空调系统节能诊断.docx

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空调系统节能诊断

空调系统能源审计

公共建筑的集中空调系统包括冷源，冷却水系统（包括冷却塔），冷冻水系统，空气处理输送系统（风机盘管，空气处理机组，新风机组）。

基本的空调系统是由冷源产生冷量，经风机或水泵输送到房间内，再经送风口，风机盘管等末端空调设备将冷量送进房间，从而保证房间内的环境要求。

以往审计的经验来看，公共机构空调系统主要存在的问题主要包括：

1.系统设计不合理，冷热源能耗较高。

2.输配管网水力不平衡，水泵选型偏大。

3.冷却塔耗电，耗水量大。

4.中央空调没有充分利用峰谷电价差等优惠政策，能源费用支出较高。

5.运行管理水平低，系统不能在最佳工况点附近运行，造成能源浪费。

制冷空调的能耗

制冷空调能耗=冷源水系统能耗+末端设备能耗

对于电制冷机，冷源水系统能耗=制冷机电量+冷冻水泵耗电量+冷却水泵耗电量+冷却塔耗电量

对于直燃式（溴化锂主机）制冷机，冷源水系统能耗=燃气量（或燃油量）+冷冻水泵耗电量+冷却水泵耗电量+冷却塔耗电量

末端设备能耗=末端设备功率*运行时间*同时使用系数

冷水机组的实际性能系统（COP）

冷水机组是空调系统中能耗比例最大的设备，冷水机组的性能系数在基于指标体系的建筑节能诊断中占据重要地位。

根据具体情况，准确测定空调系统中冷水机组的能效比，并作出符合实际情况的评价与诊断，是建筑节能改造工作中重要的组成部分。

冷水机组性能系统是指冷水机组输出冷量与输入功率的比值。

电驱动的冷水机组的实际性能（cop）计算公式如下：

Cop=Q0/Ni

Q0------机组测定工况下的平均制冷量（KW）

Ni------机组平均实际输入功率（KW）

溴化锂吸收式冷水机组的实际性能系数（cop）计算公式如下：

Cop=Q0/（wq*3600）+p

Q0------机组测定工况下的平均制冷量（KW）

W-----燃料耗量：

燃气消耗量wg（m3/h）,燃油消耗量wo（kg/h）;

q------燃料发热值（kj/m3或kj/kg）;

p-----消耗电力（折算成一次能）（kw）

冷水机组的制冷量计算公式如下：

Q=vpc△tw/3600

v------冷冻水平均流量（m3/h）;

△tw-----冷冻水进出水的温差。

p-----水的密度。

c-----水的定压比热容。

需要测试的内容：

冷冻水进出口水温，流量，机组耗功率，燃料耗值（直燃机）。

结果判定：

冷水机组的实际运行效率受设计，安装，调试，运行管理，维护保养和系统测试期间的负荷率等众多因素的影响，特别是系统运行方式和负荷率对实测结果影响较大，因此，在对冷水机组的测试结果进行分析时，应充分考虑上述因素对测试结果的影响。

首先比较最大冷负荷工况下的冷机cop瞬时值与额定cop，如果前者明显小于后者，说明冷机效率低下很可能由于设备原因（最大冷负荷工况下，如出现室外气温达到最高值，人员负荷达到最高值等情况）。

其次比较冷机cop全年累计值与当地建筑节能设计标准，如果一台冷机的全年累计值cop小于对应的指标，说明该冷机运行管理可能存在问题。

、

根据《公共建筑节能设计标准》，冷水机组制冷性能系数应达到要求：

类型

额定制冷量/kw

性能系数/（w/w）

水冷

活塞式/涡旋式

<528

3.8

528-1163

4.0

>1163

4.2

螺杆式

<528

4.10

528-1163

4.30

>1163

4.60

离心式

<528

4.40

528-1163

4.70

>1163

5.10

风冷或蒸发冷却

活塞式/涡旋式

<=50

2.40

>50

2.60

螺杆式

<=50

2.60

>50

2.80

蒸汽，热水型溴化锂吸收式冷水机组及直燃型溴化锂吸收式冷水机组应选用能量调节装置灵敏，可靠的机型，在名义工况下的性能参数应符合规定。

机型

名义工况

性能参数

冷水进出口温度

冷却水进出口温度

蒸汽压力Mpa

单位制冷量蒸汽耗量【kj/（kw.h）】

性能系数（W/W）

制冷

供热

蒸汽双效

18/13

30/35

0.25

<=1.40

12/7

0.4

0.6

<=1.31

0.8

<=1.28

直燃

供冷12/7

30/35

>=1.10

供热出口60

>=0.90

水泵效率与输送能效比

空调系统的输送能耗是空调系统能耗的重要组成部分，水泵是空调水系统的主要输送设备，而水泵效率是衡量水泵工作效能高低的一项技术经济指标。

通过测试水泵流量，扬程，电功率等参数，可分析水泵运行工况点和设计工况点的偏离情况，进而发掘水泵的节能潜力。

水泵效率计算公式：

η=Vpg△H/3.6p*10-6

V-----水泵平均水流量（m3/h）;

p-----水的平均密度（kg/m3）;

g-----自由落体加速度（9.8m/s2）;

△H-----水泵平均扬程：

进出口平均压差（m）；

p--------水泵平均输入功率（kw）;

水泵的输送能效比：

ER=0.002342H/（△T*η）；

H-------水泵设计扬程（m）;

