既有建筑冷水機(jī)組的更換評(píng)價(jià)淺析

雷振坤

摘要：隨著上世紀(jì)80、90年代大型公共建筑的冷水機(jī)組接近正常使用壽命，機(jī)組慢慢出現(xiàn)故障增多、制冷能力不足、出水溫度異常等問題。以上海某高層辦公樓已運(yùn)行近20年的冷水機(jī)組為研究對(duì)象，對(duì)冷水機(jī)組現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估分析，結(jié)果表明1#機(jī)組狀態(tài)良好，建議加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)并定期評(píng)估，2#、3#機(jī)組存在制冷能力衰減較大，節(jié)能性能較差，運(yùn)行噪音超標(biāo)等問題，建議整體更換。通過研究，提出以制冷能力衰減率、性能系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行既有建筑冷水機(jī)組的更換評(píng)價(jià)，為相關(guān)工程項(xiàng)目的機(jī)組評(píng)價(jià)提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：冷水機(jī)組；更換；評(píng)價(jià)指標(biāo)；檢測(cè)

改革開放以來，我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，暖通空調(diào)已經(jīng)發(fā)展成為生活的必需品，暖通空調(diào)設(shè)備成為建筑物的一個(gè)重要組成部分，冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”部件被廣泛用于各種中大型公共建筑中，為人民群眾的文娛生活提供了有力的保障。然而，隨著時(shí)間的推移，機(jī)組設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損，這些冷水機(jī)組慢慢“力不從心”了，故障越來越頻繁，出水溫度降不下來，制冷能力大不如從前，運(yùn)行起來噪音刺耳，由此導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)無法滿足運(yùn)行需求。冷水機(jī)組造價(jià)昂貴，更換或者增加均為不小的工程，由于缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范參照，運(yùn)營管理方無法科學(xué)地實(shí)施維修或更換措施。

本文以上海某高層辦公樓的冷水機(jī)組為研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)狀及使用單位反映的問題，對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行評(píng)估診斷，掌握機(jī)組目前的實(shí)際運(yùn)行狀況，并提供相關(guān)的建議，并為既有建筑冷水機(jī)組的更換評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定提供參考。

一、項(xiàng)目概況

上海某高層辦公樓1999年竣工，項(xiàng)目設(shè)置3臺(tái)離心式水冷機(jī)組，其中2臺(tái)為美國原裝約克機(jī)組，型號(hào)為YT900RT（1#機(jī)組和2#機(jī)組），另外1臺(tái)為韓國萬都約克機(jī)組，型號(hào)為YT600RT（3#機(jī)組）。設(shè)備生產(chǎn)于1997年8月，1999年6月份完整完成并投入使用至今，現(xiàn)場(chǎng)3#機(jī)組見圖1。

據(jù)運(yùn)營單位反映，目前冷水機(jī)組運(yùn)行噪音偏大，狀態(tài)參數(shù)偏離正常值，效能低下，平時(shí)運(yùn)行正常開啟1#機(jī)組和2#機(jī)組，3#機(jī)組運(yùn)行時(shí)間較少，僅在夏季高峰期間開啟運(yùn)行。

圖1冷水機(jī)組實(shí)圖

二、檢測(cè)評(píng)估方案

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、分析評(píng)估以及對(duì)歷史運(yùn)行記錄的統(tǒng)計(jì)分析等，對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)有的冷水機(jī)組進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容包括冷水機(jī)組實(shí)際性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和機(jī)組運(yùn)行狀況分析。

冷水機(jī)組實(shí)際性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為對(duì)冷水機(jī)組實(shí)際制冷能力、節(jié)能性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)評(píng)估。

機(jī)組運(yùn)行狀況分析為通過現(xiàn)場(chǎng)觀察檢測(cè)及審查近兩年來的機(jī)組運(yùn)行記錄及維修保養(yǎng)記錄等資料，分析冷水機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀況，需分析的機(jī)組運(yùn)行特征包括以下項(xiàng)[1]：

（1）機(jī)組的制冷能力衰減率；

（2）機(jī)組是否出現(xiàn)無法達(dá)到設(shè)定出水溫度的情況；

（3）供回水溫差是否正常；

（4）機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中是否存在異常的振動(dòng)和噪聲；

（5）機(jī)組近兩年運(yùn)行過程中的性能系數(shù)；

（6）近兩年高峰期機(jī)組的使用情況；

（7）近兩年機(jī)組的故障及維修情況。

三、檢測(cè)評(píng)估結(jié)果

3.1冷水機(jī)組實(shí)際性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

分別選取1#機(jī)組和3#機(jī)組進(jìn)行性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)方法參考標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 260-2011[2]進(jìn)行。

檢測(cè)條件：檢測(cè)期間室外環(huán)境溫度30℃～35℃，末端設(shè)備部分開啟，僅開啟檢測(cè)對(duì)象一臺(tái)，對(duì)應(yīng)的冷卻泵和冷凍泵開啟，冷卻塔正常開啟。

