香格里拉饭店空调系统诊断报告高.docx
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香格里拉饭店空调系统诊断报告高
北京香格里拉饭店
空调采暖系统节能
诊断报告
北京立升茂科技有限公司
2007-8-21北京
目 录
一、项目概述
1．项目基本情况
北京香格里拉饭店景阁建于1986年，二期工程建筑总面积65,000㎡，地上25层，地下2层，客房总数528套，于2004年进行装修改造。
空调、采暖系统为风机盘管加新风系统（FCU+OA）,分为高低两区。
地下1层至地上2层为低区，地上2层以下为裙房；4层至24层为高区，7层以上为客房；3层和25层为设备层。
风机盘管为四管制，水系统采用高位水箱定压。
夏季冷源为离心冷水机，冬季热源通过汽水换热器连接蒸汽锅炉。
过渡季节通过板式换热器实现冷却塔直接供冷（间接蒸发制冷，IDEC）。
一至四月份，冷、热系统同时供热代冷。
采暖、供冷末端系统流程详见图1、机房工艺流程详见图2。
2．咨询内容和节能诊断程序
受香格里拉工程部委托，我公司对香格里拉的空调、采暖系统进行能源诊断。
项目的实施过程包括：
现场勘查、收集资料、绘制管路系统和机房工艺流程图、设置测点、制定测试方案、与建设单位核实现场情况、现场测试、整理数据、分析计算、出具节能诊断报告。
3．时间安排：
（1）2007年7月28日-8月11日，现场勘查与前期准备。
（2）2007年8月12日，现场测试。
（3）2007年8月13日-8月27日，结果分析和完成报告。
二、现场勘查与测试准备
1．现场勘查及咨询
我公司于2007年7月28日到香格里拉饭店进行首次现场勘查，测试人员包括宋绛雄、李建兴、高沛峻、吴景山、刘学政、刘铁军、高靖哲等共9人。
与工程部人员进行交谈，项目基本情况，工艺流程、参数、设备选型，运行管理情况，冷热源设备机房等，进行现场勘查。
对工程部提出的系统运行中存在的问题进行了现场咨询，解答了若干问题。
提出了要进行节能诊断应进行的必要准备工作和应具备的条件。
图1空调水系统及末端布置形式
图2机房水系统流程图及测点布置图
2．收集资料整理
初步了解现场情况后，我公司多次派人到现场与工程部联系收集技术资料，由于甲方没有提供设备竣工蓝图，遂收集工艺系统控制图并从系统自动控制设备输出取得资料，绘制空调采暖系统图、收集设备名牌数据和设备样本。
反复多次到现场核实和修改图纸。
3．制定测试方案
经过一周的准备工作。
根据现场的实际情况，提出了系统的测试方案，绘制了带测点的机房水系统流程图及测点布置图和空调水系统及末端布置形式。
三、测试数据
1．测试过程
测试时间：
2007年8月12日上午9：
45到达香格里拉饭店开始测试，至当天下午4：
30分结束。
测试人员：
高沛峻、吴景山、刘学政、刘铁军、高靖哲等共9人，其中甲方人员4人。
测试分工：
刘学政、刘铁军负责流量测量并记录校验；高靖哲、吴景山负责风速和温度测量并记录校验。
由于到达现场后，发现现场情况与原来收集到的现场资料有误。
现场实地勘查、重新安排测点，进行测试工作。
在工程部领导、员工的大力支持下，共测试完成空调水系统测点8个，电控测点9个，室外空气测点6个；空调水系统观测仪表二十多个，组合式空调机组运行记录十台，取得了一些数据。
同时，也发现了系统存在的一些不完善的问题。
如循环水泵前后压力测点漏缺、低区冷水分集水器压力只有远传监控、无压力表；高区冷水由两台冷水机组支路合流，两管之间有压差控制阀平衡压力，控制室有压差控制系统，但无压力读数反馈。
冷却水压力仪表安装位置错误，导致出现管路捉气现象无法读数。
组合式空调器进出口温度、压力测量仪表损坏较多。
所有这些情况都给我们的测试工作带来了不便，一些测点无法读数和读数错误，给数据分析和能耗评价带来了相当的难度。
另外，本次测试主要针对冷水机组的制冷工作循环进行，包括部分空调机组运行记录和数据分析。
由于季节所限并未对供热系统进行测试，后文中对供热系统的分析，是凭借我公司多年从事供热系统节能工作经验和现场了解的情况做出的定性分析。
2．数据记录
冷水机组
机组
