī)性能分析

3.1 冷機(jī)的逐時(shí)COP分析

通過記錄的數(shù)據(jù)，先對冷機(jī)的逐時(shí)COP進(jìn)行分析，得到圖1。

圖1 冷機(jī)逐時(shí)COPFig.1 Chiller hourly COP

通過與本寫字樓的物業(yè)溝通得知，寫字樓一般會在中午將冷機(jī)停機(jī)1到2小時(shí)。從而我們再來分析圖1，圖中表明冷機(jī)的性能指數(shù)COP在開機(jī)后會出現(xiàn)下降的趨勢，然而在關(guān)機(jī)一段時(shí)間以后再開機(jī)，效率會有所提高。從COP下降幅度這么大可以看出，冷機(jī)已出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。應(yīng)對冷機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并且優(yōu)化運(yùn)行策略。

3.2 冷機(jī)逐日性能分析

在空調(diào)系統(tǒng)中，用電量最大的就是冷機(jī)了，以下是對冷機(jī)性能的分析。通過對比冷機(jī)5月負(fù)荷較小時(shí)與冷機(jī)7月負(fù)荷較大時(shí)的性能情況，從而進(jìn)行分析。圖2、圖3、圖4為5月冷機(jī)性能指數(shù)圖，圖5、圖6、圖7為7月冷機(jī)性能指數(shù)圖。

從圖2、圖5中可以觀察到冷機(jī)的COP與整體COP都非常的不穩(wěn)定，其中冷機(jī)COP表示冷機(jī)的性能，冷機(jī)的出廠COP是5.5。整體COP表示包括冷機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備的整體性能。由于冷凍水泵、冷卻水泵都沒有加變頻器，所以都是用最大功率在運(yùn)轉(zhuǎn)，通過對圖2至圖7的對比可以發(fā)現(xiàn)，冷機(jī)的電流和冷凍水的溫差對冷機(jī)的性能影響很大，尤其是冷機(jī)電流對COP的影響很大。對影響COP的因素進(jìn)行求平均值，得表2。

表2 冷機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)對比Table 2 Chiller date compare

從表中我們可以看出，冷凍水、冷卻水的平均溫差很低，這就導(dǎo)致了大流量小溫差的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象不僅使冷機(jī)的效率下降，還使得冷凍水泵和冷卻水泵的能耗增加。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因，主要有冷凍水泵與冷卻水泵無變頻，雖然空調(diào)負(fù)荷在一年之中的分布極不均衡[4]，但泵的功率總是最大狀態(tài)，當(dāng)初系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理。降低空調(diào)系統(tǒng)的整體能耗，不僅需要提高空調(diào)設(shè)備本身的效率 ，而且要優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[5]。大溫差小流量系統(tǒng)方案著眼于減少整個(gè)冷水系統(tǒng)的能耗和初投資。從5月、7月整體來看，在夏季負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)，冷凍水溫差、冷卻水溫差都有所提高，這導(dǎo)致了冷機(jī)與整個(gè)系統(tǒng)的性能都有所提高，但是冷機(jī)的電流增大，這是導(dǎo)致夏季大廈用電量增加的主要原因。

4 總結(jié)

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，很大程度上取決于其自動控制系統(tǒng)的正常工作。與其他空調(diào)系統(tǒng)相比變風(fēng)量系統(tǒng)更依賴于自控系統(tǒng)[6]，通過自控系統(tǒng)可以降低設(shè)備運(yùn)行、管理和維護(hù)費(fèi)用[7]，控制冷機(jī)符合最佳運(yùn)行策略。通過分析數(shù)據(jù)得出，隨著冷負(fù)荷的增加，冷凍水溫差、冷卻水溫差都會增大，這導(dǎo)致冷機(jī)和整個(gè)冷系統(tǒng)的效率提高，同時(shí)冷機(jī)的電流也在增加，這是導(dǎo)致大廈用電量增加的主要原因。

暖通空調(diào)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何子系統(tǒng)都不可能孤立存在[8]，通過對各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的整理與總結(jié)，將對系統(tǒng)逐漸改造，從而達(dá)到最佳的運(yùn)行策略是作者的目標(biāo)。

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[2] 秦曾煌.電工學(xué)（上冊）[M].北京：高等教育出版社，2006：156-159

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