公共建筑空调系统运行能效及运行监测参数初探重庆大学闵晓丹.docx

公共建筑空调系统运行能效及运行监测参数初探
重庆大学  闵晓丹，付祥钊，肖益民 重庆市建筑技术发展中心 姜涵
摘 要：空调系统运行能效比对于判定空调系统是否节能运行十分重要。本文通过对5个工程运行管理和运行记录的调查分析，从计算空调系统运行能效比的角度出发，分别提出冷水机组＋燃气锅炉，直燃机，水环热泵三种空调系统重点用能设备必要运行监测参数和记录频率，并将实际工程参数的记录情况与之比较，发现实际工程运行记录和运行管理中存在的一些问题，提出一些意见和需要注意的问题，为健全企业运行记录管理提供参考。
关键词：空调系统运行能效比 运行记录 运行管理
0 引言
空调系统能效比是判断空调工程是否节能的重要指标。空调系统能效比包括设计能效比和运行能效比。其中设计能效比用于规范设计节能，是判断设计阶段空调系统是否节能的重要依据，重庆市对其限值已有相关规定；运行能效比是指运行过程中空调系统实际供冷/热量与空调设备实际耗电量的比值，对于判断在实际运行过程中，空调系统是否节能具有十分重要的意义。
在计算运行能效比时，空调系统的运行记录是一个最基础的资料，作者通过对5个空调工程运行管理和运行记录的调查分析，从计算运行能效比的角度提出空调系统运行的必要监测参数，发现运行记录和管理中存在的一些问题，提出一些完备建议。
1 空调系统运行能效比SEER的计算方法
1.1 整个空调系统运行能效比SEER
空调系统运行能效比SEER =单位时间内空调系统的实际供冷（热）量∑Q / 此单位时间内，空调系统所有设备的耗电量总和∑N
注：1）其中∑Q的计算方法：根据公式Q=Cp ×m×△t
式中：Cp—— 水的定压比热
m —— 水的质量（=水的密度×流量×时间），kg
△t—— 冷冻水/热水进出口温差（=出口温度-进口温度），℃
2）∑N包括用电设备的耗电量和非用电耗能设备所耗燃料的折算电量。
1.2 子系统运行能效比SEERi
子系统运行能效比SEERi=单位时间内空调系统的实际供冷（热）量∑Q /此单位时间内，
子系统i的耗电量总和∑Ni (i=1，2，3)
注：1)子系统包括冷热源系统（冷热源主机和冷却水系统）、水系统、风系统
2)∑Ni包括用电设备的耗电量和非用电耗能设备所耗燃料的折算电量。
2 各类空调系统运行记录调查分析
此次调查了5个工程，系统形式有三类：冷水机组＋燃气锅炉，直燃机，水环热泵。以下就根据系统形式分别讨论。
2.1 冷水机组＋燃气锅炉
2.1.1 重点用能设备必要运行监测内容
为了计算出空调系统和各个子系统的运行能效比，重点用能设备必须的运行监测内容如表1所示。
表1 重点用能设备必要运行监测内容
数据用途
需记录的参数
记录频率
计算实际供冷量∑Q
冷冻水供水温度
1～2小时1次
冷冻水回水温度
冷冻水流量
计算实际供热量∑Q
锅炉供水温度
1～2小时1次
锅炉回水温度
热水流量
计算冷源子系统∑N1
冷水机组：电流表读数或者电流百分比
1～2小时1次
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
计算热源子系统∑N1
天然气表读数
1～2小时1次
计算水系统∑N2
冷冻水泵/热水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
1～2小时1次
计算风系统∑N3
空调箱：电流表读数或者运行台数
风机盘管：电流表读数
1～2小时1次
注：该表格参数拟订的前提是各个子系统没有分项计量。如果各个子系统有分项计量，那么计算各个子系统耗电量时，每隔1～2小时记录一次电表读数即可。
2.1.2 实际工程空调运行记录调查分析
2个工程的空调机组运行记录表头见表2，表3。
表2：A酒店空调机组运行记录表头
水冷空调机组运行巡查记录表
记录时间
环境温度
℃
1＃机组
2＃机组
冷冻水系统
冷却水系统
记录人员
注：每两小时记录一次
高压MPa
低压MPa
高压MPa
低压MPa
压缩机蒸发器
冷冻水泵
工作状态
压缩机冷凝器
冷却水泵
工作状态
冷却塔
水位
风机工作状态
进水水温℃
进水压力MPa
出水水温℃
出口压力MPa
进水水温℃
进水压力MPa
出水温度℃
出口压力MPa

