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深圳市某办公楼空调系统节能潜力分析哈尔滨工业大学 周巧航 赵加宁 施雪华 ? 提要：通过对深圳市某办公楼的空调系统运行状况的调查测试及模拟，对该工程节能改造及运行方法进行了分析。总结了整个办公楼空调系统节能改造方案及经济性，为今后工程改造提供了依据。关键词：办公楼，空调系统，空调负荷，节能 一、 引言　　在能源总消耗中，建筑能耗占有着很大比例，其中照明和空调，特别是空调，占据了建筑能耗的绝大部分，所以，进行空调节能潜力的分析具有非常重要的意义。我们可以根据分析结果，通过对空调系统设计或对已有的空调系统进行改造，达到降低能耗的目的。对于供冷期较长的地区，空调能耗高，因此节能工作尤为重要，并具有代表意义。本文以深圳市某办公楼为对象进行研究和讨论，该办公楼由地下两层及地上二十层组成，总建筑面积39200平方米，空调面积30000平方米。空调用制冷系统选用3台制冷量为1336KW的离心式冷水机组，但实际只运行2台即可满足要求。冷冻水与冷却水系统均为定流量运行。该办公楼的室内设计参数是：干球温度为24-26℃，相对湿度为50%-60%。通过实测调查得知，该办公楼空调系统全年供冷，运行时数为2530小时，当冬季室外空气温度降低而不需供冷时，停开冷水机组。二、 空调负荷　　对建筑物进行能耗分析和运行模拟，都要以空调负荷计算为基础。空调系统的设计与运行能耗都与空调动态负荷有关，本文使用美国能源部大型能耗分析软件DOE-2对该办公楼的空调动态负荷进行模拟，结果见图1。模拟得到的逐时峰值负荷为2415KW，图中所示为月平均负荷，其峰值为1600KW。由计算结果可知，该办公楼全年均需要供冷。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图1 办公楼动态负荷 　　获得空调动态负荷后，为使用负荷频率法对冷水机组的能耗进行分析，现按文献[1]提出的一种用于制冷设备运行分析及容量选择的全年空调负荷统计方法，将空调动态负荷转换成负荷率与时间频数之间的关系，该办公楼空调系统全年运行时数平均为2530小时，平均的空调冷负荷时间频数如表1所示。 空调冷负荷时间频数 表1 负荷率（%） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 时间频数（%） 27.9 8.7 8.2 11.6 9.9 10.2 11.6 6.4 4.2 1.3 三、 冷水机组的节能分析　　在一年之中，由于空调系统在部分负荷下运行的时间较多，因此，全年耗能量与制冷机部分负荷下的工作特性有关。离心式冷水机组部分负荷性能见表2[2]。由2可以看出，与负荷率为100%的情况相比，部分负荷下的运行效率有增有减。 离心式冷水机组部分负荷性能参数 表2 机组负荷率（%） 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 机组功率百分数（%） 100 87.0 76.0 65.0 56.0 48.0 40.0 33.0 25.0 21.0 　　根据表2，采用线性回归的方法得出典型的离心式冷水机特性曲线方程，从而采用负荷频率法计算出不同制冷量时，输出功率的变化。　　该制冷系统的实际运行方案是：先开启一台冷水机组，使其冷量由小至大调节满足实际负荷变化，直至出力不够时，再开启另一台。并且第一台冷水机组始终保持满负荷，而第二台随负荷变化进行调节。本文又根据模拟优化计算得到了冷水机组的最优运行方案（即全年机组运行的平均输出功率最小）。由于离心式制冷机在设计负荷的10～15%以下时出现喘振，本文模拟冷水机组实际运行时，让冷机最低调节范围不得低于15%，否则停机。两种运行方案的计算结果见表3。 冷水机组运行耗功率 表3 负荷率（％） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 年平均值 时间频数（％） 27.9 8.7 8.2 11.6 9.9 10.2 11.6 6.4 4.2 1.3 实际运行方案 运行台数 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 - 制冷量（％） １台 18.1 36.2 54.2 72.3 90.4 93.4 100 100 100 100 ２台 0 0 0 0 0 15.0 26.5 44.6 62.7 80.8 平均功率（kW） 19.24 8.84 11.52 21.64 23.77 32.00 41.14 25.02 17.97 6.29 207.43 最优运行方案 运行台数 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 - 制冷量（％） １台 18.1 36.2 54.2 72.3 90.4 54.2 63.3 72.3 81.3 90.4 ２台 0 0 0 0 0 54.2 63.3 72.3 81.3 90.4 平均功率（kW） 19.24 8.84 11.