上海建科建筑節能技術股份有限公司 鄧光蔚

      【摘  要】大型場館空調系統形式復雜，實際運行問題較多，節能空間較大。本文基于上海某大型場館冰蓄冷系統實測數據，從數據出發，對冰蓄冷系統主要設備運行問題進行了診斷并提出相應的調適建議。

      【關鍵詞】大型場館  冰蓄冷系統  空調系統調適

      【基金項目】本文受國家科技支撐計劃課題《既有公共機構建筑機電系統運行調適和能效提升關鍵技術研究》支持，課題編號2017YFB0604004。

Abstract：The air conditioning system of large venues is complex, with many practical operation problems and large energy saving space. Based on the measured data of an ice storage HVAC system in a large venue in Shanghai, this paper makes a diagnosis of the main equipment operation of the ice storage HVAC system and puts forward the commissioning suggestions.
Key words: large venues, ice storage HVAC system, HVAC system commissioning

1 項目概況

      1.1 建筑概況

      場館位于上海，2001年投入使用，營業時間為9:00-17:15，每周周一閉館。總建筑面積為100666㎡，共2幢建筑，其中1#樓為展示場館，建筑面積89857㎡，2#樓為行政樓，建筑面積為10809㎡。

      1.2 設備概況

      空調系統采用冰蓄冷系統，4臺雙工況螺桿式主機，1臺基載主機。供暖系統采用2臺2960kW、1臺1172kW燃氣熱水鍋爐。照明系統主要燈具為日光燈、金屬鹵化物燈、節能燈等，總功率456.2kW。

      1.3 主要設備作息

      （1）4臺雙工況螺桿式冷水機組+蓄冰槽——供應1#樓（場館）

      4臺雙工況冷機于22:00～次日3:00進行蓄冰，夏季白天7:30-17:00采用冷機和冰槽雙供冷，優先利用冰槽供冷，融冰結束后由冷機進行單供冷；過渡季采用冰槽單供冷或冷機單供冷。

      乙二醇泵一機對一泵，定頻運行；冷卻泵并聯，定頻運行；冷凍一次泵定頻運行；冷凍二次泵手動變頻。

         （2）1臺單工況螺桿式冷水機組——供應2#樓（辦公樓）

          2#樓采用1臺單工況螺桿式冷水機組進行供冷。

      1.4 建筑基本用能概況

      該場館2015年總用電量11127512kWh，用氣量415897m³，建筑總能耗折合標煤3878.80tce，單位建筑面積能耗38.5kgce/(m²·a)。根據《上海市大型公共文化設施建筑合理用能指南》DB 31/T554-2015^[0]，該場館用能水平介于先進值30kgce/(m²•a)與合理值42kgce/(m²•a)之間。

      空調用電占總用電量的46.6%，照明插座占總用電量的27.8%，高低壓變損及其他占10%左右，其他用能包括未計入分項計量系統的消防設備以及5#冷機以及部分插座。

2 主要運行問題診斷及調適建議

      2.1 雙工況冷機限流，導致主機負載率偏低，影響運行效率

      場館2015年實測數據顯示，雙工況冷機制冷工況及蓄冰工況運行COP均低于額定值，冷站全年EER平均值為2.3。測試結果如圖 4、圖 5所示。

      與此同時，實測中發現，雙工況冷機夜間蓄冰出力不足。如圖 6所示，以典型日夜間測試數據為例，22：00開啟冷機蓄冰，直到2：30關閉冷機。冷機負荷率下降，COP從3.1降至2.8，蓄冰溫差從2.8降為2.4。但直到2：30冷機關閉，乙二醇供水溫度還未達到-6℃的設定溫度。

      該日晚22：00-2：30四臺冷機全開制冰，白天8：00-17：00開啟2#、3#冷機供冷。抄錄冷機控制面板顯示的電流百分比讀數，同時實測計算實際的冷機負荷率，如表 2所示。蓄冰工況下，面板顯示的電流百分比達100%，但實測制冰負荷率整體偏低。冷機的裝機功率為366kW，但實測功率只有300kW左右，計算得實際電流百分比僅為82%，與面板值不相符。

      經查證，冷機出廠時廠家進行了電流限流的設置，雖然冷機面板上顯示冷機出力100%，但實際電流只有90%，導致冷機實際運行時無法達到額定工況。如果日常運行時依據面板電流比繼續調低主機出力，將導致冷機負荷率進一步降低。該問題需聯系廠家并進行修復。