水泵
流量
温度
温差
压力
阻力
输入功率
流量
压力
扬程
输入功率
m3/h
℃
℃
MPa
10kPa
kW
m3/h
MPa
m
kW
进口
出口
进口
出口
进口
出口
R1-1
冷水侧
冷却水侧
R1-2
冷水侧
493
10.1
7.6
2.5
0.45
0.37
8
310.0
493
0.16
0.45
29
68.7
冷却水侧
535
25.8
28.5
2.7
0.35
0.28
7
535
0.19
0.35
16
71.7
R2-1
冷水侧
268
9.1
7.0
2.1
1.22
1.00
22
158.5
268
0.94
1.22
28
48.0
冷却水侧
297
25.0
27.0
2.0
0.35
0.24
11
297
0.16
0.35
19
41.5
R2-2
冷水侧
402
7.0
5.0
2.0
1.17
1.09
8
183.0
402
0.94
1.17
23
66.1
冷却水侧
468
26.0
29.0
3.0
0.27
0.23
4
468
0.16
0.27
11
40.2
铭 牌 参 数
冷水机组
机组
水泵
流量
温度
温差
污垢系数
阻力
输入功率
流量
压力
扬程
输入功率
m3/h
℃
℃
m2℃/kW
10kPa
kW
m3/h
kPa
m
kW
进口
出口
进口
出口
R1-1
冷水侧
200
12
7
5
0.018
9.8
228
202
38
37
冷却水侧
240
32
37
5
0.044
7.2
239
36
37
R1-2
冷水侧
393
12
7
5
0.018
5.5
400
432
38
75
冷却水侧
474
32
37
5
0.044
5.5
548
34
75
R2-1
冷水侧
200
12
7
5
0.018
9.8
228
216
45
45
冷却水侧
240
32
37
5
0.044
7.2
239
36
45
R2-2
冷水侧
541
12
7
5
0.018
6.8
331
378
45
75
冷却水侧
454
32
37
5
0.044
7.4
467
36
75
运 行 记 录
冷水机组
机组
水泵
压力
温度
COP
NPLV
制冷量
水侧温度
温差
电流
kPa
℃
RT
℃
℃
A
进口
出口
R1-1
蒸发器
258
5.8
5.10
5.76
330
9.8
7.0
2.8
70
冷凝器
679
32
27.0
29.0
2.0
80
R1-2
蒸发器
275
6.7
5.72
6.46
650
9.3
7.1
2.2
120
冷凝器
748
33
27.0
29.0
2.0
120
R2-1
蒸发器
277
6.7
5.10
5.76
330
9.2
7.0
2.2
80
冷凝器
705
32
26.0
29.0
3.0
70
R2-2
蒸发器
6.38
7.15
600
冷凝器
组合式空调机组/新风处理机组测试记录
楼层/编号
服务区域
铭牌值
实测值
备注
冷量
风量
电机功率
水侧温差
进口/出口压力
水侧压差
kW
m3/h
kW
℃
MPa
10kPa
1F/AHU-01
健身房
52
7000
3.5
NULL/NULL
NULL/NULL
/
无表
1F/AHU-02
面包房
87
15000
7.5
9/12
0.35/0.15
20
1F/AHU-03
电话房
49
5000
3
NULL/NULL
0.25/0.16
９
无温度计
1F/AHU-05
洗衣房
128
8000
3.5
NULL/NULL
NULL/NULL
/
无表
1F/AHU-06
工服房
160
10000
7.5
13/15
0.26/0.20
6
1F/AHU-19
洗衣房
317
20000
11
10/11
NULL/NULL
/
无压力表
1F/XF-01
职工餐厅
146
18000
11
13/15
0.25/NULL
/
出口缺压力表
1F/XF-02
更衣室
84
10000
5.5
12/18
NULL/NULL
/
无压力表
2F/CH-K-01
中厨中餐
113
11200
5.5
