雷振坤

摘要：隨著上世紀80、90年代大型公共建筑的冷水機組接近正常使用壽命，機組慢慢出現(xiàn)故障增多、制冷能力不足、出水溫度異常等問題。以上海某高層辦公樓已運行近20年的冷水機組為研究對象，對冷水機組現(xiàn)狀進行檢測評估分析，結(jié)果表明1#機組狀態(tài)良好，建議加強維護保養(yǎng)并定期評估，2#、3#機組存在制冷能力衰減較大，節(jié)能性能較差，運行噪音超標等問題，建議整體更換。通過研究，提出以制冷能力衰減率、性能系數(shù)等指標進行既有建筑冷水機組的更換評價，為相關(guān)工程項目的機組評價提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：冷水機組；更換；評價指標；檢測

改革開放以來，我國市場經(jīng)濟飛速發(fā)展，暖通空調(diào)已經(jīng)發(fā)展成為生活的必需品，暖通空調(diào)設(shè)備成為建筑物的一個重要組成部分，冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”部件被廣泛用于各種中大型公共建筑中，為人民群眾的文娛生活提供了有力的保障。然而，隨著時間的推移，機組設(shè)備的長時間運行磨損，這些冷水機組慢慢“力不從心”了，故障越來越頻繁，出水溫度降不下來，制冷能力大不如從前，運行起來噪音刺耳，由此導致空調(diào)系統(tǒng)無法滿足運行需求。冷水機組造價昂貴，更換或者增加均為不小的工程，由于缺乏相關(guān)的標準規(guī)范參照，運營管理方無法科學地實施維修或更換措施。

本文以上海某高層辦公樓的冷水機組為研究對象，針對現(xiàn)狀及使用單位反映的問題，對冷水機組進行評估診斷，掌握機組目前的實際運行狀況，并提供相關(guān)的建議，并為既有建筑冷水機組的更換評價指標的確定提供參考。

一、項目概況

上海某高層辦公樓1999年竣工，項目設(shè)置3臺離心式水冷機組，其中2臺為美國原裝約克機組，型號為YT900RT（1#機組和2#機組），另外1臺為韓國萬都約克機組，型號為YT600RT（3#機組）。設(shè)備生產(chǎn)于1997年8月，1999年6月份完整完成并投入使用至今，現(xiàn)場3#機組見圖1。

據(jù)運營單位反映，目前冷水機組運行噪音偏大，狀態(tài)參數(shù)偏離正常值，效能低下，平時運行正常開啟1#機組和2#機組，3#機組運行時間較少，僅在夏季高峰期間開啟運行。

圖1冷水機組實圖

二、檢測評估方案

通過現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場檢測、分析評估以及對歷史運行記錄的統(tǒng)計分析等，對項目現(xiàn)有的冷水機組進行檢測評估，評估內(nèi)容包括冷水機組實際性能系數(shù)現(xiàn)場檢測和機組運行狀況分析。

冷水機組實際性能系數(shù)現(xiàn)場檢測為對冷水機組實際制冷能力、節(jié)能性能進行現(xiàn)場檢測評估。

機組運行狀況分析為通過現(xiàn)場觀察檢測及審查近兩年來的機組運行記錄及維修保養(yǎng)記錄等資料，分析冷水機組的實際運行狀況，需分析的機組運行特征包括以下項[1]：

（1）機組的制冷能力衰減率；

（2）機組是否出現(xiàn)無法達到設(shè)定出水溫度的情況；

（3）供回水溫差是否正常；

（4）機組實際運行過程中是否存在異常的振動和噪聲；

（5）機組近兩年運行過程中的性能系數(shù)；

（6）近兩年高峰期機組的使用情況；

（7）近兩年機組的故障及維修情況。

三、檢測評估結(jié)果

3.1冷水機組實際性能系數(shù)現(xiàn)場檢測

分別選取1#機組和3#機組進行性能系數(shù)現(xiàn)場檢測，檢測方法參考標準《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)工程檢測技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 260-2011[2]進行。

