制冷系統(tǒng)優(yōu)化方案評(píng)價(jià)

黃麗嫦 駱超 龔宇烈 曲勇 王海祥

摘要：本文對(duì)某辦公大樓進(jìn)行了制冷系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，綜合考慮系統(tǒng)的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，構(gòu)造了制冷系統(tǒng)的評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)，結(jié)果表明壓縮機(jī)變頻技術(shù)的節(jié)能性要好于水泵變頻，適當(dāng)提高室內(nèi)溫度，其節(jié)能效果要明顯優(yōu)于單一的壓縮機(jī)或者水泵變頻。

Abstract： Different kinds of optimization of refrigeration systems are designed based on equipment technologies. A new evaluation object function are built based on the factors of economic， energy-efficiency and environment. The result shows that the energy efficiency performance of compressor frequency conversion technology is better than water pump. The energy efficiency effect of increasing indoor temperature properly is obviously better than a single compressor or water pump frequency conversion.

關(guān)鍵詞：制冷系統(tǒng);變頻技術(shù);評(píng)價(jià)目標(biāo);節(jié)能潛力

Key words： refrigeration system;frequency conversion technology;evaluation object;energy-saving potential

中圖分類(lèi)號(hào)：TU831.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）21-0213-02

0? 引言

制冷系統(tǒng)的能耗在建筑業(yè)和工業(yè)中占有較大的比重。很多學(xué)者對(duì)空調(diào)等制冷系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化方案和節(jié)能潛力的分析。羅運(yùn)有[1]通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段，評(píng)估了空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力。在技術(shù)手段方面，中央空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)排風(fēng)冷量回收等技術(shù)手段，達(dá)到減少制冷空調(diào)不必要的冷負(fù)荷和提高能源利用效率的目的，同時(shí)提高空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力[2];國(guó)內(nèi)高校除了建筑整體能耗，包括墻體、窗體、空調(diào)和照明等做了節(jié)能分析外，還對(duì)空調(diào)系統(tǒng)提出了節(jié)能改造方案，同時(shí)進(jìn)行了整體能效和經(jīng)濟(jì)的分析[3-7]。通過(guò)對(duì)不同地區(qū)的公共建筑能耗系統(tǒng)進(jìn)行夏季測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這些地方空調(diào)系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行效率低、管理不規(guī)范等問(wèn)題[8-9]。在評(píng)價(jià)指標(biāo)方面，許曉瑜[10]引入系統(tǒng)能耗比的概念，可以直觀地對(duì)比制冷系統(tǒng)在不同負(fù)荷和季節(jié)下的能耗情況，能耗比越小，系統(tǒng)的節(jié)能性越優(yōu);姜遠(yuǎn)征[11]等對(duì)山東某公共機(jī)構(gòu)的能耗進(jìn)行了審計(jì)和分析，利用統(tǒng)計(jì)法，發(fā)現(xiàn)空調(diào)的能耗費(fèi)用最高，建議采用熱泵系統(tǒng)進(jìn)行改造;黃晶[12]從輸送系統(tǒng)、空調(diào)末端對(duì)大型醫(yī)院的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，最后對(duì)方案做總能耗評(píng)價(jià);謝勇[13]對(duì)辦公空調(diào)系統(tǒng)的全年電耗做了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，并且通過(guò)綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

上述研究中的優(yōu)化方案僅簡(jiǎn)單對(duì)比了不同優(yōu)化方案的節(jié)能性，還缺乏相關(guān)的評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)，因此，在保持室內(nèi)環(huán)境舒適的前提下，有必要對(duì)這些公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行量化分析。

1? 系統(tǒng)概況

以南方地區(qū)某辦公建筑為例，辦公樓共有三層，面向南方，空調(diào)使用建筑面積約300平米。空調(diào)系統(tǒng)主要由冷水機(jī)組、冷凍、冷卻和末端用戶(hù)等部分組成。空調(diào)末端采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管處理新風(fēng)和回風(fēng)后送給用戶(hù)，制冷機(jī)組采用螺桿制冷機(jī)組制冷，冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)冷。