表3：B办公大楼空调机组运行记录表头
空调机组运行记录
机组号
记录时间（每小时记录一次）
冷热水进出口温度℃
冷热水进出口压力MPa
冷却水进出口温度℃
冷却水进出口压力MPa
蒸发温度℃
冷凝温度℃
电流%
油压差
油温
油位
冷热水泵启动台数/机号
冷却水泵启动台数/机号
冷却塔启动台数/机号
记录人

实际记录的参数如下表所示,其中√为记录了的参数, ×为未记录的参数。
表4 实际记录参数
需记录的参数
A酒店
B大楼
冷冻水供水温度
√
√
冷冻水回水温度
√
√
冷冻水流量
×
×
锅炉供水温度
×
×
锅炉回水温度
×
×
热水流量
×
×
冷水机组：电流表读数或者电流百分比
×
√
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
√
√
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
√
√
天然气表读数
×
√
冷冻水泵/热水泵:
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
√
√
空调箱：电流表读数或者运行台数
风机盘管：电流表读数
×
×
2.2 直燃机
2.2.1 重点用能设备必要运行监测内容
直燃机的能耗包括用电和用气两个部分，需要监测的内容和冷水机组＋燃气锅炉形式基本一样，只是在冷热源子系统∑N1上稍有不同，如表4所示。其余参数均与表1相同。
表5 冷热源子系统∑N1必要监测内容
数据用途
需记录的参数
记录频率
计算冷源子系统∑N1
直燃机：1）电流表读数或者电流百分比
2）燃气耗气量
1～2小时1次
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
计算热源子系统∑N1
直燃机：1）电流表读数或者电流百分比
2）燃气耗气量
1～2小时1次
2.2.3 实际工程空调运行记录调查分析
2个工程的空调机组运行记录表头见表6，表7。
表6：C大楼空调机组运行记录表头
远大直燃机运行记录
温度℃
液位
频率Hz
本班情况记录
冷热水入口
冷热水出口
冷却水入口
冷却水出口
高发
排气
高发
冷剂
溶液泵
冷剂泵
压力MPa
电流A
能耗
冷热水入口
冷热水出口
冷却水入口
冷却水出口
天然气
1号冷温水泵
2号冷温水泵
1号冷却水泵
2号冷却水泵
天然气(Nm3)
电能(KWh)
自来水(Nm3)

表7：D大楼空调机组运行记录表头
直燃型溴化锂吸收式冷热水机组运转记录表
时间
大气
蒸发器
吸收器
冷凝器
压力MPa
温度℃
冷水
热水
冷剂水
冷却水进口温度℃
冷却水出口温度℃
冷却水流量(m3/h)
高发溶液温度℃
冷却水出口温度℃
冷凝温度℃
热负荷(kw)
进口温度℃
出口温度℃
流量(m3/h)
制冷量(kw)
进口温度℃
出口温度℃
流量(m3/h)
采暖量(kw)
蒸发温度
冷剂水比重
高压发生器
低压发生器
高温热交换器
低温热交换器
熔晶管温度℃
燃料消耗量(Nm3)
排烟温度℃
高发压力MPa
冷剂蒸汽进口温度℃
冷剂水出口温度℃
稀溶液进口温度℃
稀溶液出口温度℃
中间溶液进口温度℃
中间溶液出口温度℃
中间溶液浓度%
稀溶液进口温度℃
稀溶液出口温度℃
稀溶液浓度
浓溶液进口温度℃
浓溶液出口温度℃
浓溶液浓度%
实际记录的参数如下表所示,其中√为记录了的参数, ×为未记录的参数。
表8：实际记录参数
需记录的参数
C大楼
D大楼
冷冻水供水温度
√
√
冷冻水回水温度
√
√
冷冻水流量
×
×
热水供水温度
√
√
热水回水温度
√
√
热水流量
×
×
直燃机1）电流表读数或者电流百分比
-
×
2）燃气耗气量
-
×
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
-
√
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
-
√
冷冻水泵/热水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
-
√
空调箱：电流表读数或者运行台数
风机盘管：电流表读数
-
×
注：C大楼各个子系统有分项记录，子系统各个部分耗电量均有单独电表记录。
2.3 水环热泵
2.3.1 重点用能设备必要运行监测内容
水环热泵是一种比较特殊的系统，它只有冷热源系统和风系统两个子系统。水环热泵的主机分散在各个空调房间的，没有冷冻水系统，只有冷却水系统，因此在计算实际供冷量∑Q时，采用冷却水进出口温差代替冷冻水进出口温差.
表9 重点用能设备必要运行监测内容
数据用途
需记录的参数
记录频率
计算实际供冷量∑Q
冷却水供水温度
1～2小时1次
冷却水回水温度
冷却水流量
计算实际供热量∑Q
热水供水温度
1～2小时1次
热水回水温度
热水流量
计算冷源子系统∑N1
主机：末端压缩机耗电量
1～2小时1次
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
计算热源子系统∑N1
主机：末端压缩机耗电量
1～2小时1次
锅炉部分：天然气表读数
计算风系统∑N2
末端风机耗电量
1～2小时1次

