一、 项目概况
1.1 建筑概况
场馆位于上海,2001年投入使用,营业时间为9:00-17:15,每周周一闭馆。总建筑面积为100666㎡,共2幢建筑,其中1#楼为展示场馆,建筑面积89857㎡,2#楼为行政楼,建筑面积为10809㎡。
1.2 设备概况
空调系统采用冰蓄冷系统,4台双工况螺杆式主机,1台基载主机。供暖系统采用2台2960kW、1台1172kW燃气热水锅炉。照明系统主要灯具为日光灯、金属卤化物灯、节能灯等,总功率456.2kW。
1.3 主要设备作息
(1)4台双工况螺杆式冷水机组+蓄冰槽——供应1#楼(场馆)
4台双工况冷机于22:00~次日3:00进行蓄冰,夏季白天7:30-17:00采用冷机和冰槽双供冷,优先利用冰槽供冷,融冰结束后由冷机进行单供冷;过渡季采用冰槽单供冷或冷机单供冷。
乙二醇泵一机对一泵,定频运行;冷却泵并联,定频运行;冷冻一次泵定频运行;冷冻二次泵手动变频。
(2)1台单工况螺杆式冷水机组——供应2#楼(办公楼)
2#楼采用1台单工况螺杆式冷水机组进行供冷。
1.4 建筑基本用能概况
该场馆2015年总用电量11127512kWh,用气量415897m3,建筑总能耗折合标煤3878.80tce,单位建筑面积能耗38.5kgce/(m2·a)。根据《上海市大型公共文化设施建筑合理用能指南》DB 31/T554-2015,该场馆用能水平介于先进值30kgce/(m2·a)与合理值42kgce/(m2·a)之间。
空调用电占总用电量的46.6%,照明插座占总用电量的27.8%,高低压变损及其他占10%左右,其他用能包括未计入分项计量系统的消防设备以及5#冷机以及部分插座。
二、主要运行问题诊断及调适建议
2.1 双工况冷机限流,导致主机负载率偏低,影响运行效率
场馆2015年实测数据显示,双工况冷机制冷工况及蓄冰工况运行COP均低于额定值,冷站全年EER平均值为2.3。测试结果如图 4、图 5所示。
与此同时,实测中发现,双工况冷机夜间蓄冰出力不足。如图 6所示,以典型日夜间测试数据为例,22:00开启冷机蓄冰,直到2:30关闭冷机。冷机负荷率下降,COP从3.1降至2.8,蓄冰温差从2.8降为2.4。但直到2:30冷机关闭,乙二醇供水温度还未达到-6℃的设定温度。
该日晚22:00-2:30四台冷机全开制冰,白天8:00-17:00开启2#、3#冷机供冷。抄录冷机控制面板显示的电流百分比读数,同时实测计算实际的冷机负荷率,如表 2所示。蓄冰工况下,面板显示的电流百分比达100%,但实测制冰负荷率整体偏低。冷机的装机功率为366kW,但实测功率只有300kW左右,计算得实际电流百分比仅为82%,与面板值不相符。
经查证,冷机出厂时厂家进行了电流限流的设置,虽然冷机面板上显示冷机出力100%,但实际电流只有90%,导致冷机实际运行时无法达到额定工况。如果日常运行时依据面板电流比继续调低主机出力,将导致冷机负荷率进一步降低。该问题需联系厂家并进行修复。
2.2 蓄冰量不足以及蓄冰策略不合理
由于采取液位计测量冰槽蓄冰量,由于液位计误差较大,导致实际蓄冰量没有达到设定值时提前结束蓄冷。如图 7所示,测试期间平均蓄冰量为5813RTh,仅为设计值的64%。上海的谷电时间是从22:00~6:00,但是该场馆结束蓄冷的时间从2:30~4:30不等,对谷电时间利用不充分,没有将蓄冷系统的经济性优势发挥到最大。
建议对液位计进行标定,恢复蓄冰量上限。同时,延长夜晚蓄冰时间,从而充分利用谷电进行蓄冰,发挥冰蓄冷系统的经济效益。
2.3 释冷策略不合理
冰槽表面水温如图 9所示,除了7月8日外,融冰结束后冰槽内温度均未保持在0℃附近,处于冰水混合物的状态。由图 10可证实,融冰结束后冰槽内仍存在大量浮冰,冰槽处于冰水混合物状态,并未进行完全释冷。
建议基于冰槽温度调整释冰策略,充分发挥冰槽已蓄的冷量,减少白天机组的峰电使用量。
2.4 输配系统能效偏低
测试结果表明,乙二醇系统、冷冻水系统、冷却水系统以及冷却塔系数均低于一般值,具有较大节能潜力。
建议冷冻泵降频,控制末端供回水温差保持在5℃左右;夜间蓄冰工况降低乙二醇泵频率,控制制冰进出水温差3.5℃左右;冷却泵、冷却塔输配能效较低,通过加装变频,优化调节策略,进一步实现节能效益。
2.5 冷却塔排风不畅,影响冷却效果
如图 12、图 13所示,冷却塔安放在行政楼屋顶,但冷却塔四周三面为墙壁,仅北面和顶部与外界环境相通,且东西两侧的冷却塔距离墙壁较近,空间狭窄导致冷却塔气流短路,影响冷却塔的运行效率。
测试结果显示,4#冷却塔靠近墙壁的一侧有明显的短路现象。同1#冷却塔情况不同的是,4#冷却塔所靠近的东侧墙壁高度较高,阻挡了4#冷却塔的出风,导致了冷却塔的出风再次回流到了冷却塔里。
建议对4#冷却塔加装导流罩。加装导流罩后,冷却塔出风沿风罩流出,可以直接流向室外,短路现象可得到明显改善。
2.6 冷却塔流量不均,填料利用不充分,部分冷却塔溢水严重
如图 14、图 15所示,冷却塔流量不均,低流量冷却塔填料利用不充分,影响冷却效果。部分冷却塔溢水情况严重。需对冷却塔进水流量进行平衡调适。
三、结论
该大型场馆用能强度为38.5kgce/(m2·a),实际运行中存在如下问题,通过进一步调适可充分发挥系统性能,实现节能及节费。
(1)双工况冷机被厂家进行限流,使得主机负载率偏低,并最终导致主机运行效率偏低。该问题需与厂家进行沟通,取消限流设置,恢复主机100%的供冷能力。
(2)蓄冰槽液位计误差导致冰蓄冷系统蓄冰量上限变小,导致蓄冰量不足。蓄冰策略不合理,蓄冰时间偏短,未能充分利用谷电。该问题需标定液位计,恢复系统蓄冰量上限。同时,延长夜晚蓄冰时间,充分发挥冰蓄冷系统的经济效益。
(3)释冷策略不合理,未能充分利用冰槽的已蓄冷量。建议基于冰槽温度调整释冰策略,充分释冰后再开启冷机供冷,从而减少冷机的峰电使用量。
(4)输配系统输配能效偏低,需降低冷冻泵、乙二醇泵频率,控制供回温差,提升输配能效。此外,对未安装变频的冷却泵及冷却塔,可考虑加装变频。
(5)冷却塔排风不畅,影响冷却效果。建议对存在气流短路的冷却塔加装导流罩。
(6)冷却塔流量不均,填料利用不充分,部分冷却塔溢水情况严重,影响冷却效果。需对冷却塔进水流量进行平衡调适。
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