既有建筑冷水机组的更换评价浅析

雷振坤

摘要：随着上世纪80、90年代大型公共建筑的冷水机组接近正常使用寿命，机组慢慢出现故障增多、制冷能力不足、出水温度异常等问题。以上海某高层办公楼已运行近20年的冷水机组为研究对象，对冷水机组现状进行检测评估分析，结果表明1#机组状态良好，建议加强维护保养并定期评估，2#、3#机组存在制冷能力衰减较大，节能性能较差，运行噪音超标等问题，建议整体更换。通过研究，提出以制冷能力衰减率、性能系数等指标进行既有建筑冷水机组的更换评价，为相关工程项目的机组评价提供参考和依据。

关键词：冷水机组；更换；评价指标；检测

改革开放以来，我国市场经济飞速发展，暖通空调已经发展成为生活的必需品，暖通空调设备成为建筑物的一个重要组成部分，冷水机组作为空调系统的“心脏”部件被广泛用于各种中大型公共建筑中，为人民群众的文娱生活提供了有力的保障。然而，随着时间的推移，机组设备的长时间运行磨损，这些冷水机组慢慢“力不从心”了，故障越来越频繁，出水温度降不下来，制冷能力大不如从前，运行起来噪音刺耳，由此导致空调系统无法满足运行需求。冷水机组造价昂贵，更换或者增加均为不小的工程，由于缺乏相关的标准规范参照，运营管理方无法科学地实施维修或更换措施。

本文以上海某高层办公楼的冷水机组为研究对象，针对现状及使用单位反映的问题，对冷水机组进行评估诊断，掌握机组目前的实际运行状况，并提供相关的建议，并为既有建筑冷水机组的更换评价指标的确定提供参考。

一、项目概况

上海某高层办公楼1999年竣工，项目设置3台离心式水冷机组，其中2台为美国原装约克机组，型号为YT900RT（1#机组和2#机组），另外1台为韩国万都约克机组，型号为YT600RT（3#机组）。设备生产于1997年8月，1999年6月份完整完成并投入使用至今，现场3#机组见图1。

据运营单位反映，目前冷水机组运行噪音偏大，状态参数偏离正常值，效能低下，平时运行正常开启1#机组和2#机组，3#机组运行时间较少，仅在夏季高峰期间开启运行。

图1冷水机组实图

二、检测评估方案

通过现场调查、现场检测、分析评估以及对历史运行记录的统计分析等，对项目现有的冷水机组进行检测评估，评估内容包括冷水机组实际性能系数现场检测和机组运行状况分析。

冷水机组实际性能系数现场检测为对冷水机组实际制冷能力、节能性能进行现场检测评估。

机组运行状况分析为通过现场观察检测及审查近两年来的机组运行记录及维修保养记录等资料，分析冷水机组的实际运行状况，需分析的机组运行特征包括以下项[1]：

（1）机组的制冷能力衰减率；

（2）机组是否出现无法达到设定出水温度的情况；

（3）供回水温差是否正常；

（4）機组实际运行过程中是否存在异常的振动和噪声；

（5）机组近两年运行过程中的性能系数；

（6）近两年高峰期机组的使用情况；

（7）近两年机组的故障及维修情况。

三、检测评估结果

3.1冷水机组实际性能系数现场检测

分别选取1#机组和3#机组进行性能系数现场检测，检测方法参考标准《采暖通风与空气调节工程检测技术规程》JGJ/T 260-2011[2]进行。

检测条件：检测期间室外环境温度30℃～35℃，末端设备部分开启，仅开启检测对象一台，对应的冷却泵和冷冻泵开启，冷却塔正常开启。

说明：1、表中检测数据为检测时段内有效数据的平均值；2、由于现场检测工况与标准工况不一致，性能系数参照标准对检测工况进行了修正[3]。

由表1可以看出，1#机组的性能系数检测结果为4.47，与额定性能系数较为接近。3#机组的性能系数检测结果为2.76，相对于额定性能系数相差较多，与检测时该机组负荷率低，进出水温差小有一定关系。

根据《公共建筑节能改造技术规程》JGJ 176-2009[1]，本项目类型的冷水机组制冷性能系数小于4.20，且机组改造或更换的静态投资回收期小于或等于8年时，宜进行相应的改造或更换。

3.2制冷能力衰减率

在性能系数现场检测过程中，1#机组在负荷率为80%时制冷量为2039kW，由此可计算得出的制冷能力衰减率为19%；3#机组在负荷率为50%的时候制冷量为489kW，制冷能力衰减率为54%。由此可知，1#机组制冷能力良好，3#机组制冷能力衰减较为严重，制冷能力仅为额定制冷量的46%。

3.3机组是否出现无法达到设定出水温度的情况

在性能系数现场检测过程中，两台冷水机组均能很快到达设定的出水温度并保持稳定，出水温度设定在5℃也能达到要求。

审查近两年冷水机组的运行记录，1#机组、2#机组出水温度均在7℃左右，较为正常。3#机组在部分时段出水温度偏离较多，达到8℃、9℃，不满足制冷出水温度的要求。

3.4供回水温差

在性能系数现场检测过程中，1#机组由于制冷能力衰减良好，运行时负荷率较高，平均供回水温差为4.0℃，较为正常，3#机组由于制冷能力衰减严重，运行时负荷率较低，平均供回水温差仅为1.8℃，属于大流量小温差现象。