2.3.3 实际工程空调运行记录调查分析
此工程的空调机组运行记录表头见表10，表11。
表10：F商铺空调机组运行记录表头(夏季)
空调制冷循环水系统运行记录
时间
环境温度℃
电压
V
电流(A)

电流(A)
总电流(A)
LG号泵
1A号泵
2A号泵
3A号泵
4A号泵
频率(Hz)
冷却水
频率(Hz)
冷却水
频率(Hz)
冷却水
频率(Hz)
冷却水
频率(Hz)
冷却水
出温℃
出压MPa
出温℃
出压MPa
出温℃
出压MPa
出温℃
出压MPa
出温℃
出压MPa

表11：F商铺空调机组运行记录表头(冬季)
空调制热循环水系统运行记录
时间
环境温度℃
电压(A)
总电流(A)
1号泵
2号泵
3号泵
气表号（1）(Nm3)
气表号（2）(Nm3)
气表号（3）(Nm3)
频率(Hz)
加热水
频率(Hz)
加热水
频率(Hz)
加热水
出温℃
进温℃
出压MPa
出温℃
进温℃
出压MPa
出温℃
进温℃
出压MPa

实际记录的参数如下表所示,其中√为记录了的参数, ×为未记录的参数。
表12：实际记录参数
需记录的参数
F大楼
冷却水供水温度
√
冷却水回水温度
×
冷却水流量
×
热水供水温度
√
热水回水温度
√
热水流量
×
主机：末端压缩机耗电量
×
冷却水泵：
定频泵：电流表读数或者运行台数
变频泵：电流表读数或者运行台数、水泵频率
√
冷却塔：电流表读数或者运行台数（如果是多风机冷却塔还需要记录风机运行台数，如果风机是变档还需要记录风机运行档数）
√
锅炉部分：天然气表读数
√
末端风机耗电量
×
3 结论:
3.1 关于分项计量：
（1）从计算系统运行能效角度，分项计量是否有必要：从冷水机组+燃气锅炉，直燃机两种系统形式来看，因为末端风系统比较分散，开停时间和状态比较随机，其分项计量是很有必要的，而其他两个子系统只要做好相关的运行记录，是可以比较精确的计算其能效情况的，分项计量是没有必要的。水环热泵系统形式比较特殊，其关键性问题是末端主机分散，在一般情况下，末端主机压缩机和风机的耗电量没有单独分开计量，因此分项计量对于计算水环热泵子系统能效比来说，是相当重要的。
（2）分项计量的电表安装位置是否集中对于记录工作的可行性和方便性是非常重要的。如C大楼中直燃机，冷却水泵，冷却塔，冷冻水泵，热水泵电表,天然气表的安装位置集中，因此记录频率为一天一次，而末端电表分布在各楼层，因此记录频率为一个月一次。
3.2 关于记录参数：
（1）一般情况下，流量要通过特定的仪器进行测量，从机房现场无法直接读出，因此运行记录中一般
不会有记录，所以流量只有通过简单的实际测量得出。因此冷冻水泵/热水泵的逐时运行台数记录是必
要的。如果是变频泵还需要记录逐时水泵频率。
（2）一般情况下，冷冻水/热水进出口水温均有记录。需要注意的一点是，在调查过程中，发现有大部分锅炉都有电子表读数，有部分锅炉的电子表读数中用炉水温度代替了出水温度，但是如果炉水不直接参加供热循环的情况下，炉水温度不是出水温度，二者的差别是相当大的，因此在此种情况下，记录的时候不能只是记录锅炉电子表上的进水温度和炉水温度，也应该记录盘式温度计上的锅炉进出口水温读数。
3.3 关于运行管理：
调查分析表明，在计算空调系统能效比的过程中，各类运行记录当中存在各种各样的问题，导致计算存在困难，主要问题有两个个方面：一是系统本身的计量条件有限，无法进行计量；二是系统本身有计量条件，但是管理工作人员并没有认识到一些记录参数的重要性，没有对其进行计量或者记录频率比较紊乱。因此健全系统的计量条件，加强管理工作人员的意识，健全运行记录参数和管理制度对于诊断空调系统，挖掘其节能潜力环节是相当重要的。

参考文献：
【1】龙惟定等，国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则.中华人民共和国国家标准，2007，10
【2】杨李宁，公共建筑中央空调工程能效比的研究[D].重庆大学硕士学位论文，2007，11

闵晓丹，女，1984年1月生，硕士研究生，地址：重庆大学供热供燃气通风及空调工程系，邮政编码：400044，电话：[phone]， E-mail：minxiaodan@