某中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化

文/ 吳學淵 廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司 建筑設計研究院 廣東廣州 510630

某中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化

文/ 吳學淵 廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司 建筑設計研究院 廣東廣州 510630

定量分析了冷水機組在不同負荷、不同冷卻水進水溫度條件下冷水機組的性能曲線，獲得冷水機組的運行策略，實現(xiàn)冷水機組節(jié)能。分析得出水泵的運行工況是否偏離設計要求，通過方案對比得出水泵的最佳改造方案；利用類似方法得出冷卻塔風機的優(yōu)化運行方案。并計算其效益比。

制冷機房；系統(tǒng)能效比；冷凍水變流量

1、系統(tǒng)現(xiàn)狀

本建筑是一棟大型?？票＝♂t(yī)院。該醫(yī)院占地面積27620m2，總建筑面積82500m2，其中空調(diào)制冷面積為60000m2，約占總建筑面積的73%。醫(yī)院建筑分為地下室一層和裙樓五層及塔樓十五層，頂標高74m；其中1-5層為門、急診、潔凈區(qū)域（手術室、PICU、NICU）等公共服務區(qū)域，6-15層為病房、行政辦公等。

制冷機房系統(tǒng)的能耗計算主要是依據(jù)機房各設備的歷史運行數(shù)據(jù)，冷源側設備主要包括冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等，計算結果如表1-3所示。

表1-3 中央空調(diào)系統(tǒng)年電耗計算表

該中央空調(diào)系統(tǒng)運行至今，由于設計、運行、管理等原因使得系統(tǒng)出現(xiàn)一系列不合理的現(xiàn)象，總結如下：

（1）離心式冷水機組全年都無法將冷卻水出水溫度處理到設定工況：即冷卻水出水溫度無法達到37℃，且出水溫度超過35℃，機組出現(xiàn)喘振。

（2）系統(tǒng)冷卻能力下降：由設備歷史運行數(shù)據(jù)計算可得，冷卻水進出水溫差年平均

值為3℃，夏季負荷最大時為3.2℃，遠低于規(guī)范設定最低值5℃，導致系統(tǒng)的制冷能力下降。

（3）系統(tǒng)的自控能力下降：系統(tǒng)的冷凍水供回水總管路的（旁通管）閥門不能按照之前設計的理念（部分負荷下，多余的冷凍水會通過旁通管路回到冷水機組）來執(zhí)行開啟能力。

2、各主要設備測試結果

本次測試的對象分別為：冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔。測試儀器為：超聲波流量測試儀、電能質(zhì)量分析儀、溫濕度計等儀器設備。

表1-4 測試室外環(huán)境溫度

圖1-1 冷水機組冷量衰減比較

圖1-2 不同制冷系統(tǒng)的COP日平均值

圖1-3 冷凍水泵效率對比

圖1-4 冷卻水泵效率對比

冷水機組由于與水泵間的流量不匹配、冷凝器的冷凝能力下降會導致其制冷能力下降、效率降低、能耗增大。

冷凍水泵由于與系統(tǒng)管網(wǎng)阻力不匹配，導致水泵的實際流量大于其額定流量，冷凍水系統(tǒng)的實際運行偏離設計要求，使得系統(tǒng)運行效率下降，冷卻水泵由于常年處于高負荷條件下運行，且冷卻水系統(tǒng)很少得到維護導致其運行效率均有所下降。

冷卻塔效率低下的原因有很多：冷凝器處理能力下降、水質(zhì)變差、冷卻水補水不夠均

圖1-5 冷卻塔實際運行效率

勻會導致其效率下降。其中最主要原因是冷卻塔填料缺失與系統(tǒng)控制能力下降。

通過對空調(diào)系統(tǒng)冷源側進行綜合評價，得出冷水機組在各自系統(tǒng)的運行過程中的COP值以及兩種系統(tǒng)綜合作用的結果，數(shù)據(jù)顯示：四組制冷系統(tǒng)及兩種搭配形式的系統(tǒng)COP均未達到節(jié)能標準。

3、優(yōu)化方案

1）主機系統(tǒng)的優(yōu)化

經(jīng)過計算，得到圖1-6所示的結果，橫坐標為冷量的變化，即建筑的當前冷負荷?？v坐標為該條件控制下的機組最小輸入功率，綜合即得出機組的最高COP。圖中列出了冷卻水進水溫度為30℃條件下的機組制冷量與輸入功率的關系。

圖1-6 冷卻水進水溫度30℃運行模式

如圖1-6所示，制冷量與輸入功率基本成線性關系，但由于冷水機組之間的啟停存在冷量、功率突變，使得機組群在實際運行過程中，制冷量與輸入功率的關系應呈光滑階梯狀曲線。

目前冷水機組的控制完全按照管理人員根據(jù)相關參數(shù)來執(zhí)行機組開啟模式，且兩組冷水機組