摘要：杭州市某高层大厦中央空调系统的节能改造与运行效果，通过一个夏季的运行，实际节省电费为43.2615万元，直接回收了其节能改造的投资，特此分享节能改造的经验，以饲读者。
关键词：中央空调；水系统；节能改造
1 引言
随着我国经济快速发展，人民生活水平和提高，中央空调在各行各业中得到了广泛的推广应用。因为水冷式中央空调冷热水循环系统的能效比COP相对来说比风冷式中央空调系统的能效比COP高，即更节能，所以被广泛的应用在各大型或高层建筑物中。根据《公共建筑节能设计标准》中提出的节能要求，以20世纪80年代的建筑能耗为“基准建筑”能耗，定为100%为计算基础，而“现代建筑”的能耗要比“基准建筑”的能耗要求节能50%以上，其中：空调采暖系统分担率约为30%~60%；在整个建筑的能耗中，空调采暖的能耗要占到总建筑能耗的50%以上。为此，“节能减排”是现代建设项目中的一项重要国策。早期的中央空调工程，因空调机组及水泵等设备的选型等多种因素存在问题，能耗较大，节能改造是有潜力可挖的。于是，对既有大型高层建筑中央空调工程作节能与管理改造，降低能耗就显得十分重要。
2 工程概况
杭州市某高层大厦位于杭州市中心区，人流量密集。该大厦中央空调工程早建在20年前，为水冷活塞式中央空调冷水系统制冷加蒸汽锅炉供暖。冷水机房设在地下一层，冷水机组、冷却水与冷冻水循环泵皆设在其中，冷却塔设在医疗大楼的屋面上，专为地上一至九层门诊医疗区的空调服务。空调总面积近20000M2。随着医疗队伍的扩大和前来就诊人员的不断增加，空调使用面积也随着扩大，再加上近些年的夏季出现极端炎热天气，空调机组的制冷量明显不足，其中病房区的中央空调24小时不间断运行，中央空调系统的能耗在逐年增大。为了改善空调的温度效果和达到节能的目的，该单位积极组织安装单位和有关专家作技术咨询、查问题、找原因、定方案。最后决定自2013年11月到2014年4月的这段时间里，对中央空调工程的“空调效果与节能降耗”两个目标实施改造。
3 分析现状
3.1 现有冷水机组的配置：
3.1.1 地下室的冷水机房内安装有：开利水冷活塞式冷水机组共2台，已运行20年，总制冷量Q＝1758kW，冷冻水流量Q1＝302.4 m3/h、冷却水量Q2＝362.6m3/h，机组输入功率N＝431kw，能效系数EER＝4.08，能效等级为5级，能耗大；
3.1.2 现改造为开利水冷螺杆式冷水机组2台，总制冷量Q＝2110KW，冷冻水流量Q1＝363.1 m3/h、冷却水量Q2＝435.7m3/h，机组输入功率N＝405.76kw，能效系数EER＝5.2，达2级能效等级。改造后的制冷量增加了2110/1758=20%，电功率却减少431-405.76=25.24KW。
3.1.3 供冷量的复核：2台水冷螺杆式冷水机组的总制冷量2110KW,与该大楼现在的空调负荷（20000×0.7×150＝2100kW）的耗冷量完全相匹配。
3.2 循环水泵
经水泵主要参数复核，原2台冷冻水泵的流量362.5 m3/h，扬程H1＝34M，功率N＝37kw可继续使用。原2台冷却水泵的流量435.6m3/h，扬程H1＝28M，功率N＝37kw可继续使用。备用泵常备在机房内。现增加每台水泵的变频控制柜，以便在过渡季节小流量低能耗运行。
3.3 冷却水塔
原冷却水塔可继续使用，但将这2台冷却水塔串联起来，当环境气温不是很高时，只需要开启一台主机运行，其冷却水通过2台冷却水塔进行自然冷却而不需要运行冷却塔的风机，以节省电费。
3.4 原空调方案不足之处：
3.4.1 原2台冷冻水泵选型偏大，连续24小时运行，耗电量大；
3.4.2 原2台冷却塔和水泵连动运行，即使水温低时风机也运行，存在浪费耗电现象。
3.4.3 最主要的冷水主机能效比低，再加上冷却水不能随环境气温变化而调节，致使冷水机组运行时的冷凝温度有时偏高有时偏低，炎热时制冷效果不好，并不炎热时耗电量不减少。
4 改造方案
根据以上分析，本大楼的中央空调节能改造主要集中在重新设计制冷量、水泵优化为变频控制、冷却水塔优化为串联自动调节等三大方面。