檢測條件：檢測期間室外環(huán)境溫度30℃～35℃，末端設(shè)備部分開啟，僅開啟檢測對象一臺，對應(yīng)的冷卻泵和冷凍泵開啟，冷卻塔正常開啟。

說明：1、表中檢測數(shù)據(jù)為檢測時段內(nèi)有效數(shù)據(jù)的平均值；2、由于現(xiàn)場檢測工況與標準工況不一致，性能系數(shù)參照標準對檢測工況進行了修正[3]。

由表1可以看出，1#機組的性能系數(shù)檢測結(jié)果為4.47，與額定性能系數(shù)較為接近。3#機組的性能系數(shù)檢測結(jié)果為2.76，相對于額定性能系數(shù)相差較多，與檢測時該機組負荷率低，進出水溫差小有一定關(guān)系。

根據(jù)《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJ 176-2009[1]，本項目類型的冷水機組制冷性能系數(shù)小于4.20，且機組改造或更換的靜態(tài)投資回收期小于或等于8年時，宜進行相應(yīng)的改造或更換。

3.2制冷能力衰減率

在性能系數(shù)現(xiàn)場檢測過程中，1#機組在負荷率為80%時制冷量為2039kW，由此可計算得出的制冷能力衰減率為19%；3#機組在負荷率為50%的時候制冷量為489kW，制冷能力衰減率為54%。由此可知，1#機組制冷能力良好，3#機組制冷能力衰減較為嚴重，制冷能力僅為額定制冷量的46%。

3.3機組是否出現(xiàn)無法達到設(shè)定出水溫度的情況

在性能系數(shù)現(xiàn)場檢測過程中，兩臺冷水機組均能很快到達設(shè)定的出水溫度并保持穩(wěn)定，出水溫度設(shè)定在5℃也能達到要求。

審查近兩年冷水機組的運行記錄，1#機組、2#機組出水溫度均在7℃左右，較為正常。3#機組在部分時段出水溫度偏離較多，達到8℃、9℃，不滿足制冷出水溫度的要求。

3.4供回水溫差

在性能系數(shù)現(xiàn)場檢測過程中，1#機組由于制冷能力衰減良好，運行時負荷率較高，平均供回水溫差為4.0℃，較為正常，3#機組由于制冷能力衰減嚴重，運行時負荷率較低，平均供回水溫差僅為1.8℃，屬于大流量小溫差現(xiàn)象。

審查近兩年冷水機組運行記錄，在制冷季，供回水溫差為3～4℃，屬于正常溫差。

3.5機組實際運行過程振動和噪聲

經(jīng)現(xiàn)場檢測，1#機組在負荷率80%的時候A聲級計權(quán)噪聲值為72.9 dB（A），3#機組在負荷率50%的時候A聲級計權(quán)噪聲值為93.6 dB（A），由于設(shè)備無噪聲明示值，以經(jīng)驗值85 dB（A）為限值，1#機組噪聲值符合要求，3#機組在部分負荷下的噪聲值超標較多。

經(jīng)現(xiàn)場檢查，機組實際運行過程無異常的振動。

3.6機組近兩年運行過程中性能系數(shù)

審查近兩年冷水機組運行記錄，選取典型時段估算得出3臺機組的性能系數(shù)，結(jié)果見表2。

根據(jù)《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》，本項目類型的冷水機組制冷性能系數(shù)小于4.20，且機組改造或更換的靜態(tài)投資回收期小于或等于8年時，宜進行相應(yīng)的改造或更換。

由表中可以看出，1#機組實際運行過程中性能系數(shù)較好，較為節(jié)能，2#機組、3#機組實際運行過程中性能系數(shù)偏低。

說明：1、上述數(shù)據(jù)僅為典型時段估算值；2、由于運行工況與標準工況不一致，性能系數(shù)參照標準對運行工況進行了修正[3]。

3.7近兩年高峰期機組的使用情況

審查近兩年冷水機組運行記錄，在近兩年來的夏季高峰期間，1#機組、2#機組全時段開啟，3#機組部分時段開啟，能夠滿足大樓的基本供冷需求。

3.8近兩年機組的故障及維修情況

根據(jù)運營方提供的《冷水機組運行狀況說明》，出現(xiàn)故障報警的主要原因為油壓偏低，處理方式為更換油過濾器。統(tǒng)計故障及維修情況見表3，由表中可以看出，1#機組故障頻次相對較少，2#機組故障率及維修頻次較高，3#機組由于運行時間較短，故障頻次少。

