依据冷机性能调整运行策略节能分析

于鑫家，高 兴，蔡建平，袁 杰

（1.大连海洋大学大连 116023；2.大连盛和自控技术有限公司大连 116023）

1 引 言

变风量空调系统20世纪60年代起源于美国，自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展。进入90年代以来，我国采用VAV技术的多层建筑与高层建筑开始逐渐增多。在实际接触中发现某些建筑在设计时采用变风量技术，但由于变风量系统在施工中的复杂性和物业部门对系统的不了解，从而导致了变风量空调系统最后当成定风量空调系统使用。这样导致了前期的投资增加，后期的节能效果也不是很好。从而笔者想先对某办公楼的冷机进行分析，然后再对其它方面进行分析，看是否能找到方法，使系统重新有效的运转起来。本文只对某设计为变风量系统但实际操作为定风量系统写字楼的冷机进行分析。

2 冷机性能分析方法与数据类型

数据采集和记录是一种常见的测量应用[1]，通过自控系统自动记录冷冻水供回水温度、冷冻水流量、冷却水供回水温度、压缩机相电流、压缩机相电压。利用COP瞬时测量方法来表征冷机运行效率，其定义式为[2，3]：

计算瞬时COP所需测量的数据：

表1 所需测量数据表Table 1 Measurement data

3 冷机性能分析

3.1 冷机的逐时COP分析

通过记录的数据，先对冷机的逐时COP进行分析，得到图1。

图1 冷机逐时COPFig.1 Chiller hourly COP

通过与本写字楼的物业沟通得知，写字楼一般会在中午将冷机停机1到2小时。从而我们再来分析图1，图中表明冷机的性能指数COP在开机后会出现下降的趋势，然而在关机一段时间以后再开机，效率会有所提高。从COP下降幅度这么大可以看出，冷机已出现老化的现象。应对冷机进行维护保养，并且优化运行策略。

3.2 冷机逐日性能分析

在空调系统中，用电量最大的就是冷机了，以下是对冷机性能的分析。通过对比冷机5月负荷较小时与冷机7月负荷较大时的性能情况，从而进行分析。图2、图3、图4为5月冷机性能指数图，图5、图6、图7为7月冷机性能指数图。

从图2、图5中可以观察到冷机的COP与整体COP都非常的不稳定，其中冷机COP表示冷机的性能，冷机的出厂COP是5.5。整体COP表示包括冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备的整体性能。由于冷冻水泵、冷却水泵都没有加变频器，所以都是用最大功率在运转，通过对图2至图7的对比可以发现，冷机的电流和冷冻水的温差对冷机的性能影响很大，尤其是冷机电流对COP的影响很大。对影响COP的因素进行求平均值，得表2。

表2 冷机各项数据对比Table 2 Chiller date compare

从表中我们可以看出，冷冻水、冷却水的平均温差很低，这就导致了大流量小温差的现象，这种现象不仅使冷机的效率下降，还使得冷冻水泵和冷却水泵的能耗增加。导致这种结果的原因，主要有冷冻水泵与冷却水泵无变频，虽然空调负荷在一年之中的分布极不均衡[4]，但泵的功率总是最大状态，当初系统设计的不合理。降低空调系统的整体能耗，不仅需要提高空调设备本身的效率 ，而且要优化空调系统设计方案[5]。大温差小流量系统方案着眼于减少整个冷水系统的能耗和初投资。从5月、7月整体来看，在夏季负荷达到最大时，冷冻水温差、冷却水温差都有所提高，这导致了冷机与整个系统的性能都有所提高，但是冷机的电流增大，这是导致夏季大厦用电量增加的主要原因。

4 总结

变风量空调系统的正常运行，很大程度上取决于其自动控制系统的正常工作。与其他空调系统相比变风量系统更依赖于自控系统[6]，通过自控系统可以降低设备运行、管理和维护费用[7]，控制冷机符合最佳运行策略。通过分析数据得出，随着冷负荷的增加，冷冻水温差、冷却水温差都会增大，这导致冷机和整个冷系统的效率提高，同时冷机的电流也在增加，这是导致大厦用电量增加的主要原因。

暖通空调是复杂的系统工程，任何子系统都不可能孤立存在[8]，通过对各项指标数据的整理与总结，将对系统逐渐改造，从而达到最佳的运行策略是作者的目标。

[1] 方修睦，姜永成.建筑环境测试技术 [M].北京：中国建筑工业出版社，2008：258-260

[2] 秦曾煌.电工学（上册）[M].北京：高等教育出版社，2006：156-159

[3] 常晟，王鑫，魏庆凡艹.万方数据[DB/OL].http：//d.g.wanfangdata.com.cn/Conference-6844959.aspx

[4] 吴小勇，宋文武.中央空调循环冷却水系统节能技术[J].制冷与空调，2011，25（1）：69-72

[5] 贾晶，胡海军.大温差小流量的空调水系统 [J].制冷技术，2005（3）：17-20

[6] 叶大法，杨国荣.变风量空调系统设计 [M].北京：中国建筑工业出版社，2007：287-288

[7] 韩东，孙浩清，王渊.基于智能楼宇自控系统的办公楼节能降耗分析 [J].铁道机车辆，2007，27（6）：40-43

[8] 刘新民.暖通空调水系统调节与主机节能控制[J].建筑热能通风空调，2009，8（3）：65-67