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某综合楼中央空调节能改造和节能管理

2021-11-26  wjp

空调节能应抓好技术节能和管理节能。技术节能主要指设计环节的节能技术运用和运行环节的节能技术改造;而管理节能则强调日常运行中的管理,努力减少额外能耗,保证设备的高效运行。

节能技术运用是空调节能的前提,但是如何切实做好管理节能,却是一项长期的使命和任务。某大学综合楼自2007年建成使用以来,空调能耗问题一直是研究的重点。为争创节约型校园,大楼空调运行人员以节能诊断为起点,通过技术改造和日常运行管理,实现空调设备技术节能和管理节能的双重目标。

1 项目概述

综合楼以办公和教学用途为主。主要功能详见表1。其中,办公室98间,常驻办公人员749人教室21间,座位1405个,使用率80%,全年学生平均为370375人次会议室3间,座位456个,全年平均会议124场,约15万人次。

表1 综合楼主要使用功能

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大楼总建筑面积46240m2地上建筑面积36986m2,地下建筑面积7895m2。2010年全年总用电量为173.06万Kw/h,其中空调通风系统占总用电量的27.56%,仅次于办公设备(插座)的用电量,详见表2。

表2  综合楼2010年分类用电统计表

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2 综合楼空调设备

2.1 冷源设置

综合楼总冷负荷4700kW,总热负荷31O0kW,冷耗指标0.128 kW/m2。热耗指标O.084kW/m2。夏季冷源采用冰蓄冷十电制冷,另设1台常规冷水机组,满足夜间及白天部分冷负荷需求。

基于此设计思想,选用2台双工况螺杆式冷水机组。在空调工况下每台冷水机组制冷量为1445kW,在制冰工况下每台冷水机组制冷量均为967kW,机组输入功率270kW。采用冰盘管式蓄冰装置与双工况螺杆式机组串联运行,冷冻液采用乙二醇,常规冷水机组采用水冷螺杆式冷水机组,制冷量为369 kW,输入功率80kW。

2.2 热源设置

冬季采用2台燃气热水锅炉,每台热水锅炉制热量均为1400kW,热水供回水温度为60℃/50℃。

2.3 冷却塔设置

选用3台冷却塔,即对应于每一台冷水机组选用1台冷却塔,其中2台冷却塔冷却水量为350m3/h,功率约为15kW,用于2台双工况螺杆式冷水机组,1台冷却塔冷却水量为80m3/h,功率为2.2 kW,用于常规螺杆式冷水机组。

2.4 空调末端设置

会议室采用座椅进风的空调方式:中庭部分采用自然通风+局部空调送风的方式;办公区域及研究室区域采用风机盘管+新风机组的空调方式:大教室及公共区域采用全空气系统:新风和排风系统均采用竖向系统,每3层为一个系统,新风机组和排风机均设置于各层设备夹层内,新风和排风采用全热交换器进行能量交换,以利能量回收。

3 综合楼空调节能改造

综合楼虽然采用冰蓄冷装置、座椅送风、全热交换回收等先进节能技术,然而运行一段时间后,仍然发现诸多影响运行效果和能耗的问题。

3.1 改造安装弊端,提高运行效果

靠近南幕墙房间夏季较热,靠近北幕墙房间冬季较冷,靠大楼上部房间空调效果差,夏热冬冷。虽将主机全部开启仍然无法缓解,送风口温度基本符合要求有些房间冬季送风温度甚至超过了50℃,但室内温度依旧很低甚至空调开启一整天室内温度还达不到12℃。运行人员对现场做进一步审查,发现了如下问题。

(1)大楼标准层高4m绝大多数房间没有吊顶。

(2)系统使用散流器作为送风口,散流器离幕墙较远,大多数距离为1.5-2,2m。

(3)散流器与地面的距离为3~3.2m,室内灯具位置低于散流器。

(4)部分散流器与风机盘管回风口距离过小。

问题诊断:空调房间气流组织不合理,房间没有吊顶,冬季部分送风气流浮升到房顶,到达工作区域的气流减少;灯具低于风口,灯具散热量扰乱了送风气流,部分送风口与回风口距离过近,使得刚送出的气流又被回风口吸走;送风口形式为散流器,散流器气流流型为平送贴附型,且送风口离地面距离较远,因此到达工作区域的气流较少:离幕墙最近的风机盘管约为1.5m,距离较远,不足以抵挡透过幕墙的热量。

