1、1 .工程概況及節(jié)能改造內(nèi)容上海市某酒店是一座大型豪華五星級(jí)酒店，地處上海市中心，由43層主樓和5層裙樓組成。酒店空調(diào)使用面積40000 m2，集中空調(diào)系統(tǒng)共設(shè)有4臺(tái)空調(diào)機(jī)組，制冷量合計(jì)為1900 RT，其中包括3臺(tái)制冷量為500RT的離心式制冷機(jī)組和1臺(tái)制冷量為400RT的螺桿式制冷機(jī)組。冷凍水循環(huán)采用二次泵系統(tǒng)，冷凍水和冷卻水循環(huán)均采用定流量運(yùn)行。該集中空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備的詳細(xì)規(guī)格及配置如表1所示，系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖l所示。 此定流量系統(tǒng)的年平均用電量約3.9 GWh，空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)可觀。由于酒店的空調(diào)冷負(fù)荷受客房入住情況的影響，波動(dòng)

2、變化較大，設(shè)計(jì)條件下的滿負(fù)荷工況很少出現(xiàn)，使得使用定流量系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較多的冷量浪費(fèi)，也使空調(diào)系統(tǒng)的耗電量居高不下，造成電能和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。2003年，由某公司對(duì)該酒店的集中空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了變流量節(jié)能改造。其中的冷凍水一次泵、二次泵，冷卻水泵以及冷卻塔風(fēng)機(jī)均加裝了變頻器，由原來的工頻定速運(yùn)行改造為變頻變速運(yùn)行，因此在運(yùn)行中，制冷機(jī)的制冷量與空調(diào)負(fù)荷更加匹配。2  改造后節(jié)能效益檢測(cè)與分析2.1  節(jié)能監(jiān)測(cè)方案與內(nèi)容該集中空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能效益的監(jiān)測(cè)主要分為兩方面：一是測(cè)試在供冷系統(tǒng)變流量條件下的實(shí)際空調(diào)負(fù)荷變化，驗(yàn)證并確保變流量工況和定流量工況運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)負(fù)荷

3、相近，這樣，變流量工況和定流量工況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就有了可比性，為以后對(duì)用電量進(jìn)行對(duì)比提供一個(gè)前提條件：二是測(cè)試空調(diào)系統(tǒng)中制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備變流量運(yùn)行與定流量運(yùn)行所引起的耗電功率的變化，從而計(jì)算出節(jié)電率，分析其節(jié)能效果。根據(jù)該集中空調(diào)配電系統(tǒng)的具體情況，在被控變流量設(shè)備(包括冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī))的電源進(jìn)線處安裝三相電度表計(jì)量裝置(含電流互感器)，要求所安裝電度表的計(jì)量范圍能覆蓋全部被控上述設(shè)備，但不包含可能運(yùn)行的非被控設(shè)備。采用集中空調(diào)系統(tǒng)在變流量工況下運(yùn)行和在定流量工況下運(yùn)行的用電量進(jìn)行對(duì)比的方法，即集中空調(diào)系統(tǒng)在室外氣象參數(shù)基本相同的相鄰2天中，采用變流量

4、和定流量工況交替運(yùn)行，記錄相應(yīng)工況下系統(tǒng)每日運(yùn)行的耗電量。在測(cè)試期間，集中空調(diào)主機(jī)冷凍水出口溫度應(yīng)在額定出口溫度(7左右)條件下進(jìn)行測(cè)試。被測(cè)試的變流量設(shè)備、運(yùn)行起止時(shí)間應(yīng)完全相同；相鄰2天的氣候條件、空調(diào)冷負(fù)荷情況應(yīng)大致相同。在每月的上、中、下旬分別使被測(cè)試的設(shè)備采用變流量和定流量工況交替運(yùn)行2天(定流量運(yùn)行1天、變流量運(yùn)行l(wèi)天)，每月共計(jì)3組數(shù)據(jù)。這樣，可大致得到每月空調(diào)系統(tǒng)在定流量和變流量工況下耗電量和運(yùn)行費(fèi)用的對(duì)比數(shù)據(jù)，得出月節(jié)電率，從而進(jìn)一步得到年節(jié)電效益。2.2  節(jié)能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析通過比較系統(tǒng)變流量和定流量工況運(yùn)行時(shí)的制冷機(jī)逐時(shí)負(fù)荷率及供回水溫度，比較變流量和定

5、流量工況下的逐時(shí)空調(diào)房間室內(nèi)溫度，從而可以類比出空調(diào)冷負(fù)荷的一致性。系統(tǒng)變流量和定流量工況下相鄰2日的逐時(shí)負(fù)荷率如圖2所示。  圖2顯示，在測(cè)試期間所選取的相鄰2個(gè)監(jiān)測(cè)日中，空調(diào)系統(tǒng)在變流量和定流量工況下分別運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)負(fù)荷率的逐時(shí)變化基本相似，均在95101之間，波動(dòng)幅度小于5.1，這說明在變流量和定流量工況下分別運(yùn)行的相鄰2天中，空調(diào)負(fù)荷基本相同，因此就保證了測(cè)試所得定流量和變流量工況的能耗數(shù)據(jù)具有可比性。接下來就來對(duì)比一下空調(diào)系統(tǒng)在定流量和變流量工況下運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中各參數(shù)有何變化，以及對(duì)變流量工況下可以產(chǎn)生的一些系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。變流量和定流量工況下主機(jī)冷凍水

