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、性能系數等指標進行既有建筑冷水機組的更換評價,為相關工程項目的機組評價提供參考和依據。
關鍵詞:冷水機組;更換;評價指標;檢測
改革開放以來,我國市場經濟飛速發(fā)展,暖通空調已經發(fā)展成為生活的必需品,暖通空調設備成為建筑物的一個重要組成部分,冷水機組作為空調系統(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)。設備生產于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。
據運營單位反映,目前冷水機組運行噪音偏大,狀態(tài)參數偏離正常值,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,評估內容包括冷水機組實際性能系數現(xiàn)場檢測和機組運行狀況分析。
冷水機組實際性能系數現(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;
(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、檢測評估結果
3.1冷水機組實際性能系數現(xiàn)場檢測
分別選取1#機組和3#機組進行性能系數現(xiàn)場檢測,檢測方法參考標準《采暖通風與空氣調節(jié)工程檢測技術規(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℃,末端設備部分開啟,僅開啟檢測對象一臺,對應的冷卻泵和冷凍泵開啟,冷卻塔正常開啟。
說明:1、表中檢測數據為檢測時段內有效數據的平均值;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#機組的性能系數檢測結果為4.47,與額定性能系數較為接近。3#機組的性能系數檢測結果為2.76,相對于額定性能系數相差較多,與檢測時該機組負荷率低,進出水溫差小有一定關系。
根據《公共建筑節(jié)能改造技術規(guī)程》JGJ 176-2009[1],本項目類型的冷水機組制冷性能系數小于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,宜進行相應的改造或更換。
3.2制冷能力衰減率
在性能系數現(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)無法達到設定出水溫度的情況
在性能系數現(xiàn)場檢測過程中,兩臺冷水機組均能很快到達設定的出水溫度并保持穩(wěn)定,出水溫度設定在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
經現(xiàn)場檢測,1#機組在負荷率80%的時候A聲級計權噪聲值為72.9 dB(A),3#機組在負荷率50%的時候A聲級計權噪聲值為93.6 dB(A),由于設備無噪聲明示值,以經驗值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
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,結果見表2。
根據《公共建筑節(jié)能改造技術規(guī)程》,本項目類型的冷水機組制冷性能系數小于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較好,較為節(jié)能,2#機組、3#機組實際運行過程中性能系數偏低。
說明:1、上述數據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檢測值為4.47。近兩年來典型時段運行過程中性能系數估算值為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檢測值為2.76,近兩年來典型時段運行過程中性能系數估算值為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)運行的經濟性和安全性,建議進行整體更換。
五、結語
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參數,制冷能力的大幅下降會導致末端能力供冷不足,室內溫度無法達到設計值,由于以前的空調系統(tǒng)會預留10%的制冷余量,建議機組的制冷衰減率應不高于30%。
(2)制冷性能系數
性能系數反映冷水機組的節(jié)能性能,當性能系數較低時,更換冷水機組較為經濟,也更為節(jié)能。性能系數具體要求可參照相關標準,當單獨以此項作為更換依據時,應進行經濟分析比較。
(3)故障率。機組的故障率應分等級,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)能改造技術規(guī)范:JGJ 176-2009[S].
[2]采暖通風與空氣調節(jié)工程檢測技術規(guī)程:JGJ/T 260-2011[S].
[3]可再生能源建筑應用檢測評價標準:DG/TJ 08-2162-2015[S].
(作者單位:上海建科檢驗有限公司)