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摘 要：为了节约建筑物空调系统能耗，本文对空调系统中重要部件——水冷机组节能进行改造，文中首先探讨了当前水冷机组设计中存在的不足之处，然后给出了水冷机组改造方案，并通过计算比较了改造前后的经济效益、能耗情况，得出改造后比改造前每年节省了45.5万元，一次能耗节约了4.97×109kJ，基本达到改造目的。
关键词：节能；水冷机组；改造方案
中图分类号：TU831.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0273-01
1 引 言
本文由于篇章的有限性，仅探讨某公共建筑空调系統中冷水机组设计过程中存在不足之处，并给出了该建筑冷热源的节能改造方案，通过计算得出节能效果。
2 空调系统中冷水机组设计中存在问题分析
通常对于冷水机组的配置需要实现以下四个功能[3]：①冷水机组的冷量选择需要结合建筑物冷负荷需要进行，做到科学合理；②冷水机组需要能够工作在单机最佳工作区域内；③整个冷水机组系统中需要拥有很好的部分负荷效率；④系统具有较高的可靠性以及优良的兼备性。目前冷水机组设计存在不足主要体现在：
2.1 不考虑冷机的部分负荷性能
通常在对冷水机组设计时，设计人员只考虑满负荷性能，但是，实际上空调负荷随着外界环境温度变化而变化，很多时间段都处于部分负荷状态，因此在对空调满负荷COP指标考核的同时也需要考虑水冷机组部分负荷IPLV指标。
按照美国空调与制冷协会ARI550/590-2004标准中规定，综合部分性能系数计算公式为：
IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D（3.1）
上式中，A、B、C、D分别为水冷机组在100%、75%、50%、25%负荷率下的COP或EER值。
2.2 缺少对空调分区的考虑
在对水冷机组设计时，若不考虑空调分区影响，空调系统实际运行过程中会出现一系列问题。如本文所提建筑，有24层，其中1～3层为餐厅，营业时间为早6点晚8点，4～8层为宾馆，营业时间为24h，9～24层为办公层，工作时间为早8点晚5点。但是在设计过程中没有考虑到空调分区情况，所以按照整个建筑总冷负荷3967kW进行考虑，选取了两台制冷量为2110kW的水冷机组，夜间仅宾馆使用，最大总冷负荷仅占25.6%，约为1016kW，所以即使只使用1台水冷机组，也将长期运行负荷率也不超过48%，从而造成能量的浪费。
3 某公共建筑空调系统节能改造——水冷机组改造
3.1 改造方案
按照负荷计算结果，在夜间0：00～5：00和22：00～24：00仅有空调需要供电，最大冷负荷仅为591kW，但是在周末宾馆的使用冷负荷无法计算，通过估算得到冷负荷指标125w/m2，每层面积为1040m2，每层最大冷负荷为130kW，4～8层周末最大负荷为650kW。所以，选取650kW小容量水冷机组，在只需要宾馆供冷时只需要开启小容量水冷机组即可，节省大量能耗。4～24层采用相同的冷水管路，同时在连通管和总供水管上安装一个电动蝶阀，在晚间后周末关闭阀门切断8层以上管路供水。
此外，在设计过程中难以准确计算水冷负荷，造成水冷机组容量偏大，现在有直燃型机组制冷量达到2110kW，但是在设计时设计制冷量为2762kW，所以现有机组制冷量仅达到设计冷负荷的76%。在负荷为76～100%范围内若采用两台直燃型机组将会使得机组负荷效率介于50～65%范围内，运行效率相对底下。现在增加一台制冷量为663kW的水冷机组，在需要负荷大于76情况下开启，并与大型直燃型机组共同并联使用，同时两台直燃型机组能够互为备用。
综上考虑，本文改造方案确定为选取1台麦克维尔产的WMD-195.1型单螺杆式冷水机组，参数如表1所示。
