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07 七月

制冷机房能效低的原因

公共建筑中,中央空调耗能占整个建筑耗能的40-60%,

制冷机房能耗包括冷水机组、冷冻泵、冷却水泵以及冷却塔等部分,是多个子系统与多个参数藕合影响的复杂系统,其运行能效水平与系统设计、设备能效、水系统阻力、系统控制策略等关系密切,对设计、运维管理的整体专业性要求很高。

大多数冷站低效运行原因主要可概括为以下几个方面:

(1)设备运行低效

在很多工程中,针对额定工况、满负荷进行设计,而对都分负荷工况没有要求。选型时往往注重额定工况的效率,选用定频设备,其能效等级低,

尤其在部分负荷工况下不具备调节能力而低效运行。另外,由于未获得专业化的运行维护而导致运行能效长期达不到合理水平,例如:冷机可能存在壳管污

垢、冷却水量不足、冷却水温过高、控制策略不优化等问题。

(2)空调系统特性与负荷工况不适配

实际建筑运行的负荷、工况多样,要达到高效运行,必须实现空调系统输出与建筑负荷工况的适配。其中“量”的适配是基础,而温度、压比、高效区属于“质”的概念,适配实现起来更复杂。而空调系

统的低效运行往往是由某些方面的不适配所造成的。

低效空调系统首先体现在“量”的不适配,即:系统能力输出与负荷需求不适配。对于冷机而言,传统制冷机房设备选型往往只考虑额定工况制冷能力,且留有

较大余量,特别是在运行初期,冷负荷甚至长期达不到设计冷量。当末端小负荷运行时,往往会出现类似“大马拉小车”的过量供冷,或者压缩机频繁启停等问题,

造成冷量浪费及运行能效低下。对于水系统而言,由于管路热惯性、管网水力不均匀等原因,在部分负荷下往往出现过量供冷水,供回水温差较低的情况,导致输配

能耗的浪费。

空调系统低效运行还体现在“质”的不适配,即:空调系统的温度、压比、高效区等运行特性往往难以与负荷工况进行合理适配。主要体现在:

(1)设计水温与实际需求不适配

传统系统设计为了满足除湿需求,采用单一的设计参数(如:冷水设计供回水温度7/12℃),不能根据不同地域和建筑类型的

热湿负荷需求,合理提升冷冻供水温度及供回水温差,制约了冷水机组及输配系统能效的进一步提升,难以满足高效空调系统发展需求。

(2)压比与工况需求不适配。

对于冷机而言,通常在大多数时间运行于部分负荷,此时室外气温低于设计值,既需要减少冷量输出适配负荷需求,也需要通过降

低运行压比适配工况需求,提高冷机运行能效。然而,传统制冷机房通常采用多台定频机组,通过减少冷机数量及调节导叶阀开度进行冷量调节,其转速不可调,压

比输出不能随工况变化进行调节,造成过压缩及能效降低。对于水系统而言,由于管路走向及管径选型、水系统零部件选型、水力不平衡、水泵频率不可调等原因,

往往导致扬程高于实际需求,造成输配系统的能源浪费。

(3)冷水机组长期运行于非高效区。

传统定频离心压缩机因转速不可调,叶轮只能依据额定工况做单点设计,在设计点达到较好性能,但在非额定工况运行时流动分离损失增大,效率衰减很快。而离心机绝大部分时间是运行在非额定工况,处于低效状态,综合能效较难提升。

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