四、結(jié)論及整改建議

通過對上海某高層辦公樓項目的冷水機組進行檢測評估，得出以下結(jié)論：

（1）1#機組制冷能力衰減率為19%，制冷能力良好，檢測評估時性能系數(shù)檢測值為4.47。近兩年來典型時段運行過程中性能系數(shù)估算值為4.26，節(jié)能性能良好，冷水出水溫度滿足要求，運行過程中無異常的振動和噪聲，近兩年來運行過程中故障率較少。

（2）2#機組近兩年來典型時段運行過程中性能系數(shù)估算值為3.00，節(jié)能性能較差，冷水出水溫度滿足要求，近兩年來運行過程中故障較為頻繁。

（3）3#機組制冷能力衰減率為54%，制冷能力較差，檢測評估時性能系數(shù)檢測值為2.76，近兩年來典型時段運行過程中性能系數(shù)估算值為2.89，節(jié)能性能差，冷水出水溫度滿足要求，運行過程中無異常的振動，運行噪聲超出標準值較多，近兩年來由于運行時間較短，故障較少。

（4）冷水機組正常的使用年限為20年左右，項目的機組已接近設(shè)備的運行壽命周期。

通過以上檢測評估，建議進行以下整改措施：

（1）加強1#機組的維護保養(yǎng)及評估工作。

1#機組目前處于較好的運行狀態(tài)，但由于已接近設(shè)備的運行壽命周期，建議加強對1#機組的維護保養(yǎng)工作，并定期評估其運行狀態(tài)。

（2）對2#機組進行整體更換

2#機組目前已經(jīng)運行近20年，制冷效率低下，故障率較高，已不具備維修或繼續(xù)運行的經(jīng)濟性和安全性，建議進行整體更換。

（3）對3#機組進行整體更換

3#機組目前已經(jīng)運行近20年，制冷能力衰減嚴重，制冷效率低下，已不具備維修或繼續(xù)運行的經(jīng)濟性和安全性，建議進行整體更換。

五、結(jié)語

由上面案例我們看到，對于既有建筑的冷水機組的現(xiàn)狀評估，可以依據(jù)以下指標綜合進行評價。

（1）制冷衰減率

機組的制冷能力是機組最主要的技術(shù)參數(shù)，制冷能力的大幅下降會導致末端能力供冷不足，室內(nèi)溫度無法達到設(shè)計值，由于以前的空調(diào)系統(tǒng)會預留10%的制冷余量，建議機組的制冷衰減率應(yīng)不高于30%。

（2）制冷性能系數(shù)

性能系數(shù)反映冷水機組的節(jié)能性能，當性能系數(shù)較低時，更換冷水機組較為經(jīng)濟，也更為節(jié)能。性能系數(shù)具體要求可參照相關(guān)標準，當單獨以此項作為更換依據(jù)時，應(yīng)進行經(jīng)濟分析比較。

（3）故障率。機組的故障率應(yīng)分等級，對于一些現(xiàn)場運行人員可以自行排除或解決的小故障，可不必統(tǒng)計，頻繁的故障不僅加劇運營人員的工作量，而且會影響系統(tǒng)的正常運行。故障率高低可通過比較和運營人員的反饋進行判定。

（4）出水溫度和供回水溫差。機組的出水溫度不穩(wěn)定或者無法達到設(shè)定值，說明系統(tǒng)異?；蛘邫C組的自控部件出現(xiàn)問題，影響設(shè)備的正常使用，可作為是否更換的參考指標。

（6）運行振動和噪聲。當機組出現(xiàn)較大幅度的振動時，會加劇系統(tǒng)和設(shè)備的損壞，存在安全隱患，噪聲過大影響運營人員的身體健康。

（7）機組運行時間。一般冷水機組的壽命均在20年以上，當冷水機組運行接近20年時，應(yīng)加強機組的維保工作，并對其進行現(xiàn)狀評估。

參考文獻：

[1]公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范：JGJ 176-2009[S].

[2]采暖通風與空氣調(diào)節(jié)工程檢測技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 260-2011[S].

[3]可再生能源建筑應(yīng)用檢測評價標準：DG/TJ 08-2162-2015[S].

（作者單位：上海建科檢驗有限公司）