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4.1 冷水主机选择能效比高的产品，原活塞式机组已逐步被螺杆式机组代替，制冷量按实际统计负荷进行计算并选择冷水主机型号。
4.2 水泵最佳匹配，改进运行模式。根据运行记录和理论计算，精确设计水泵的流量与扬程，再加上变频控制系统，使水泵根据空调系统的需要按实运行，低空调冷负荷时间段，水泵也在低水流量状态下运行，以节能降耗。
4.3 冷却水塔改造为串联式，将整个空调系统的冷却水均匀分布到2台冷却塔中，在过渡季节和气温较低的阴雨天、早晚阴凉时期，冷却水温低于30度时，自动停止冷却水塔的风机，节能电费。
4.4 全面整修和清洗中央空调系统，消除水垢、脏堵、局部阻力大、换热器的表面清洁、室内空调末端空气过滤网的清洗、新风过滤网和风管的清洗等。冷热交换效果好了，整个空调系统运行正常了，大楼内气温清新舒适了。
4.5 制定保养计划，定期进行清洁与保养。
5 改造效果
该项节能改造按计划按时完成，经过2014年的夏季制冷期和冬季供暖期的运行，空调效果达到了改造设计的指标，运行正常，未出现故障报警和其它异常问题，达到预计的目的和效果。
5.1 通过2014年全年运行检验，制冷与供暖效果良好。
基于夏季空调总的运行时间：该医疗大楼每年从5月1日开始开机到10月30日止，全年共工作6个月，平均每月按30日计算，每天24小时运行，冷水主机的运行时间取同时使用系数为0.85，水泵和冷却水塔为不间断运行，即同时使用系数为1.0，每度电（kwh）若按1.5元计。
5.2 冷水主机的运行电费节省（431KW -405.76 KW）×6月×30日×24小时×0.85×1.5元/度
=25.24×6×30×24×0.85×1.5
=139021.92元。
5.3 制冷季节水泵节省的电费（37kW -37 kW×0.75）×4台×6月×30日×24小时×1.5元/度
＝239760元。
5.4 制冷季节冷却塔节省电费（7.5kW -7.5kW×0.62）×2台×6月×30日×24小时×1.5元/度
＝36936元。
在不统计供暖期间2台水泵运行的节省电费外，一年制冷期的运行电费节省总计主139021.92+239760+36936=415717.92元。
经过与往年空调系统相应时期内的运行电费的对比，实际节省费用为432615.12元。年节省费用占2013年相应时期总费用的比例为36.6%。
5.5 本次中央空调系统节能改造的总投资为165.17万元，按年节省电费43.26万元计算，3.8年可回收全部投资。
6 管理措施
该单位的工程部管理人员非常重视节能改造工作，在夏季操作运行中采取了两条措施：
6.1 建立空调巡查制度，每天根据天气温度，适时打开通风门帘利用室外自然冷空气进行室内降温并补充新风，室外气温升高后启动每个通道的风幕机，以减少空调冷量的外散损失。
6.2 每天定时检查记录空调系统的进出水温、水泵进出水压、每台电机的运行电流，检查有无漏水、漏风、冷凝水外结、故障报警、冷却水塔溢水、电机过热等现象，一旦发现异常立即电话通知维保人员。
笔者参与了本医疗大楼的节能改造前的方案认证、设计选型、统计数据、调试验收、改造总结等工作，参与单位均一致认为本次节能改造工程非常成功，达到了改造的目标。
参考文献
[1]陆耀庆. HVAC暖通空调设计指南[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.05.
[2]GB50189－2005公共建筑节能设计标准[S]. 北京：中华人民共和国建设部批准,2005.07.01.
[3]GB19577-2004冷水机组能效限定值及能源效率等级. 北京：中国国家标准化管理委员会，2005.03.01
[4]建筑设计技术细则[S].设备专业，经济科学出版社2005.6.
论文作者:胡韩芬
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
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