NULL/NULL
0.15/0.09
6
无温度计
2F/CH-K-02
中厨排烟
92
16200
7.5
NULL/NULL
0.12/0.10
2
无温度计
四、数据分析
1．统计能耗数据
下表为甲方提供的2006年1月至2007年6月的用电量和运行电费。
从06、07年度运行数据对比，可以看出：
07年1月、2月数据与06年度1月、2月数据基本持平；3月以来能耗增长较快，为06度同期水平的150%。
2006年全年总用电量为1300万kWh，全年耗电量指标200kWh/m2a；电费支出1100万元，平均电价0.84元/kWh。
参考2005年北京建筑能耗构成调查统计结果，大型公共建筑全年耗电量指标在100～300kWh/m2a之间，评估本项目建筑能耗在北京市大型公共建筑中处于中等水平。
2．冷水机组能效
通过测试数据分析对比冷水机组实际运行能效与机组COP、NPLV值。
表1
R1-1
R1-2
R2-1
R2-2
COP
5.10
5.72
5.10
6.38
NPLV
5.76
6.46
5.76
7.15
部分负荷率
—
62.7%
56.4%
44.3%
运行能效
—
4.62
4.13
5.11
节能潜力
28.5%
28.3%
28.5%
从上表可以看出，测试期间运行的三台冷水机组R1-2、R2-1、R2-2在部分负荷下工作，但实际运行能效均未达到规定的NPLV。
节能潜力分析：
合理设置冷水机组的启停控制程序，充分利用台数调节和负荷卸载控制实现冷水机组的节能运行，避免机组长时间在低于50%负荷下工作。
3．循环水泵效率
通过测量水泵实际流量、进出口压差、输入电流等参数，可以获得水泵的工作流量、扬程、输入功率，进而计算出水泵实际运行的效率，评估水泵节能潜力。
标称效率是按电机铭牌功率计算的水泵效率，额定效率为水泵的标定效率，功率为实际输入的轴功率。
额定效率一般大于70%，标称效率由于电机功率分档原因要低于额定效率。
运行效率是水泵在输配系统管网中实际运行时的工作效率。
运行效率可以用来评价输配系统的水泵选型设计的合理性。
表2
R1-1
R1-2
冷水泵
冷却水泵
冷水泵
冷却水泵
标称效率
56.5%
63.4%
59.6%
67.7%
运行效率
—
—
56.7%
32.5%
节能潜力
—
—
5.5%
45.8%
R2-1
R2-2
冷水泵
冷却水泵
冷水泵
冷却水泵
标称效率
58.9%
52.1%
61.8%
61.1%
运行效率
42.6%
37.1%
38.1%
34.9%
节能潜力
29.0%
38.2%
36.5%
41.8%
由上表可知，冷水循环泵的运行效率在38.1%到56.7%之间，平均运行效率为45.8%；冷却水循环泵的运行效率在32.5%到37.1%之间，平均运行效率为34.8%，水泵运行效率较低。
节能潜力分析：
选配合适的水泵，更换水泵叶轮或电机，降低水泵功率消耗，或采用多台水泵并联运行和变频调节等手段，提高水泵运行效率至60%以上。
4．输配系统效率
输送能效比（ER）应是循环水泵电机的额定功率（kW）与所输送的显热交换量（kW）之比。
考虑冷水泵的扬程一般不超过36m，其效率为70%以上，供回水温差为5℃时，计算出冷水的输送能效比应该是ER=0.0241。
表3
机组负荷
机组负荷率
水泵功率
水泵效率
ER限值
kW
%
kW
%
R1-1
—
—
—
—
—
R1-2
1433
62.7%
68.7
56.7%
0.0479
R2-1
655
56.4%
48.0
42.6%
0.0733
R2-2
935
44.3%
66.1
38.1%
0.0707
从上表可以看出，输送能耗普遍大于《公共建筑节能设计标准》（50189-2005）规定的数值ER≤0.0241。
对比机组制冷量和水泵循环流量，可以进一步解释，冷水机组的进出口温差过小的原因：
水泵为一机对一泵的定速运转泵，当机组处于50%负荷工作时，水泵仍工作于100%流量，系统处于大流量小温差运行状态，定流量系统无法实现随空调末端负荷变化而减少输送能耗的目的。
输配系统变流量运行可以有效节约输送能耗。
