大型公共建筑中央空调系统节能运行管理

大型公共建筑中央空调系统节能运行管理XXX，博士，副教授清华大学建筑节能研究中心2009年7月一、节能运行管理：用数据说话各类公共建筑分项能耗数据标准值建筑类型名称及单位指标政府办公楼商业写字楼酒店商场单位面积总电耗kWh/㎡·a78124134240空调系统电耗kWh/㎡·a264159120单位面积照明系统电耗kWh/㎡·a15241870单位面积室内电器电耗kWh/㎡·a22351510单位面积电梯电耗kWh/㎡·a3.03.03.015单位面积给排水提升电耗kWh/㎡·a1.01.03.00.17单位面积采暖耗热量GJ/㎡·a0.250.250.400.20人均生活热水耗热量GJ/P·a0.770.7712.3/注1：以上单位面积能耗数值均为：建筑年总能耗耗/（建筑面积-车库面积）注2：一般采用样本的统计平均值+1倍方差作为标准值；部分标准值计算得到引自：北京市标准《DBJ/T11–6XX-2008公共建筑节能检测评估》（送审稿）分项计量系统简介分项能耗数据应用原始能耗数据采集/远传/存储分项能耗拆分计算应用案例：发现AHU的管理漏洞某办公楼空调风机逐时电功率密度（改造前）0123456-16-36-56-76-96-11功率密度（W/m2）某办公楼空调风机逐时电功率密度（改造后）0123456-116-136-156-176-196-21功率密度（W/m2）PowerdensityofAHUsinanofficebuilding0123453-94-286-178-69-2511-14Powerdensity（W/m2）从6.12到9.30，节省了64,000kWh(24%)空调系统运行效率指标体系单位面积空调能耗（ECA）单位面积耗冷量（CCA）空调系统能效比（EERs）空调末端能效比（EERt）制冷系统能效比（EERr）冷水机组运行效率（COP）冷却水输送系数（WTFcw）冷冻水输送系数（WTFchw）电制冷冷水机组运行效率限值吸收式冷水机组运行效率限值设计冷负荷CL（kW）全年累计工况典型工况全年累计工况典型工况200CL2.83.0528200CL4.24.41163528CL4.54.71163CL4.85.11.01.1•全年累计工况WTFchw=30•典型工况WTFchw=35•全年累计工况WTFchw=25•典型工况WTFchw=30空调末端能效比限值LVEERt空调末端类型全年累计工况典型工况全空气系统68新风＋风机盘管系统912风机盘管系统2432引自：国家标准《GBT17981-2007空气调节系统经济运行》应用案E：空调系统冷站节能诊断•北京市6座大型公共建筑冷站年能耗指标对比（单位：kWh/m2.a）ZLCFCYMYMZ22.310.57.211.69.7ECplant(kWh/m2.a)EERplantCOPWTFcwWTFchwZL22.33.35.417.522.1CF10.53.65.334.722.0MY9.73.54.4N/AN/AMZ11.63.24.233.330.6CY7.23.34.237.124.3EnergyEfficiencyRatioofACSystem(EERs)EnergyEfficiencyRatioofChilledWaterPlant(EERplant)EnergyEfficiencyRatioofHVACTerminals(EERt)CoefficientofPerformanceofchillers(COP)WaterTransferFactorofCoolingWaterSystem(WTFcw)WaterTransferFactorofChilledWaterSystem(WTFchw)()ColdECplant()ColdECchillers()ExhaustedHeatECcoolingwaterpumps()ExhaustedHeatECchilledwaterpumps•COP值在不同时段的差异很大建筑CY的冷机COP偏低COPofchillersindifferentbuildings23456786-277-178-68-269-1510-510-25COPZLave5.4CFave5.3MYave4.4MZave4.2CYave4.2国标限值DailyECofCY'schillers0.000.020.040.060.080.100.120.140.167-268-28-98-168-238-309-69-139-209-27EC（kWh/m2.day）Chiller1#Chiller2#Chiller3#CY大厦2007年夏日累计耗冷量、耗电量及日平均冷机COP曲线0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6007-268-28-98-168-238-309-69-139-209-27Cold&EC（kWh/m2.day）0.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.000Chiller'sCOPColdECofchillersCOP三台同型冷机，1号、2号出现异常，只有3号冷机正常运行建筑MY的冷机COP偏低COPofchillersindifferentbuildings23456786-277-178-68-269-1510-510-25COPZLave5.4CFave5.3MYave4.4MZave4.2CYave4.2•8月份COP值明显低于7月份国标限值建筑MY的COP随冷负荷而下降0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.96-76-277-178-68-269-1510-5能耗（W/m2）0.01.02.03.04.05.06.0COP日总冷量冷机电耗日均COPMY冷机COP偏低的原因：负载率偏低01234567050010001500200