說明：1、表中檢測(cè)數(shù)據(jù)為檢測(cè)時(shí)段內(nèi)有效數(shù)據(jù)的平均值；2、由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工況與標(biāo)準(zhǔn)工況不一致，性能系數(shù)參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)工況進(jìn)行了修正[3]。

由表1可以看出，1#機(jī)組的性能系數(shù)檢測(cè)結(jié)果為4.47，與額定性能系數(shù)較為接近。3#機(jī)組的性能系數(shù)檢測(cè)結(jié)果為2.76，相對(duì)于額定性能系數(shù)相差較多，與檢測(cè)時(shí)該機(jī)組負(fù)荷率低，進(jìn)出水溫差小有一定關(guān)系。

根據(jù)《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJ 176-2009[1]，本項(xiàng)目類型的冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)小于4.20，且機(jī)組改造或更換的靜態(tài)投資回收期小于或等于8年時(shí)，宜進(jìn)行相應(yīng)的改造或更換。

3.2制冷能力衰減率

在性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，1#機(jī)組在負(fù)荷率為80%時(shí)制冷量為2039kW，由此可計(jì)算得出的制冷能力衰減率為19%；3#機(jī)組在負(fù)荷率為50%的時(shí)候制冷量為489kW，制冷能力衰減率為54%。由此可知，1#機(jī)組制冷能力良好，3#機(jī)組制冷能力衰減較為嚴(yán)重，制冷能力僅為額定制冷量的46%。

3.3機(jī)組是否出現(xiàn)無法達(dá)到設(shè)定出水溫度的情況

在性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，兩臺(tái)冷水機(jī)組均能很快到達(dá)設(shè)定的出水溫度并保持穩(wěn)定，出水溫度設(shè)定在5℃也能達(dá)到要求。

審查近兩年冷水機(jī)組的運(yùn)行記錄，1#機(jī)組、2#機(jī)組出水溫度均在7℃左右，較為正常。3#機(jī)組在部分時(shí)段出水溫度偏離較多，達(dá)到8℃、9℃，不滿足制冷出水溫度的要求。

3.4供回水溫差

在性能系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，1#機(jī)組由于制冷能力衰減良好，運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率較高，平均供回水溫差為4.0℃，較為正常，3#機(jī)組由于制冷能力衰減嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率較低，平均供回水溫差僅為1.8℃，屬于大流量小溫差現(xiàn)象。

審查近兩年冷水機(jī)組運(yùn)行記錄，在制冷季，供回水溫差為3～4℃，屬于正常溫差。

3.5機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程振動(dòng)和噪聲

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，1#機(jī)組在負(fù)荷率80%的時(shí)候A聲級(jí)計(jì)權(quán)噪聲值為72.9 dB（A），3#機(jī)組在負(fù)荷率50%的時(shí)候A聲級(jí)計(jì)權(quán)噪聲值為93.6 dB（A），由于設(shè)備無噪聲明示值，以經(jīng)驗(yàn)值85 dB（A）為限值，1#機(jī)組噪聲值符合要求，3#機(jī)組在部分負(fù)荷下的噪聲值超標(biāo)較多。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程無異常的振動(dòng)。

3.6機(jī)組近兩年運(yùn)行過程中性能系數(shù)

審查近兩年冷水機(jī)組運(yùn)行記錄，選取典型時(shí)段估算得出3臺(tái)機(jī)組的性能系數(shù)，結(jié)果見表2。

根據(jù)《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》，本項(xiàng)目類型的冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)小于4.20，且機(jī)組改造或更換的靜態(tài)投資回收期小于或等于8年時(shí)，宜進(jìn)行相應(yīng)的改造或更換。

由表中可以看出，1#機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中性能系數(shù)較好，較為節(jié)能，2#機(jī)組、3#機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中性能系數(shù)偏低。

說明：1、上述數(shù)據(jù)僅為典型時(shí)段估算值；2、由于運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況不一致，性能系數(shù)參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行了修正[3]。

3.7近兩年高峰期機(jī)組的使用情況

審查近兩年冷水機(jī)組運(yùn)行記錄，在近兩年來的夏季高峰期間，1#機(jī)組、2#機(jī)組全時(shí)段開啟，3#機(jī)組部分時(shí)段開啟，能夠滿足大樓的基本供冷需求。

3.8近兩年機(jī)組的故障及維修情況

根據(jù)運(yùn)營方提供的《冷水機(jī)組運(yùn)行狀況說明》，出現(xiàn)故障報(bào)警的主要原因?yàn)橛蛪浩?，處理方式為更換油過濾器。統(tǒng)計(jì)故障及維修情況見表3，由表中可以看出，1#機(jī)組故障頻次相對(duì)較少，2#機(jī)組故障率及維修頻次較高，3#機(jī)組由于運(yùn)行時(shí)間較短，故障頻次少。

