193_某工程空调水系统节能检测与改造分析

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1、某工程空调水系统节能检测与改造分析重庆大学王曦卢军王亮摘要本文通过对某工程08年空调系统运行记录进行分析，并对系统当前运行方式下相关参数进行现场检测，发现在部分负荷下单台水泵运行时存在过载现象，此时系统只能在增开水泵的方式下运行，同时压差旁通值设定过大以及末端空调机组回水管上事故旁通阀开启，致使系统出现大流量小温差现象；在冷却端由于水泵性能的改变以及冷却塔进水支路的水力不平衡，造成冷却端能耗的浪费。鉴于上述情况，本文提出对水泵及冷却塔进行变频控制，确保系统一机对一泵运行，同时为利用其冷却塔换热面积，可使系统在一机对多塔下运行；并通过对系

2、统冷量计量以及动态跟踪机组能效曲线，实现机组最优负荷分配，使其在高效区运行，最终确保整个系统节能运行。关键词大流量小温差能耗水系统0引言随着科学技术的不断进步，空调系统各部件的能耗比例不断地变化，制冷机组的性能获得了极大的提高，在整个系统中的能耗比例下降，而水泵的能耗比例却有所增加。对整个系统而言，降低部分负荷下水泵输送能耗具有较大的节能潜力。因此减少系统水流量，增大供回水温差，减少水泵运行能耗，进而降低整个系统的能耗，在实际工程应用中具有重大的意义[3]~[5]。1工程概况本工程是集教学、科研、办公、会议于一体的综合性大楼，总建筑面积

3、约70032m2，建筑总高度为99.1m，总空调面积约37042m2。在冷源系统设计选型时为了保证冷水机组在部分负荷下能高效运行，选用了三台制冷量为2637kW的离心式冷水机组以及一台制冷量为1044kW的螺杆式冷水机组，并在过渡季节或负荷较小时，开启螺杆式冷水机组，同时冷水机组均采用大温差型，进出水温度为13℃/6℃。空调水系统为一次泵，末端变流量，机组侧定流量系统，用户侧采用二管制且竖向不分区；水系统分两路分别接至塔楼和裙楼空调区域；塔楼竖向及每层水平均为同程回路而裙房竖向与水平均采用异程式。对于末端设备，每台空调机组回水管上装有电

4、动调节阀，末端风机盘管回水管装有电动二通双位阀。2检测参数及检测仪器选取夏季典型季节7月24日进行测试，空调系统运行方式为一台制冷量2637kW的离心式冷水机组对应两台冷冻水泵运行，冷却端为两台冷却水泵与四台冷却塔运行，与原先设计的一机对一泵，一台冷却水泵对一台冷却塔的运行方式是截然不同的。测试参数有水系统的水泵流量、耗功率及水温，检测工具均选用已标定仪器，扬程取值从水泵进出口压力表上读数，具体检测参数与使用的检测仪器如表1所示。表1检测参数及相关使用检测仪器表检测参数检测仪器流量手持式差压超声波流量计TFX1020PX1功率三相钳形数

5、字功率计MS2203温度水银温度计（精度等级0.1，范围0℃～１00℃）3水系统检测与分析对08年夏季空调系统的运行记录进行统计，发现该系统存在大流量小温差现象。从图1中可以看出，冷冻水供回水温差在3～4℃的时间比例是最高的，大约占40%；温差在2～3℃以及温差在4～5℃分别占21%和23%；而温差超过7℃只占1%。全年机组大部分时间是运行在小温差工况下，显然并不能满足原先设计温差为7℃的要求。从图2中可知，冷却水供回水温差在0～5℃的时间占了整个机组开启时间的97%，冷却水系统大部分运行时间也都处在小温差的工况。因此针对于此种状况，我

6、们把整个水系统作为此次检测的重点。图1冷冻水不同水温差所占时间比例图图2冷却水不同水温差所占时间比例图3.1冷冻水系统检测测试期间冷冻水系统运行方式为两台水泵并联运行，分别对水泵流量、耗功率以及扬程进行检测，检测结果如表2所示。表2两台冷冻水泵并联运行下其参数检测结果检测内容型号实测流量（m³/h）实测耗功率（kW）实测扬程（m）额定效率实测效率负载率2#泵额定流量346m³/h，扬程为38m,功率为55kW32145.553065.1%57.5%82.8%3#泵32145.473065.1%57.6%82.7%从表2测试数据可知，两台

7、水泵并联运行时，2#、3#泵负载率高于电机负载率的高效区间75%~80%，电动机效率和功率因数将略有下降[1]；对于水泵运行效率来说，其值比额定工况下运行时的水泵效率分别低了7.6%和7.5%，水泵并不在其高效区运行。同时两台水泵并联运行下总流量为642m³/h，而离心式冷水机组蒸发器额定冷冻水量为324m³/h，当通过机组蒸发器的流量增大时，蒸发器内流速超过其最大允许值，会对铜管产生冲蚀作用，增加泄露事故，减少机组使用寿命，对于一般的离心式冷水机组而言，最大允许流量为机组额定水量的120%～130%左右[2]。鉴于此种情况，运行管理人

8、员为了避免水流量过大对机组所造成的影响，将未运行机组的冷冻水阀门开启，使部分未经处理的冷冻水旁通。针对旁通现象，在测试过程中对分集水器上冷冻水的供回水温度进行了检测。在测试阶段，供水平均温度为9.9℃，回水