辦公系統(tǒng)中央空調(diào)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)如表1所示。

2? 優(yōu)化方案

按照節(jié)能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，方案一、二、三分別提出水泵變頻技術(shù)、壓縮機(jī)變頻技術(shù)和提高室內(nèi)溫度的方法，對(duì)原有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，方案四、五、六分別對(duì)上述三種方案進(jìn)行兩兩組合，加大空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，即，方案四采用一、二組合，方案五采用二、三組合、方案六采用一、三的組合，方案七采用前三種方案的組合，從而使空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果達(dá)到最佳。利用式（1）-（4）計(jì)算七種方案的性能指標(biāo)如表2所示。

WTFcooling，water為冷凍水及冷卻水輸送系統(tǒng)效率;COP為制冷機(jī)制冷系數(shù);EER為制冷系統(tǒng)能效比;Wc，p、Wco，p、Wc為冷凍水泵、冷卻水泵及壓縮機(jī)功率，kW。

3? 評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

從經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性和環(huán)保性三方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。構(gòu)造空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方案的評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)F（c，w），單位運(yùn)行費(fèi)用的相對(duì)節(jié)能量，即：

式中：W0—改造前系統(tǒng)耗電量，直接測(cè)試得出，（kWh/y）;Wi—第i種優(yōu)化方案的耗電量，模擬計(jì)算得出，（kWh/y）;c—當(dāng)?shù)赜秒妰r(jià)格，（元/kWh）。F（c，w）值越大說(shuō)明單位運(yùn)行費(fèi)用下的節(jié)能潛力越大，環(huán)保性越好，方案越優(yōu)。

通過(guò)表3，可以看出，優(yōu)化方案七的評(píng)價(jià)指標(biāo)最大，為0.4579，其節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性最好;優(yōu)化方案一的評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)值最小，為0.0542，節(jié)能效果最不明顯。

4? 結(jié)論

基于構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)函數(shù)，對(duì)辦公大樓制冷系統(tǒng)的優(yōu)化方案進(jìn)行計(jì)算和分析，通過(guò)采用變頻水泵、變頻壓縮機(jī)和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的方法，可以有效提高系統(tǒng)的節(jié)能性，其評(píng)價(jià)指標(biāo)最高;采用壓縮機(jī)變頻的節(jié)能性要優(yōu)于變頻水泵;采用適當(dāng)提升室內(nèi)溫度的方法來(lái)提高系統(tǒng)節(jié)能性要優(yōu)于分別采用變頻水泵和壓縮機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅運(yùn)有.某集中空調(diào)冷源系統(tǒng)性能評(píng)估與節(jié)能潛力分析[J].建設(shè)科技，2015（6）：74-75.

[2]張圓明，楊茹.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力及途徑分析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2015（11）：30-34.

[3]蒲清平.城市居住建筑能耗影響因素與預(yù)測(cè)模型構(gòu)建研究[D].重慶：重慶大學(xué)博士學(xué)位論文，2012.

[4]馬明明.公共建筑空調(diào)系統(tǒng)改造與節(jié)能潛力的研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[5]鐘瑋.我國(guó)建筑中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀及全面節(jié)能措施[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[6]郭林文.重慶市公共建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能評(píng)價(jià)分析[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.

[7]賈杰青.空調(diào)系統(tǒng)能耗診斷與故障診斷的實(shí)用方法研究[D].河北：河北工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[8]朱偉峰，江億.空調(diào)冷凍站和空調(diào)系統(tǒng)若干常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].暖通空調(diào)，2000，30（6）：4-11.

[9]楊昌智，吳曉艷.長(zhǎng)沙市公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J].暖通空調(diào)，2005，35（12）：39-43.

[10]許曉瑜.中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗優(yōu)劣狀態(tài)的判定指標(biāo)[J].建筑節(jié)能，2018，46（2）：42-46.

[11]姜遠(yuǎn)征，季英波.山東省某公共機(jī)構(gòu)能耗分析及節(jié)能效果評(píng)價(jià)[J].區(qū)域供熱，2019（1）：54-57.

[12]黃晶.大型醫(yī)院建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方案及效果評(píng)價(jià)[J].建筑節(jié)能，2019，46（15）：144-146.

[13]謝勇.某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗模擬與綠色建筑評(píng)價(jià)[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，27（5）：32-36.