四、結(jié)論及整改建議

通過對(duì)上海某高層辦公樓項(xiàng)目的冷水機(jī)組進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，得出以下結(jié)論：

（1）1#機(jī)組制冷能力衰減率為19%，制冷能力良好，檢測(cè)評(píng)估時(shí)性能系數(shù)檢測(cè)值為4.47。近兩年來典型時(shí)段運(yùn)行過程中性能系數(shù)估算值為4.26，節(jié)能性能良好，冷水出水溫度滿足要求，運(yùn)行過程中無異常的振動(dòng)和噪聲，近兩年來運(yùn)行過程中故障率較少。

（2）2#機(jī)組近兩年來典型時(shí)段運(yùn)行過程中性能系數(shù)估算值為3.00，節(jié)能性能較差，冷水出水溫度滿足要求，近兩年來運(yùn)行過程中故障較為頻繁。

（3）3#機(jī)組制冷能力衰減率為54%，制冷能力較差，檢測(cè)評(píng)估時(shí)性能系數(shù)檢測(cè)值為2.76，近兩年來典型時(shí)段運(yùn)行過程中性能系數(shù)估算值為2.89，節(jié)能性能差，冷水出水溫度滿足要求，運(yùn)行過程中無異常的振動(dòng)，運(yùn)行噪聲超出標(biāo)準(zhǔn)值較多，近兩年來由于運(yùn)行時(shí)間較短，故障較少。

（4）冷水機(jī)組正常的使用年限為20年左右，項(xiàng)目的機(jī)組已接近設(shè)備的運(yùn)行壽命周期。

通過以上檢測(cè)評(píng)估，建議進(jìn)行以下整改措施：

（1）加強(qiáng)1#機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)及評(píng)估工作。

1#機(jī)組目前處于較好的運(yùn)行狀態(tài)，但由于已接近設(shè)備的運(yùn)行壽命周期，建議加強(qiáng)對(duì)1#機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)工作，并定期評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài)。

（2）對(duì)2#機(jī)組進(jìn)行整體更換

2#機(jī)組目前已經(jīng)運(yùn)行近20年，制冷效率低下，故障率較高，已不具備維修或繼續(xù)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，建議進(jìn)行整體更換。

（3）對(duì)3#機(jī)組進(jìn)行整體更換

3#機(jī)組目前已經(jīng)運(yùn)行近20年，制冷能力衰減嚴(yán)重，制冷效率低下，已不具備維修或繼續(xù)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，建議進(jìn)行整體更換。

五、結(jié)語

由上面案例我們看到，對(duì)于既有建筑的冷水機(jī)組的現(xiàn)狀評(píng)估，可以依據(jù)以下指標(biāo)綜合進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）制冷衰減率

機(jī)組的制冷能力是機(jī)組最主要的技術(shù)參數(shù)，制冷能力的大幅下降會(huì)導(dǎo)致末端能力供冷不足，室內(nèi)溫度無法達(dá)到設(shè)計(jì)值，由于以前的空調(diào)系統(tǒng)會(huì)預(yù)留10%的制冷余量，建議機(jī)組的制冷衰減率應(yīng)不高于30%。

（2）制冷性能系數(shù)

性能系數(shù)反映冷水機(jī)組的節(jié)能性能，當(dāng)性能系數(shù)較低時(shí)，更換冷水機(jī)組較為經(jīng)濟(jì)，也更為節(jié)能。性能系數(shù)具體要求可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)單獨(dú)以此項(xiàng)作為更換依據(jù)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較。

（3）故障率。機(jī)組的故障率應(yīng)分等級(jí)，對(duì)于一些現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員可以自行排除或解決的小故障，可不必統(tǒng)計(jì)，頻繁的故障不僅加劇運(yùn)營人員的工作量，而且會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障率高低可通過比較和運(yùn)營人員的反饋進(jìn)行判定。

（4）出水溫度和供回水溫差。機(jī)組的出水溫度不穩(wěn)定或者無法達(dá)到設(shè)定值，說明系統(tǒng)異?；蛘邫C(jī)組的自控部件出現(xiàn)問題，影響設(shè)備的正常使用，可作為是否更換的參考指標(biāo)。

（6）運(yùn)行振動(dòng)和噪聲。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)較大幅度的振動(dòng)時(shí)，會(huì)加劇系統(tǒng)和設(shè)備的損壞，存在安全隱患，噪聲過大影響運(yùn)營人員的身體健康。

（7）機(jī)組運(yùn)行時(shí)間。一般冷水機(jī)組的壽命均在20年以上，當(dāng)冷水機(jī)組運(yùn)行接近20年時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組的維保工作，并對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

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[2]采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 260-2011[S].

[3]可再生能源建筑應(yīng)用檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：DG/TJ 08-2162-2015[S].

（作者單位：上海建科檢驗(yàn)有限公司）