依據冷機性能調整運行策略節能分析

于鑫家，高 興，蔡建平，袁 杰

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

1 引 言

變風量空調系統20世紀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展。進入90年代以來，我國采用VAV技術的多層建筑與高層建筑開始逐漸增多。在實際接觸中發現某些建筑在設計時采用變風量技術，但由于變風量系統在施工中的復雜性和物業部門對系統的不了解，從而導致了變風量空調系統最后當成定風量空調系統使用。這樣導致了前期的投資增加，后期的節能效果也不是很好。從而筆者想先對某辦公樓的冷機進行分析，然后再對其它方面進行分析，看是否能找到方法，使系統重新有效的運轉起來。本文只對某設計為變風量系統但實際操作為定風量系統寫字樓的冷機進行分析。

2 冷機性能分析方法與數據類型

數據采集和記錄是一種常見的測量應用[1]，通過自控系統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、壓縮機相電流、壓縮機相電壓。利用COP瞬時測量方法來表征冷機運行效率，其定義式為[2，3]：

計算瞬時COP所需測量的數據：

表1 所需測量數據表Table 1 Measurement data

3 冷機性能分析

3.1 冷機的逐時COP分析

通過記錄的數據，先對冷機的逐時COP進行分析，得到圖1。

圖1 冷機逐時COPFig.1 Chiller hourly COP

通過與本寫字樓的物業溝通得知，寫字樓一般會在中午將冷機停機1到2小時。從而我們再來分析圖1，圖中表明冷機的性能指數COP在開機后會出現下降的趨勢，然而在關機一段時間以后再開機，效率會有所提高。從COP下降幅度這么大可以看出，冷機已出現老化的現象。應對冷機進行維護保養，并且優化運行策略。

3.2 冷機逐日性能分析

在空調系統中，用電量最大的就是冷機了，以下是對冷機性能的分析。通過對比冷機5月負荷較小時與冷機7月負荷較大時的性能情況，從而進行分析。圖2、圖3、圖4為5月冷機性能指數圖，圖5、圖6、圖7為7月冷機性能指數圖。

從圖2、圖5中可以觀察到冷機的COP與整體COP都非常的不穩定，其中冷機COP表示冷機的性能，冷機的出廠COP是5.5。整體COP表示包括冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機等設備的整體性能。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轉，通過對圖2至圖7的對比可以發現，冷機的電流和冷凍水的溫差對冷機的性能影響很大，尤其是冷機電流對COP的影響很大。對影響COP的因素進行求平均值，得表2。

表2 冷機各項數據對比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，這就導致了大流量小溫差的現象，這種現象不僅使冷機的效率下降，還使得冷凍水泵和冷卻水泵的能耗增加。導致這種結果的原因，主要有冷凍水泵與冷卻水泵無變頻，雖然空調負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，當初系統設計的不合理。降低空調系統的整體能耗，不僅需要提高空調設備本身的效率 ，而且要優化空調系統設計方案[5]。大溫差小流量系統方案著眼于減少整個冷水系統的能耗和初投資。從5月、7月整體來看，在夏季負荷達到最大時，冷凍水溫差、冷卻水溫差都有所提高，這導致了冷機與整個系統的性能都有所提高，但是冷機的電流增大，這是導致夏季大廈用電量增加的主要原因。

4 總結

變風量空調系統的正常運行，很大程度上取決于其自動控制系統的正常工作。與其他空調系統相比變風量系統更依賴于自控系統[6]，通過自控系統可以降低設備運行、管理和維護費用[7]，控制冷機符合最佳運行策略。通過分析數據得出，隨著冷負荷的增加，冷凍水溫差、冷卻水溫差都會增大，這導致冷機和整個冷系統的效率提高，同時冷機的電流也在增加，這是導致大廈用電量增加的主要原因。

暖通空調是復雜的系統工程，任何子系統都不可能孤立存在[8]，通過對各項指標數據的整理與總結，將對系統逐漸改造，從而達到最佳的運行策略是作者的目標。

[1] 方修睦，姜永成.建筑環境測試技術 [M].北京：中國建筑工業出版社，2008：258-260

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

[3] 常晟，王鑫，魏慶凡艸.萬方數據[DB/OL].http：//d.g.wanfangdata.com.cn/Conference-6844959.aspx

[4] 吳小勇，宋文武.中央空調循環冷卻水系統節能技術[J].制冷與空調，2011，25（1）：69-72

[5] 賈晶，胡海軍.大溫差小流量的空調水系統 [J].制冷技術，2005（3）：17-20

[6] 葉大法，楊國榮.變風量空調系統設計 [M].北京：中國建筑工業出版社，2007：287-288

[7] 韓東，孫浩清，王淵.基于智能樓宇自控系統的辦公樓節能降耗分析 [J].鐵道機車輛，2007，27（6）：40-43

[8] 劉新民.暖通空調水系統調節與主機節能控制[J].建筑熱能通風空調，2009，8（3）：65-67