为配合冷水机组的定流量运行，需采用二次泵系统，或分集水器压差旁通控制。
与定流量运行相比，冷水机组采用二次泵变流量调节（台数调节+变频调节）可节约输送系统能耗70%。
按输送能耗占空调能耗的30%计算，采用二次泵系统节能潜力为20%。
5．空气处理机组
全空气系统的空气处理机组和新风机组的能效评价可以用冷风比（处理焓差）和送风机单位风量耗功率Ws两个参数评价。
表4
楼层/编号
冷量
风量
电机功率
冷风比
风机单位功耗
kW
m3/h
kW
W/（m3/h）
W/（m3/h）
1F/AHU-01
52
7000
3.5
7.4
0.50
1F/AHU-02
87
15000
7.5
5.8
0.50
1F/AHU-03
49
5000
3.0
9.8
0.60
1F/AHU-05
128
8000
3.5
16.0
0.44
1F/AHU-06
160
10000
7.5
16.0
0.75
1F/AHU-19
317
20000
11.0
15.9
0.55
1F/XF-01
146
18000
11.0
8.1
0.61
1F/XF-02
84
10000
5.5
8.4
0.55
2F/CH-K-01
113
11200
5.5
10.1
0.49
2F/CH-K-02
92
16200
7.5
5.7
0.46
《公共建筑节能设计标准》（50189-2005）规定，对于四管制定风量系统：
Ws≤0.51。
由上表可知，绝大部分风机单位功耗Ws均超过了节能设计标准的限值，最大超标47%。
组合空调的冷风比大于7，也超出了普通舒适性空调的推荐值（5~7W/m3/h），对应处理焓差为15~20kJ/kg。
新风机组的冷风比小于9，与普通舒适性空调的推荐值（8~13W/m3/h），对应处理焓差为25~40kJ/kg，相比偏小。
洗衣房1F/AHU-05、工服房1F/AHU-06、洗衣房1F/AHU-19组合式空调机组属发热量大的房间，按工艺空调对待，不在本评价之列。
6．冷凝温差报警
经2007年7月28日现场调查，运行管理人员反映，冷水机组出现报警，面板显示内容为冷凝器温差过大。
经现场调研，冷却水系统的供回水温差见下表。
表5冷却水系统的供回水温差
冷却水
R1-1
R1-2
R2-1
R2-2
CT
CR
CT
CR
CT
CR
CT
CR
进水（℃）
24.2
26.1
27.4
26.4
28.3
26.3
28.7
29.4
出水（℃）
23.7
28.4
25.7
28.7
26.3
28.8
25.8
29.6
温差（℃）
0.5
2.3
1.7
2.3
2.0
2.5
2.9
0.2
由上表可知，R1-1冷却塔及R2-2冷水机组未开（进出口温差太小，但不排除温度传感器故障）。
其他冷却塔和冷水机组的冷却水进出口温差：
冷却塔进出水最大温差为2.9℃，最小温差为1.7℃。
运行中的三台冷水机组进水温度及进出水温差变化相对较小，进出水温度平均为26.3℃/28.7℃，进出水平均温差为2.4℃。
与冷却水标准设计温度30℃/35℃（或者32℃/37℃）相比，冷却塔并没有在额定负荷下工作。
冷却水温差较小说明冷却水量偏于保守。
但此时，冷水机组报警显示冷凝器温差过大，说明：
冷凝器传热热阻过大，污垢热阻过大。
对于冷水一侧，低区冷水供回水温度为10.0℃/10.9℃；高区冷水供回水温度为9.1℃/10.0℃。
与冷水标准设计温度7℃/12℃相比，冷水流量偏大较多。
另一方面，国外冷水机组对水质的要求比较高，机组额定制冷量下对污垢热阻的规定如下：
冷水侧0.018m2℃/kW，冷却水侧0.044m2℃/kW，而我国冷水机组的水侧污垢热阻为0.0086m2℃/kW，水质要求较低，机组缺少必要的水处理装置，造成内壁结垢，影响换热效果。
五、空调系统节能运行策略
1．常规节能手段
1．1室内温度
室内温度取值的高低，不仅直接影响室内热环境的质量，而且与能耗的多少密切相关。
冬季供暖室内计算温度每降低1℃，能耗可减少约5％～10％；夏季空调室内计算温度每提高1℃，能耗可减少约8%～10%。
1．2送风温差