由于该冷水机组冷冻水流量要小于现有冷冻水泵400m3/h流量，所以可以配置一台冷冻水泵，选取1台WILO产的NP系列卧式离心泵，参数如表2所示。
3.2 节能效果分析
改造前，该建筑物原采用两台直燃型水冷机组供冷，全年消耗燃气达到51万NM3；改造后，采用一台螺杆式冷水机组和一台直燃型冷水机组为该建筑物供冷，全面消耗燃气量为19万NM3，用电量为12.6万kWh。
采用冷冻水泵与新增螺杆式水冷机组配合使用，现规定在供冷季节运行时间为6×30×10=1800h，夜间制冷全部有新增机组承担。供冷季节宝田运行时间为6×30×10=1800h，在小于30%的冷负荷率由新增机组承担，运行时间为1800×56.2%=1012h，因此新增机组总供需要供冷时间为1800+1012=2812h。
对于冷水泵的节能情况计算，可以为（45-6）×2812h=109668kWh。
可以通过表3可以看出改造前后运行费用及相应能耗比较。
表3中采用燃气价格为1.45元/NM3，使用的电价为0.81元/kWh。
从表中可以看出，改造后每年运行费用能够节省455347元，节省一次能耗为4.97×109kJ。
4 结束语
由于能源的有限性以及人类消费速度的增加使得能源紧缺现象愈加严重，能源节约是当前我国乃至世界的重大课题。建筑物能耗是当前能耗占比较大部分，同时也是最有潜力节约能耗的部分，而建筑物能耗中空调系统能耗占大部分，水冷机组是空调系统的重要部分，本文为某公共建筑空调系统中冷水机组设计过程中存在不足之处，并给出了该建筑冷热源的节能改造方案，通过计算得出节能效果。
参考文献
[1]王 宪，李 夔.深圳地铁车站中央空调系统变频节能改造方案分析[J].制冷，2011（4）：45～48.
[2]吴俊峰，张秀平，张朝晖，等.中央空调系统节能改造方案的节能量测量及验证方法初探[J].制冷与空调（北京），2013，13（9）：78～83.
[3]周洪煜，陈孜虎，高鹏飞.中央空调系统节能运行改造的控制策略与方案[J].计算机测量与控制，2009（10）：1977～1980.
收稿日期：2018-8-12
关键词：节能；水冷机组；改造方案
中图分类号：TU831.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0273-01
1 引 言
本文由于篇章的有限性，仅探讨某公共建筑空调系統中冷水机组设计过程中存在不足之处，并给出了该建筑冷热源的节能改造方案，通过计算得出节能效果。
2 空调系统中冷水机组设计中存在问题分析
通常对于冷水机组的配置需要实现以下四个功能[3]：①冷水机组的冷量选择需要结合建筑物冷负荷需要进行，做到科学合理；②冷水机组需要能够工作在单机最佳工作区域内；③整个冷水机组系统中需要拥有很好的部分负荷效率；④系统具有较高的可靠性以及优良的兼备性。目前冷水机组设计存在不足主要体现在：
2.1 不考虑冷机的部分负荷性能
通常在对冷水机组设计时，设计人员只考虑满负荷性能，但是，实际上空调负荷随着外界环境温度变化而变化，很多时间段都处于部分负荷状态，因此在对空调满负荷COP指标考核的同时也需要考虑水冷机组部分负荷IPLV指标。
按照美国空调与制冷协会ARI550/590-2004标准中规定，综合部分性能系数计算公式为：
IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D（3.1）
上式中，A、B、C、D分别为水冷机组在100%、75%、50%、25%负荷率下的COP或EER值。
2.2 缺少对空调分区的考虑