改造措施:加装玻璃幕遮阳棚、加装吊顶、更换风口形式、对室内灯具位置调整等进行改造,以改善空调运行效果。

3.2 采用变频技术,调节输送系统

根据水泵相似定律,水泵的功率与转速三次方成正比,当系统为部分负荷时,调节水泵的转速可减少不必要能耗。在供回水管路上安装压力或温度传感器,根据压差或温差信号控制用户侧二通阀的开度。传感器根据供回水管路压差,温差进行控制。当用户负荷减少时,二通阀关小,控制器感应到压差或温差增大,减小水泵的转速,反之,则增大。

问题诊断:综合楼冷却泵、热水一次、二次泵均为定流量系统。经测试分析,在供冷季节时,冷却水供回水温差约为2.7K,供暖季节供回水温差约为7.6 K,存在小温差、大流量的运行状况。

改造措施:对空调系统的冷却水泵和热水循环泵加装变频器,采用自动变速控制,变频泵的变频范围应能满足系统安全运行和系统流量变化的要求。

3.3 加强保温防护,避免能源浪费

问题诊断:综合楼整体采用双层Low—E中空玻璃幕墙和铝合金板材为外墙,外围护结构耗热量较大,靠近南幕墙房间夏季较热,靠近北幕墙房间冬季较冷。大楼有6个设备夹层,夹层外围护结构主要由通风百叶构成,导致粉尘积聚速度加快。且冬季夹层内水管经常出现冻裂现象因而温度零下的时候,需要全天开启水泵以防管道内水冻结损坏管道。

改造措施:对夹层内的水管进行保温,以防环境温度降到零下,水管冻裂;对于空调机内的盘管,开启变频水泵使水处于流动状态来防冻:增加电加热装置,在气温到达零下时,对盘管进行加热来防冻。

总之,影响空调运行效果和造成能源浪费的主要问题包括设计选型、装修问题、保温材料、保温措施等方面,节能诊断的目的就是及时发现问题及时改造。当节能诊断和技术改造完成后,则需要通过日常管理来巩固改造成果,做好节能运行管理。

4 综合楼空调节能管理

综合楼根据自身实际,制定了空调节能管理办法,并逐步形成了一套行之有效的节能措施。

(1)夯实管理基础,建立运行制度。制定完善的人员岗位职责、运行制度、交接班制度、运行安全措施等;确定系统的开机时间和停机处理等运行措施;控制系统合适的冷水(热水)温度,并有及时合理的系统负荷调节方案。

(2)关注温度变化,提出节能策略。关注天气预报,及时调整机组的运行,适时关、停机组,减少电消耗;早晨室外气温低、空气新鲜而室内气温高,利用空调新风机及消防排烟系统抽、送风约15min。这种一方面可在开机前降低室温,减少主机负荷同时又提高室内空气质量。

(3)根据季节变化,合理使用系统。春秋季节交替之际是空调系统运行管理的难点 需要节能又要满足使用要求。春夏交替、梅雨季节、空气闷湿,应关闭窗户,同时底楼空调先制冷后除湿,其他部位空调除湿,初夏或夏秋交替之际,室内闷热应先制冷后通风,并开窗通风,调节室内外温差:秋冬交替之际,西北房间室内阴冷,应在上班之前开启0.5h热空调,提高人体舒适度。

(4)建立技术队伍,做好维护保养。专人值班,每小时记录冷却水(冷冻水)进出口水温及压力、冷凝器冷凝压力及冷凝温度、水泵进出口压力等,检查管道和阀门保温措施,保证供水温度,避免冷(热)量的损耗:定期清洗回风网,以免影响冷(热)量产生;注重水处理,保证冷凝器、蒸发器铜管内无结垢,无污物,以免影响热交换效果,增加主机的耗电量。

5 结语

随着节能减排宣传工作的深入开展,中央空调节能减排的深远意义勿容置疑。技术节能是前提,管理节能则是一项更加深入细致的工作。中央空调日常运行管理人员应当运用这两个有力的武器,以更加专业、更加细致的工作态度不断挖掘节能的潜力,全方位确保设备的绿色运行。

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