审查近两年冷水机组运行记录，在制冷季，供回水温差为3～4℃，属于正常温差。

3.5机组实际运行过程振动和噪声

经现场检测，1#机组在负荷率80%的时候A声级计权噪声值为72.9 dB（A），3#机组在负荷率50%的时候A声级计权噪声值为93.6 dB（A），由于设备无噪声明示值，以经验值85 dB（A）为限值，1#机组噪声值符合要求，3#机组在部分负荷下的噪声值超标较多。

经现场检查，机组实际运行过程无异常的振动。

3.6机组近两年运行过程中性能系数

审查近两年冷水机组运行记录，选取典型时段估算得出3台机组的性能系数，结果见表2。

根据《公共建筑节能改造技术规程》，本项目类型的冷水机组制冷性能系数小于4.20，且机组改造或更换的静态投资回收期小于或等于8年时，宜进行相应的改造或更换。

由表中可以看出，1#机组实际运行过程中性能系数较好，较为节能，2#机组、3#机组实际运行过程中性能系数偏低。

说明：1、上述数据仅为典型时段估算值；2、由于运行工况与标准工况不一致，性能系数参照标准对运行工况进行了修正[3]。

3.7近两年高峰期机组的使用情况

审查近两年冷水机组运行记录，在近两年来的夏季高峰期间，1#机组、2#机组全时段开启，3#机组部分时段开启，能够满足大楼的基本供冷需求。

3.8近两年机组的故障及维修情况

根据运营方提供的《冷水机组运行状况说明》，出现故障报警的主要原因为油压偏低，处理方式为更换油过滤器。统计故障及维修情况见表3，由表中可以看出，1#机组故障频次相对较少，2#机组故障率及维修频次较高，3#机组由于运行时间较短，故障频次少。

四、结论及整改建议

通过对上海某高层办公楼项目的冷水机组进行检测评估，得出以下结论：

（1）1#机组制冷能力衰减率为19%，制冷能力良好，检测评估时性能系数检测值为4.47。近两年来典型时段运行过程中性能系数估算值为4.26，节能性能良好，冷水出水温度满足要求，运行过程中无异常的振动和噪声，近两年来运行过程中故障率较少。

（2）2#机组近两年来典型时段运行过程中性能系数估算值为3.00，节能性能较差，冷水出水温度满足要求，近两年来运行过程中故障较为频繁。

（3）3#机组制冷能力衰减率为54%，制冷能力较差，检测评估时性能系数检测值为2.76，近两年来典型时段运行过程中性能系数估算值为2.89，节能性能差，冷水出水温度满足要求，运行过程中无异常的振动，运行噪声超出標准值较多，近两年来由于运行时间较短，故障较少。

（4）冷水机组正常的使用年限为20年左右，项目的机组已接近设备的运行寿命周期。

通过以上检测评估，建议进行以下整改措施：

（1）加强1#机组的维护保养及评估工作。

1#机组目前处于较好的运行状态，但由于已接近设备的运行寿命周期，建议加强对1#机组的维护保养工作，并定期评估其运行状态。

（2）对2#机组进行整体更换

2#机组目前已经运行近20年，制冷效率低下，故障率较高，已不具备维修或继续运行的经济性和安全性，建议进行整体更换。

（3）对3#机组进行整体更换

3#机组目前已经运行近20年，制冷能力衰减严重，制冷效率低下，已不具备维修或继续运行的经济性和安全性，建议进行整体更换。

五、结语

由上面案例我们看到，对于既有建筑的冷水机组的现状评估，可以依据以下指标综合进行评价。

（1）制冷衰减率

机组的制冷能力是机组最主要的技术参数，制冷能力的大幅下降会导致末端能力供冷不足，室内温度无法达到设计值，由于以前的空调系统会预留10%的制冷余量，建议机组的制冷衰减率应不高于30%。

（2）制冷性能系数

性能系数反映冷水机组的节能性能，当性能系数较低时，更换冷水机组较为经济，也更为节能。性能系数具体要求可参照相关标准，当单独以此项作为更换依据时，应进行经济分析比较。

（3）故障率。机组的故障率应分等级，对于一些现场运行人员可以自行排除或解决的小故障，可不必统计，频繁的故障不仅加剧运营人员的工作量，而且会影响系统的正常运行。故障率高低可通过比较和运营人员的反馈进行判定。

（4）出水温度和供回水温差。机组的出水温度不稳定或者无法达到设定值，说明系统异常或者机组的自控部件出现问题，影响设备的正常使用，可作为是否更换的参考指标。

（6）运行振动和噪声。当机组出现较大幅度的振动时，会加剧系统和设备的损坏，存在安全隐患，噪声过大影响运营人员的身体健康。

（7）机组运行时间。一般冷水机组的寿命均在20年以上，当冷水机组运行接近20年时，应加强机组的维保工作，并对其进行现状评估。

参考文献：

[1]公共建筑节能改造技术规范：JGJ 176-2009[S].

[2]采暖通风与空气调节工程检测技术规程：JGJ/T 260-2011[S].

[3]可再生能源建筑应用检测评价标准：DG/TJ 08-2162-2015[S].

（作者单位：上海建科检验有限公司）