025003000供冷量/kW冷机COP7月COP8月COP01234567050010001500200025003000供冷量/kW冷机COP大冷机COP小冷机COP小冷机额定冷量924kW大冷机额定冷量2813kW8月负载率明显低于7月，所以效率较低大冷机负载率分布在20%~80%的范围，平均值偏低ECplant(kWh/m2.a)EERplantCOPWTFcwWTFchwZL22.33.35.417.522.1CF10.53.65.334.722.0MY9.73.54.4N/AN/AMZ11.63.24.233.330.6CY7.23.34.237.124.3EnergyEfficiencyRatioofACSystem(EERs)EnergyEfficiencyRatioofChilledWaterPlant(EERplant)EnergyEfficiencyRatioofHVACTerminals(EERt)CoefficientofPerformanceofchillers(COP)WaterTransferFactorofCoolingWaterSystem(WTFcw)WaterTransferFactorofChilledWaterSystem(WTFchw)()ColdECplant()ColdECchillers()ExhaustedHeatECcoolingwaterpumps()ExhaustedHeatECchilledwaterpumps建筑ZL的WTFcw偏低•深入节能诊断表明，原因是冷却泵选型偏大WTFc(CondensateWaterTransfercoefficient)ofdifferentbuildings01020304050606-277-178-68-269-1510-510-25ZLave17.5CFave34.7MZave33.3CYave37.1国标限值ECplant(kWh/m2.a)EERplantCOPWTFcwWTFchwZL22.33.35.417.522.1CF10.53.65.334.722.0MY9.73.54.4N/AN/AMZ11.63.24.233.330.6CY7.23.34.237.124.3EnergyEfficiencyRatioofACSystem(EERs)EnergyEfficiencyRatioofChilledWaterPlant(EERplant)EnergyEfficiencyRatioofHVACTerminals(EERt)CoefficientofPerformanceofchillers(COP)WaterTransferFactorofCoolingWaterSystem(WTFcw)WaterTransferFactorofChilledWaterSystem(WTFchw)()ColdECplant()ColdECchillers()ExhaustedHeatECcoolingwaterpumps()ExhaustedHeatECchilledwaterpumps多个建筑的WTFchw指标偏低WTFch(chilledWaterTransfercoefficient)ofdifferentbuildings01020304050607-57-258-149-39-2310-13ZLave21.1CFave22.0MZave30.6CYave24.3•深入节能诊断之后的解释：–ZL：一次冷冻泵选型偏大–CF：二次冷冻泵选型偏大–CY：不合理旁通国标限值小结•分项能耗数据在公共建筑空调系统节能运行管理中有着重要的意义，目前亟须建立起一个数据可靠、样本数量较多的数据库•在分项计量的基础上，以能耗指标为基础的空调系统节能诊断方法将大大提高节能诊断的效率，降低“专家”门槛•节能运行管理的评价：用数据说话二、中央空调系统节能运行管理的几个具体问题北京大型公共建筑能耗比例商场空调50%照明40%其他10%商场开水器10%电梯8%电脑29%照明27%空调系统26%政府办公楼空调系统26％照明27％电梯8％电脑29％开水器10％宾馆空调44%照明25%办公设备4%电梯9%其他18%宾馆写字楼空调37%照明28%办公设备22%电梯3%其他10%写字楼空调系统能耗分析——风机与水泵空调箱,65.4%冷却水泵,5.6%冷却塔,1.5%冷机,23.0%冷冻水泵,4.5%商场风机盘管,10.0%采暖泵,9.4%冷却塔,1.1%冷冻机,25.3%冷冻泵,11.2%冷却泵,5.3%空调箱,37.7%酒店采暖泵,9.2%空调箱,45.3%冷却塔,1.3%冷冻机,30.0%冷冻泵,8.0%冷却泵,6.2%写字楼冷机45%冷冻冷却泵40%风机盘管8%冷却塔4%空调机组3%政府办公楼冷冻冷却泵11.1%冷冻冷却采暖泵25.9%冷冻冷却采暖泵23.4%一、冷水机组的节能运行要注意冷机台数控制的优化组合•装机容量：大型离心式冷水机组3×1758kW•最大运行台数：一台•负荷率：一台，90%时间负荷率70%【案例1】某39600m3政府办公楼•2005年夏季，冷水机组运行电耗达18.1万kWh•若冷机维持COP＝5.5，则可节电4.1万kWh，节能率达到22%123456710%30%50%70%90%冷机负荷比例COP离心式冷冻机COP随负荷变化规律离心式冷机能效比COP随冷机负荷的减小而迅速下降，导致制冷效率降低合理的冷机、水泵群控策略•某28258平米办公楼，3台500冷吨的离心机组和1台100冷吨的螺杆机组•工作日两台离心式冷机同时运行，单台负载率约50％，COP4.57月12日逐时2＃机制冷量负载率与COP00.10.20.30.40.50.60.79:0010:0011:0011:4012:4014:4016:00时间负载率12345COP负载率COP7月12日逐时3#冷机制冷量负载率与COP00.10.20.30.40.50.60.79:0010:0011:0011:4012:4014:4016:0