磁悬浮制冷技术在某大厦节能改造中的应用

1、磁悬浮制冷技术在某大厦节能改造中的应用1建筑概况及空调系统情况某大厦位于上海市徐汇区的繁华路段，1997年投入使用，总建筑面积31 190 m，地上24层，地下2层。大厦刚建成时的业态为酒店、餐饮与 写字楼，其中13层为餐饮区域，48层为酒店客房，924层为办公区 域。地下2层为车库和设备用房；2010年12月宾馆停业，2012年2月份 餐厅停业，成为纯办公业态，且属多业主大厦。随着大厦使用业态的变化， 大厦用能情况也发生了相应的变化。改造前大厦集中冷热源由2台直燃溟化锂机组以及1台螺杆式冷水机 组提供。系统设备参数如表1所示，直燃溟化锂机组的单台额定制冷量为 2 110 kW,最大供冷能力可

2、达4 220庙，螺杆式冷水机组单台供冷量为 696 kWo集中空调系统为两管制，由制冷机房进行冬夏季集中转换控制和 管理。夏季供冷供回水设计温度为7 °C/12 °C,冬季供暖供回水设计温度 为60 °C/56 °C。总供水管经分水器分为两路，一路供应裙房13层，另 一路供应424层。空调水系统的裙房立管和主楼立管、平面管道均为同 程式。空调输配系统共有3台冷水泵，额定流量为430 m7h,额定扬程为32 ,功率为45 kW；冷却水输配系统由3台冷却水泵组成，单台额定流量 为600 m3/h,额定扬程为40 m,功率为90 kWo大厦集中冷热源从大厦建

3、成至今，溟化锂机组和螺杆式冷水机组已经运行了十儿年，出现机组效率 降低的现象。加上大厦使用业态发生变化，制冷负荷也随之下降，螺杆式 冷水机组使用率低。大厦7, 8层为计算机学校，改造前为了满足此部分用 能需求，空调系统在双休口仍然开启，导致大厦空调能耗很高。表1大厦空调冷热源设备参数2改造前大厦用能状况2.1空调系统实际运行情况改造前大厦消耗能源种类主要为电和煤气，大厦2012年2月至2014 年1月的实际能源消耗数据，其中空调供冷季为每年5月至9月，供暖季 为每年11月至次年3月，直燃型吸收式溟化锂机组每年供冷季和供暖季 运行，大厦空调运行时间为07： 30-17： 30o2.2建筑能耗分析

4、2010年后大厦的使用业态发生了变化，但大空调系统从竣工到运行期 间一直未有大的变化。根据物业提供的大厦实际用能数据，2012年2月至 2013年1月大厦能源消耗量为533万kW-h, 2013年2月至2014年1月大 厦能源消耗量为534万kW-h,年平均能源消耗量为533.6 kW-h （煤气折 算等效电系数：3. 578 kW -h/m3）,其中煤气消耗占总能源消耗的35. 4%, 制冷季能源消耗占年能源消耗的47. 7%,供暖季能源消耗占年能源消耗的 40. 1%O以2013年能耗数据为例，对大厦建筑的能耗进行逐月分析，大厦8,9月的耗气量全年最高，2, 3月次之，煤气主要用于漠化锂机

5、组夏季制冷 和冬季供热，过渡季节漠化锂机组儿乎未开，煤气耗量低。大厦夏季煤气 耗量与冬季煤气耗量儿乎相差1倍，这说明大厦制冷累计负荷远大于供热 负荷。由于直燃澳化锂机组本身的能效比偏低，并且该系统已经使用了十 儿年，性能衰退，因此节能改造的潜力非常明显。大厦用电量主要集中在照明、网络机房用电和动力系统。大厦月用电 量随季节变化的趋势并不明显，但是1月和7月用电量最高，高出的电耗 主要是空调输配系统的电耗，主要包括冷水泵、冷却水泵、冷却塔和空调 末端的电耗。大厦原有照明灯具主要为普通荧光灯、球泡灯和筒灯，照明 总功率为203 kW,灯具每天开启10 h,全年工作日250 d,部分灯具工作 口和双