      2.2 蓄冰量不足以及蓄冰策略不合理

      由于采取液位計測量冰槽蓄冰量，由于液位計誤差較大，導致實際蓄冰量沒有達到設定值時提前結束蓄冷。如圖 7所示，測試期間平均蓄冰量為5813RTh，僅為設計值的64%。上海的谷電時間是從22:00~6:00，但是該場館結束蓄冷的時間從2:30~4:30不等，對谷電時間利用不充分，沒有將蓄冷系統的經濟性優勢發揮到最大。

      建議對液位計進行標定，恢復蓄冰量上限。同時，延長夜晚蓄冰時間，從而充分利用谷電進行蓄冰，發揮冰蓄冷系統的經濟效益。

      2.3 釋冷策略不合理

      冰槽表面水溫如圖 9所示，除了7月8日外，融冰結束后冰槽內溫度均未保持在0℃附近，處于冰水混合物的狀態。由圖 10可證實，融冰結束后冰槽內仍存在大量浮冰，冰槽處于冰水混合物狀態，并未進行完全釋冷。

      建議基于冰槽溫度調整釋冰策略，充分發揮冰槽已蓄的冷量，減少白天機組的峰電使用量。

 

      2.4 輸配系統能效偏低

      測試結果表明，乙二醇系統、冷凍水系統、冷卻水系統以及冷卻塔系數均低于一般值，具有較大節能潛力。

      建議冷凍泵降頻，控制末端供回水溫差保持在5℃左右；夜間蓄冰工況降低乙二醇泵頻率，控制制冰進出水溫差3.5℃左右；冷卻泵、冷卻塔輸配能效較低，通過加裝變頻，優化調節策略，進一步實現節能效益。

      2.5 冷卻塔排風不暢，影響冷卻效果

      如圖 12、圖 13所示，冷卻塔安放在行政樓屋頂，但冷卻塔四周三面為墻壁，僅北面和頂部與外界環境相通，且東西兩側的冷卻塔距離墻壁較近，空間狹窄導致冷卻塔氣流短路，影響冷卻塔的運行效率。

      測試結果顯示，4#冷卻塔靠近墻壁的一側有明顯的短路現象。同1#冷卻塔情況不同的是，4#冷卻塔所靠近的東側墻壁高度較高，阻擋了4#冷卻塔的出風，導致了冷卻塔的出風再次回流到了冷卻塔里。

      建議對4#冷卻塔加裝導流罩。加裝導流罩后，冷卻塔出風沿風罩流出，可以直接流向室外，短路現象可得到明顯改善。

      2.6 冷卻塔流量不均，填料利用不充分，部分冷卻塔溢水嚴重

      如圖 14、圖 15所示，冷卻塔流量不均，低流量冷卻塔填料利用不充分，影響冷卻效果。部分冷卻塔溢水情況嚴重。需對冷卻塔進水流量進行平衡調適。

3 結論

      該大型場館用能強度為38.5kgce/(m²·a)，實際運行中存在如下問題，通過進一步調適可充分發揮系統性能，實現節能及節費。

      （1）雙工況冷機被廠家進行限流，使得主機負載率偏低，并最終導致主機運行效率偏低。該問題需與廠家進行溝通，取消限流設置，恢復主機100%的供冷能力。

      （2）蓄冰槽液位計誤差導致冰蓄冷系統蓄冰量上限變小，導致蓄冰量不足。蓄冰策略不合理，蓄冰時間偏短，未能充分利用谷電。該問題需標定液位計，恢復系統蓄冰量上限。同時，延長夜晚蓄冰時間，充分發揮冰蓄冷系統的經濟效益。

      （3）釋冷策略不合理，未能充分利用冰槽的已蓄冷量。建議基于冰槽溫度調整釋冰策略，充分釋冰后再開啟冷機供冷，從而減少冷機的峰電使用量。

      （4）輸配系統輸配能效偏低，需降低冷凍泵、乙二醇泵頻率，控制供回溫差，提升輸配能效。此外，對未安裝變頻的冷卻泵及冷卻塔，可考慮加裝變頻。

      （5）冷卻塔排風不暢，影響冷卻效果。建議對存在氣流短路的冷卻塔加裝導流罩。

      （6）冷卻塔流量不均，填料利用不充分，部分冷卻塔溢水情況嚴重，影響冷卻效果。需對冷卻塔進水流量進行平衡調適。

參  考  文  獻

      [1]《上海市大型公共文化設施建筑合理用能指南》DB 31/T554-2015

      備注：本文獲評為第21屆暖通空調制冷學術年會青年優秀論文，收錄于《建筑環境與能源》2018年10月刊總第15期（第21屆暖通空調制冷學術年會文集）。
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