送风温差加大1倍，送风量可减少50%，空调系统的材料消耗和投资相应可减40%左右，动力消耗则下降50%左右，送风温差在4℃～8℃之间时，每增加1℃，送风量约可减少10%～15%。
1．3冷水机组
蒸发温度一定、冷凝温度上升，压缩机的制冷量或制热量下降而功耗增加；冷凝温度一定、蒸发温度下降，压缩机的制冷量或制热量增加功耗也减少。
冷凝温度升高2℃，机组制冷量减少2%，输入功率增加5%，COP降低7%左右。
1．4维护保养
冷水机组的污垢热阻控制在0.086m2℃/kW以下、组合式空调机组的漏风率控制在3%（机组内保持700Pa静压）。
污垢系数由0.086m2℃/kW增加至0.13、0.18m2℃/kW时满负荷效率分别下降4%和8%。
1．5能耗统计
参照《民用建筑能耗数据采集标准》（JGJ/T154-2007）增加建立空调分项能耗统计记录，便于了解该建筑用能构成、空调能耗比例，节能措施实施效果检验。
2．输配系统的改造
2．1闭式定压、自动排气、过滤、水处理
高位水箱补水定压属于开式水箱定压方式，容易产生氧腐蚀、改用闭式定压罐补水，增加系统主动排气功能、全自动水处理器或软水器、过滤器等可以解决水循环的问题。
2．2二次泵系统、多泵并联、变频调节
通过增设二次泵将定流量系统改变为变流量系统，节约输送能耗达70%以上。
2．3必要的水力平衡阀和显示仪表
水泵配合机组变流量运行后，末端设备水力平衡的问题也随之产生。
因此，需要对整个输配系统进行调测，在主要支路上增加必要的动态平衡设备。
本次测试发现的最大问题是水泵进出口等关键部位的压力表和温度缺失，客观上增加了测试的难度，也不便于平时的维修和保养。
建议增加必要的压力温度测点。
六、空调系统节能解决方案
1．改造项目
1．1补水定压方式：
由开式高位水箱改为闭式定压罐；
1．2冷水泵系统：
由一次泵定流量改为二次泵变流量；
1．3水力平衡设备：
主要分支回路处增加设置平衡阀；
1．4增加水处理系统：
全自动水处理器、主动排气装置。
1．5建立建筑用能统计数据、空调分项能耗统计。
2．工程费用
节能工程改造费240万元
3．节能潜力
全年用电量折合电费1100万元，空调电费400万元，水泵电费160万元，节能潜力30%至50%（相对于输送能耗）
4．投资回收期
年运行费用节省80万元，静态回收期3年左右
5．说明
以上工程费用、节能潜力、投资回收期部分不包含在本系统诊断报告中，需另行商议。
七、供暖系统改造意见
通过现场勘查，供热系统热源由燃汽蒸汽锅炉提供蒸汽，输送至汽、水换热器，换热器输出热水经泵送至末端，与冷水输送管路共同构成末端四管制系统。
供暖系统节能改造应从以下几方面入手：
1．热源的分配与回收
锅炉烟气热回收利用；换热器后凝结水再利用，回收率要达到70%以上。
2．提高换热器效率、节约使用能耗
通过冬季供暖运行的实际测试，可以考核水泵、换热器的选型是否合理及设备运行效率。
由于供热与生活、生产并用同一热源应合理分配蒸汽，合理选择减压装置或改成分路供应；根据室外温度及用热点的参数，采用气候补偿的自动控制系统，依二次侧用热情况，调节一次侧供汽量；最大限度的节约能源。
3．二次侧水循环系统节能措施
在二次侧水循环系统中安装循环水泵变频装置，可以实现末端系统变流量运行，节省输送能耗；增设末端平衡装置，调整系统水力平衡，解决系统水力平衡失调问题。
通过这些方法综合改进供暖系统，供热方面可节约能源20%左右。
具体改造措施建议在供暖期间通过测试，发现存在的问题，再确定切实可行的节能改造方案。
八、结论部分
从现场测试分析和与运行管理人员沟通，可以看出北京香格里拉饭店空调系统运行管理水平、节能控制手段和组织管理方法在同行业中处于领先地位；从测试所得指标分析，建筑整体能耗水平在200kWh/m2a，空调系统能耗大约为65kWh/m2a（全年用电量，未包括采暖热源的部分），从系统勘查的情况看，采暖系统还有许多不完善的方面。
因此，节能潜力较大；公共建筑节能降耗是一项较为复杂的系统工程，要达到公共建筑节能标准，为企业节能增效，还需要
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