6、休FI均开启，年照明系统耗电量为562 667 kW-h,建议对大厦照明 系统进行节能灯置换。大厦的逐月能耗由于用电量占建筑总能耗的64.6%, 因此总能耗的变化趋势与耗电量的变化规律较为一致。2.3漠化锂机组检测基于大厦实际用能分析结果，对直燃溟化锂机组的实际运行性能进行 了现场检测。检测口选择在制冷季，测试参数包括直燃漠化锂机组的冷却 水流量、冷却水进出口水温、冷却水供回水温差、煤气消耗量和电动机输 入功率。根据当天的测试数据，直燃漠化锂机组的制冷性能系数（COP为0. 83, 而机组铭牌的。沪为1.13,与额定值相比明显偏低，由于长时间运行，其 性能已严重衰退。根据前面的分析，大厦年耗气

7、量占大厦全年能耗的35.4%,因此空调冷源的改造应作为此次节能改造的主要对象。3大厦节能改造方案和效果分析3.1节能改造方案大厦直燃煤气溟化锂机组运行已有15 a, 0沪已由1.13降低0.8。自 2010年12月宾馆停业后，螺杆机组使用率也较低。实际运行过程中，夏 季最多只用1台漠化锂机组，在夜间或是大楼负荷较小的情况下1台螺杆 机即可。而在冬季也是1台漠化锂机组可满足使用要求。经过分析，用4 台型号为BSMW-525的磁悬浮变频离心机组替代原有的1台直燃煤气溟化 锂机组，保留另外1台作为辅助冷源。磁悬浮变频离心机组采用磁悬浮无油变频压缩机，能有效扩大机组的 运行范围，并大大提高机组运行效率

8、，尤其是部分负荷效率。由于机组没 有润滑油系统，因此免去了口常繁杂的油系统维护，也避免了润滑油所导 致的冷量衰减。磁悬浮模块机组COP最高可达9.0,电力消耗比一般冷水 机组减少45%以上。通过更换溟化锂机组为高效磁悬浮模块机组提高了空 调冷源的能效比，节省了能耗。大厦7, 8层为计算机培训学校，培训教室在节假口及周末上课，因此 需要开启空调系统。为缩短大厦集中空调系统低负荷运行时间，在7, 8层 培训教室单独增设多联机空调系统，提高空调系统利用效率。大厦照明改造的主要内容为将大厦原有的普通荧光灯、球泡灯及筒灯 置换成节能灯。3.2节能改造效果分析大厦改造完成后，高温季典型口机组一直保持高负荷

9、运行的状态，运 行期间机组负荷率在75%90%之间，说明改造空调机组设计负荷符合大 厦用能需求，没有出现设计负荷偏大的现象。冷水机组G沪最高为9,最 低为6. 6, FI平均C0P高达7.89,远远高于改造前直燃溟化锂机组的运行 效率。冷水平均供水温度为7.36°C,冷水平均回水温度为12.03 °C,平均 温差4. 67 °C,机组高负荷运行稳定，COP较高。改造后非高温季典型日机组运行情况，根据9月15日当天机组运行 数据，11： 3013： 30机组妙最高，最高为13. 05, 13： 3016： 30机 组COP较低，约为7. 31o7月26 口机组平均负

10、荷率80%,日平均COP 7.89； 9月15日机组负荷率在30%左右时（11： 3013： 10） COP高达13。磁悬 浮机组满负荷运行时妙与常规的冷水机组相差不大，但是磁悬浮变频离 心机组部分负荷运行时呈现CQP更高的特点。磁悬浮变频离心机组部分负 荷运行时节能性能更出色。从大厦改造前后相同月份（79月）的实际账单能耗数据可以看出， 大厦改造完成后同月份能耗数据与改造前同月份能耗数据相比均有下降， 其中高温季（8月）能耗下降39. 03%,过渡季（9月）能耗下降50. 65%。通过空调系统节能改造，夏季使用1台组合的磁悬浮变频离心机组作 为大厦的冷源，冬季仍然开启保留的1台直燃型溟化锂机组。直燃型漠化 锂机组由使用煤气改为使用天然气，此部分节能量未计入空调系统节能量。 改造前大厦基准年能耗为5 335 707 kW-h,改造后大厦空调系统节约能耗 826 097. 1 kW*h,照明系统节约能耗324 219.2 kW*ho空调冷源系统节能率15.48%,照明系统节能率6.08%，总节能率21.56%。4结论4.1大厦节能改造的措施是用1台组合的磁悬浮变频离心机组替代 1台直燃煤气?臭化锂机组，改造后建筑总能耗降低了 21.56%,节能量为 115 0316 kW-ho4.2通过对大厦改造前能耗数据的分析和大厦实际用