△T-----供回水温差，（℃）；

η-------水泵在设计工作点的效率。

（适用于一次泵系统的输送能效比，更复杂的多次泵参考详细的水泵输送能效比。

）

测试内容：

水泵流量，进出口压力，水泵的输入功率。

测试结果的判定：

测试工况下，水泵效率检测值应大于设计或设备铭牌值的80%。

冷却塔能耗测试

根据冷却塔出口水温和室外气象参数计算冷却塔效率，当冷却塔效率低于75%应进行改进或更换。

目前国内一般采用反映其热工性能的经典换热公式作为冷却塔效率公式：

Nc=（Tc,in-Tc,out）/（Tc,in-Tw）;

Tc,in------冷却塔进水温度；

Tc,out-------冷却塔出水温度；

Tw----室外空气湿球温度；

水系统回水温度一致性

水系统回水温度一致性检验是通过检验回水温度这一简便易行的方法，间接检验系统水力平衡的状况。

各支路的回水温度如果相差过大，则说明系统存在水力失调或负载不平衡，应对系统进行检查，并对水力平衡性进行调整。

测试内容：

集水器系统的主支管路回水温度。

检查持续时间应不少于24h，检测数据记录间隔应不大于1h.

结果判定：

检测持续时间内，冷冻水系统各主支管路回水温度允许偏差为1度。

如果多与1度，则说明系统存在水力失调与负载不平衡，应对系统进行检查。

水系统供回水温差

对于定流量系统，水系统的供回水温差的变化反映了整个空调系统需要的冷量的变化。

对于变流量系统，可通过控制水系统供回水温差的方法对水泵进行变频控制，从而实现系统的节能运行。

《公共建筑节能设计标准》中规定：

冷水机组的冷水供回水设计温差不应小于5度。

测试内容：

供回水温度。

测试结果判定：

测试工况下，水系统供，回水温差检测值应不小于设计温差的80%。

冷源系统能效系数

冷源系统的能效系数是指整个冷源系统输入能量与输出冷量的比值。

对于电制冷系统而言，冷源系统输入能量是指冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵和冷却塔风机的用电量，但不包括空调系统末端设备的用电量。

如果冷冻水系统是二次泵系统，则包括一次泵和二次泵的用电量。

冷源系统的能效系数反映了整个冷源系统所有设备的综合性能，是衡量冷源系统运行是否节能的重要参数，它不仅受系统中每个设备性能的影响，而且，系统中各个设备之间的匹配，系统的运行模式，控制方式是否合理也会直接影响系统的性能。

冷源系统能效系数计算公式如下：

EER_sys=Q0/ΣNi

Q0-------冷源系统测定工况下得平均制冷量（kw）；

ΣNi-----冷源系统各设备的平均输入功率之和（kw）；

空调系统的供冷量计算公式如下：

Q0=vpc△t/3600

v-----冷冻水平均流量（m3/h）;

p-------冷冻水平均密度（kg/m3）;

c-------冷冻水平均定压比热【kj/（kg*0c）】;

△t-----冷冻水进出口温差;

测试内容：

系统供冷量如下所示，冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵，冷却塔风机的输入功率应在电动机输入线段同时测量。

测试时间段内，各用电设备的耗功率应进行平均累加。

结果判定：

冷源系统能效系数检测值不应小于表中规定；

类型

单台额定制冷量（kw）

冷源系统能效系数（kw）

水冷冷水机组

<528

2.3

水冷冷水机组

528--1163

2.6

水冷冷水机组

>1163

3.1

风冷或蒸发冷却

<=50

1.8

风冷或蒸发冷却

>50

2.0

风机单位风量耗功率及效率

风机单位风量耗功率（ws）计算公式如下：

Ws=N/L;

Ws-------风机单位风量耗功率【w/（m3/h）】.

N--------风机的输入功率（W）；

L---------风机的实际风量（m3/h）;

风量测试通常采用毕托管和微压计测试风管内的空气动压，从而计算风量。

或直接使用风速计测量断面风速。

（1）采用毕托管和微压计测量风量时，风量计算应按下列方法进行：

平均动压计算应取格测点的算术平均值为平均动压。

当各测点数据变化较大时，应按一下式子计算动压平均值

Pv=（（√pv1+√pv2+….+√pvn）/n）2

Pv-----平均动压（Pa）;

Pv1,pv2,pv3……---------各测点的动压（Pa）;

断面平均风速计算公式如下：

V=√（2pv/ρ）；

v-----断面平均风速（m/s）;

ρ----空气密度（kg/m3）,ρ=0.349B/（273.15+t）;

B-----大气压力（kpa）;√

t-----空气温度（℃）；

机组或系统实测风量计算公式如下：

L=3600VF

F-------断面面积（m2）;

L-------机组或系统风量（m3/h）;

（2）风速计测量风量时，断面平均风速取算术平均值，机组或系统实测风量按以上公式算。

风机效率计算公式如下：

n=Q*p/1000N;

Q------风机流量，m3/s;

p------风机全压，pa；

N------风机轴功率，KW;

风机机组电能利用率不应低于下列数据：

电动机容量在11-45kw的为50%；

电动机容量在45kw及以上的为60%；

电动机负载率不应低于40%；

系统新风量

空调系统引入的新风量是影响系统负荷的重要因素。

新风量引入过多，会造成额外的空调负荷，加大能耗；新风量引入不足，又会导致室内空气质量恶化，舒适性下降。

因此，要合理的控制新风量，既满足室内舒适要求，又能达到节能的目的。

测试方法可以参考风机单位风量耗功率中的方法。

测试结果判定：

新风量检测值应符合设计要求，实测结果的允许偏差为设计