在对水冷机组设计时，若不考虑空调分区影响，空调系统实际运行过程中会出现一系列问题。如本文所提建筑，有24层，其中1～3层为餐厅，营业时间为早6点晚8点，4～8层为宾馆，营业时间为24h，9～24层为办公层，工作时间为早8点晚5点。但是在设计过程中没有考虑到空调分区情况，所以按照整个建筑总冷负荷3967kW进行考虑，选取了两台制冷量为2110kW的水冷机组，夜间仅宾馆使用，最大总冷负荷仅占25.6%，约为1016kW，所以即使只使用1台水冷机组，也将长期运行负荷率也不超过48%，从而造成能量的浪费。
3 某公共建筑空调系统节能改造——水冷机组改造
3.1 改造方案
按照负荷计算结果，在夜间0：00～5：00和22：00～24：00仅有空调需要供电，最大冷负荷仅为591kW，但是在周末宾馆的使用冷负荷无法计算，通过估算得到冷负荷指标125w/m2，每层面积为1040m2，每层最大冷负荷为130kW，4～8层周末最大负荷为650kW。所以，选取650kW小容量水冷机组，在只需要宾馆供冷时只需要开启小容量水冷机组即可，节省大量能耗。4～24层采用相同的冷水管路，同时在连通管和总供水管上安装一个电动蝶阀，在晚间后周末关闭阀门切断8层以上管路供水。
此外，在设计过程中难以准确计算水冷负荷，造成水冷机组容量偏大，现在有直燃型机组制冷量达到2110kW，但是在设计时设计制冷量为2762kW，所以现有机组制冷量仅达到设计冷负荷的76%。在负荷为76～100%范围内若采用两台直燃型机组将会使得机组负荷效率介于50～65%范围内，运行效率相对底下。现在增加一台制冷量为663kW的水冷机组，在需要负荷大于76情况下开启，并与大型直燃型机组共同并联使用，同时两台直燃型机组能够互为备用。
综上考虑，本文改造方案确定为选取1台麦克维尔产的WMD-195.1型单螺杆式冷水机组，参数如表1所示。
由于该冷水机组冷冻水流量要小于现有冷冻水泵400m3/h流量，所以可以配置一台冷冻水泵，选取1台WILO产的NP系列卧式离心泵，参数如表2所示。
3.2 节能效果分析
改造前，该建筑物原采用两台直燃型水冷机组供冷，全年消耗燃气达到51万NM3；改造后，采用一台螺杆式冷水机组和一台直燃型冷水机组为该建筑物供冷，全面消耗燃气量为19万NM3，用电量为12.6万kWh。
采用冷冻水泵与新增螺杆式水冷机组配合使用，现规定在供冷季节运行时间为6×30×10=1800h，夜间制冷全部有新增机组承担。供冷季节宝田运行时间为6×30×10=1800h，在小于30%的冷负荷率由新增机组承担，运行时间为1800×56.2%=1012h，因此新增机组总供需要供冷时间为1800+1012=2812h。
对于冷水泵的节能情况计算，可以为（45-6）×2812h=109668kWh。
可以通过表3可以看出改造前后运行费用及相应能耗比较。
表3中采用燃气价格为1.45元/NM3，使用的电价为0.81元/kWh。
从表中可以看出，改造后每年运行费用能够节省455347元，节省一次能耗为4.97×109kJ。
4 结束语
由于能源的有限性以及人类消费速度的增加使得能源紧缺现象愈加严重，能源节约是当前我国乃至世界的重大课题。建筑物能耗是当前能耗占比较大部分，同时也是最有潜力节约能耗的部分，而建筑物能耗中空调系统能耗占大部分，水冷机组是空调系统的重要部分，本文为某公共建筑空调系统中冷水机组设计过程中存在不足之处，并给出了该建筑冷热源的节能改造方案，通过计算得出节能效果。
参考文献
[1]王 宪，李 夔.深圳地铁车站中央空调系统变频节能改造方案分析[J].制冷，2011（4）：45～48.
[2]吴俊峰，张秀平，张朝晖，等.中央空调系统节能改造方案的节能量测量及验证方法初探[J].制冷与空调（北京），2013，13（9）：78～83.
[3]周洪煜，陈孜虎，高鹏飞.中央空调系统节能运行改造的控制策略与方案[J].计算机测量与控制，2009（10）：1977～1980.
收稿日期：2018-8-12