某项目空调系统节能研究

摘 要 :本项目是一个五星级酒店的更新改造工程，根据节能要求相关规定，本空调系统的全年平均能效比EER需达到5.4以上，才能达到预定节能效果。本文旨在介绍如何对冷水机组进行合理地选型、末端设备选型及管路要求及以达到预定的节能要求。

关键词综合能效比EER；冷水机组；空调系统能耗

Abstract: This project is a renovation project of a five Stars Hotel, the relevant provisions on energy requirements, the annual average energy efficiency of the air conditioning system than EER need to reach more than 5.4, to reach the effect of energy saving. This paper aims to introduce how to make reasonable selection of chillers, terminal equipment selection and piping requirements and to meet the requirements prescribed energy.

Key words comprehensive energy efficiency than EER; chiller; energy consumption of air conditioning system

中图分类号：TB494文献标识码：A文章编码：

一、项目概况

本工程的冷源机房设计有3台700RT的离心式冷水机组（2用1备），2台350RT的离心式冷水机组，7台冷冻水泵（L＝145m3/h、18.5Kw，6用1备），7台冷却水泵（L＝292m3/h、30Kw，6用1备），8台冷却塔（L＝300m3/h、7.5Kw，6用2备）。

冷冻水采用大温差设计进出水温为15℃/7℃，冷却水进出水温为32℃/37℃。设计要求满负荷空调主机房冷源系统制冷综合能效比EER设计值须不低于4.88，全年实测制冷综合能效比EER值不低于5.4。

1、满负荷EER计算要求

设计要求满负荷空调主机房冷源系统制冷综合能效比EER设计值不低于4.88，即：

计算公式：EER总1=Q总冷量 /N总 (设计工况)

N总=N1+N2+N3+N4

式中：

Q总冷量1=2100RT×3.5169=7385.5KW(设计工况满负荷为2100RT)

N总1：满负荷空调主机房冷源系统制冷电功率。

N1：冷水机组合在设计工况下，共输出2100RT冷量时的实际电功率之和。

N2：冷冻水泵组在设计工况下，冷水机组输出2100RT冷量时的对应冷冻水流量时的实际电功率之和（KW）。

N3：冷却水泵组在设计工况下，冷水机组输出2100RT冷量时的对应冷却水流量时的实际电功率之和(KW)。

N4：冷却塔组合在设计工况下，冷水机组输出2100RT冷量时的对应冷却塔组合的实际电功率之和(KW)。

2、全年制冷综合能效比EER计算要求

按项目实际的负荷情况，保证空调冷热源主机房系统在全年实测制冷综合能效比EER值不低于5.4，即

计算公式：EER总2=Q总冷量2 /N总 2 (全年)

N总2=N1’+N2’+N3’+N4’

式中：

Q总冷量2: 全年主机房冷冻水输出冷量计量表读数(实际测量值累计之和KW*h)。

N1’:冷水机组的计量电表度数(实际测量值全年累计之和KW*h)。

N2’:冷冻水泵组合的计量电表度数(实际测量值全年累计之和KW*h)。

N3’:冷却水泵组合的计量电表度数(实际测量值全年累计之和KW*h)。

N4’:冷却塔组合的计量电表度数(实际测量值全年累计之和KW*h)。

二、需求分析

1、设备功率情况

按设计要求离心式和螺杆式冷水机组COP≥6.1，按COP＝6.1初步计算出设备功率在总共功率的占比情况：

【表1】

2、设备效率分析

从表1可以看出，冷水机组的功率占总功率比达到78.27％，即冷水机组的效率对全年制冷综合能效比EER值影响最大。由于螺杆冷水机组的效率普遍不高，负荷率占比低，所以离心式冷水机组的效率对EER的影响最大。

而冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的效率小计为21.63％，且采用变频运行，所以其设备效率对EER影响不大，其中值得注意的是冷却塔的回水温度对冷水机组的效率影响很大。

3、满负荷EER分析

查各品牌的冷水机组可以知道，冷冻水流量平均为265 m3/h左右，冷却水流量平均为250 m3/h左右，结合流量情况代入水泵运行曲线：

冷冻水泵在冷水机组满负荷时功率为：16.6Kw/台，小计99.6Kw；

冷却水泵在冷水机组满负荷时功率为：26.4Kw/台，小计158.4Kw。

由此推算出，当主机国标工况效率COP达到6.1时，

满负荷EER＝2100RT×3.5169/1509Kw＝4.89，满足要求。

所以研发的重点在于：如何选择离心式冷水机组来确保全年制冷综合能效比EER值达到要求。

三、冷水机组单机运行特性

【表2】离心式冷水机组运行特性曲线

注：曲线代表不同温度冷却水和不同负荷时的COP。

由表2可以看出，离心式冷水机组的效率COP会根据负荷、冷却水温度的变化而变化。并非负荷越高效率越高，但冷却水温越低效率越高。所以冷水机组，特别是离心式冷水机组的设计工况的能效比（COP值）和设计工况综合部分负荷能效（NPLV值）对本项目节能研发的重要要素。

四、建立环境模型

根据离心冷水机组的效率由负荷和冷却水温而影响，所以根据负荷和冷却水温建立本项目节能的环境模型。

根据2010年项目原冷冻机房的耗电数据，分析出项目每个月份的空调负荷。另外，从“中国气象科学数据共享服务网”1971~2000年数据得每个月的干球温度和相对湿度，由两者可计算得出每个月的湿球温度，冷却回水温度可在此温度上加4℃~5℃，由于节能要求较高，本工程保守取5℃。由以上两项数据建立的模型如下：

【表3】

五、机组选型模型

1、根据环境模型编制计算表，如下表

【表4】

注：设备除冷冻主机、水泵、冷却塔外，还需考虑要考虑冷冻机房辅助设备，如冷冻油、变频器、电动阀、水处理等的电量。

2、计算说明

（1）考虑到螺杆机组的效率偏低，在某范围负荷内可以允许同时开3台离心主机，而非备用一台离心主机不启动。

（2）根据主机最优的开机策略，确定在部分负荷下，每台主机所承担的负荷，再根据当月的冷却水温度和厂家提供的资料参数，使用以下公式计算每台主机的输入功率。

即：W=QC/COP，―――制冷量kw，W―――输入功率kw

（3）由于冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔所占的负荷率不高，不再单独计算每台设备的功耗，而采用总功耗近似计算。