6、逐時(shí)供回水溫度如圖3所示。   圖3  變流量和定流量工況下主機(jī)冷凍水逐時(shí)供回水溫度比較 由圖3可以看出，監(jiān)測(cè)期間相鄰2天，在變流量與定流量工況下分別運(yùn)行時(shí)，制冷主機(jī)冷凍水供水溫度恒定在7以下，在變流量工況下運(yùn)行時(shí)，冷凍水回水溫度平均約為11.7，而定流量運(yùn)行時(shí)冷凍水的回水溫度則相對(duì)較低，平均為10.5，可見變流量工況運(yùn)行時(shí)的冷凍水回水溫度比定流量工況時(shí)平均高出1.2左右，這也在某種程度上說明了由于變流量工況運(yùn)行，冷凍水所輸送冷量被充分的利用，避免了定流量工況運(yùn)行時(shí)，由于末端負(fù)荷減少所造成的制冷量的浪費(fèi)。圖4為變流量和定流量工況下主機(jī)

7、冷卻水逐時(shí)進(jìn)出水溫度比較。       圖4  變流量和定流量工況下主機(jī)冷卻水逐時(shí)進(jìn)出水溫度比較 從圖4可知，在基本保證制冷主機(jī)的冷卻水供水溫度在2種工況下均為30左右時(shí)，變流量工況運(yùn)行下制冷主機(jī)的冷卻水出水溫度約為36，比定流量工況下平均高出1.6左右，可見變流量工況運(yùn)行可使制冷主機(jī)的冷凝器基本在額定工況下運(yùn)行，同時(shí)也充分發(fā)揮了冷卻塔的冷卻作用。再來比較一下2種流量狀態(tài)下集中空調(diào)系統(tǒng)的使用效果，選取酒店大堂的室內(nèi)溫度來作一個(gè)對(duì)比，具體比較如圖5所示。  圖5可以看出，在變流

8、量和定流量工況冷凍水回水溫度有所變化時(shí)，酒店大堂的室內(nèi)溫度基本保持存定流量工況下25.1，變流量工況下26，即集中空調(diào)系統(tǒng)變流量運(yùn)行后，室內(nèi)溫度相對(duì)定流量工況運(yùn)行時(shí)的增幅小于3.7，故可認(rèn)為室溫基本未受影響，證明集中空調(diào)系統(tǒng)在變流量工況下運(yùn)行時(shí)，能夠滿足室內(nèi)舒適度需求。3  集中空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗與節(jié)電率分析在系統(tǒng)運(yùn)行于變流量和定流量2種不同工況下的監(jiān)測(cè)期內(nèi)，通過逐時(shí)記錄集中空調(diào)系統(tǒng)的耗電量，可得到逐日、逐月和逐年的耗電量數(shù)據(jù)，對(duì)比得出系統(tǒng)變流量節(jié)能改造后系統(tǒng)的耗電變化，具體如圖6所示。 圖6顯示，經(jīng)過節(jié)能改造，制冷主機(jī)的月耗電量與定流量運(yùn)行時(shí)相比有所減少，在圖中所

9、選取的監(jiān)測(cè)日中，經(jīng)計(jì)算，日節(jié)省耗電量可達(dá)10以上。有了監(jiān)測(cè)日逐時(shí)的耗電數(shù)據(jù)以及日節(jié)省的耗電量數(shù)據(jù)，再根據(jù)用電量的累計(jì)讀數(shù)，便可以進(jìn)一步得到每月變流量工況運(yùn)行對(duì)比定流量工況運(yùn)行所產(chǎn)生的逐月節(jié)電效益及其變化趨勢(shì)，20042005年節(jié)電率逐月變化情況如圖7所示。  由圖7可知，冬季以及過渡季節(jié)幾個(gè)月份的節(jié)電率要大于夏季。這主要是由于在夏季，空調(diào)冷負(fù)荷較大，其逐時(shí)波動(dòng)較小，系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備基本都在額定功率和額定流量下運(yùn)行，系統(tǒng)流量變化較小，故較少存在冷量浪費(fèi)的情況，耗電量基數(shù)較大，節(jié)電潛力?。欢谶^渡季節(jié)和冬季，酒店建筑的負(fù)荷特點(diǎn)決定了需要供冷的區(qū)域和時(shí)間存在一定的間斷性和不確定性

10、，冷負(fù)荷逐時(shí)波動(dòng)較大，這樣節(jié)能改造后的變流量系統(tǒng)能夠更好地與負(fù)荷的變化波動(dòng)進(jìn)行匹配，基本實(shí)現(xiàn)供需平衡，加上這些季節(jié)供冷時(shí)數(shù)本身就較夏季短得多，耗電基數(shù)較小，故節(jié)電率較高，節(jié)能效果較明顯。因此，通常情況下，該變流量節(jié)電系統(tǒng)在冬季的節(jié)能效果要好于夏季。需要說明的是，圖7中所列出的月節(jié)電率是由每月上、中、下旬3個(gè)測(cè)試時(shí)段所測(cè)得的節(jié)電率進(jìn)行算術(shù)平均而得，即 式中： 為月平均節(jié)電率；1、2、3分別為每月上、中、下旬2個(gè)測(cè)試日所測(cè)得的測(cè)試日節(jié)電率，其計(jì)算公式為 以下是通過全年監(jiān)測(cè)所得到的逐月酒店集中空調(diào)系統(tǒng)在定流量和變流量工況下分別運(yùn)行時(shí)，所得到的系統(tǒng)耗電量的對(duì)比，整個(gè)監(jiān)測(cè)周期為2005年8月至2006年1月，其能耗如圖8所示。 從圖8可知，系統(tǒng)由原定流量運(yùn)行轉(zhuǎn)到變流量模糊運(yùn)行后，能耗明顯降低。原先定流量運(yùn)行時(shí)，酒店的空調(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行能耗約在3.7 GWh，而進(jìn)行了變流量節(jié)能改造后，系統(tǒng)的年運(yùn)行能耗基本上能夠保持在