制冷站能效对标管理简述

中央空调系统常用节能技术
空调系统管理四方面
（1）
需求侧
（末端因需而供）
（2）
输配送
（变流量/变扬程）
（3）
供给侧
（制冷站高效运行）
（4）
运行维护
（防衰减延寿命）
中央空调制冷系统运行节能措施分析
系统分项
采用措施
节能原理
1 新风系统
2
低温除湿 CO2检测
降低低温负荷 合理控制新风
末端控制
3
动态平衡
因需送冷
高效制冷站（机房）
优化制冷站
传统制冷站
低效制冷站
制冷站能效优异
综合能效
SCOP = 7.0
6.0
能效中等
能效及格
5.4 5.0
4.6
4.4
3.5
能效差等：须更新换代
3.0
2.5
超高效®SCOP≧ 6.0 绿色标准SCOP≧ 5.4
节能率43% 节能率37%
更换主机，新建改造
节能标准SCOP≧ 5.0 国家标准SCOP≧ 4.6
二、总体要求 （二）主要目标
“ 到 2030 年，大型公共建筑制冷能效提升 30%， 制冷总体能效水平提升 25%以上，绿色高 效制冷产品市场占有率提高 40%以上，实现年节电 4000 亿千瓦时左右”
关键词解读：
1）制冷能效提升30%，因此，“制冷能效对标”是关键。 2）绿色高效制冷产品市场占有率提高40%以上，指制冷设备的更新换代；
案例二：能效对标诊断4部分
1）制冷站综合能效对标
设计SCOP
4.65
优于国标4.60
运行SCOP
5.11
87%能效寻优值
实测SCOP
3.88
能效衰减24%
诊断结论：制冷站整体节能潜力≥21.9%
2）制冷主机能效对标
名义COP
5.91
优于国标5.80
运行COP
6.15
87%能效寻优值
实测SCOP
5.11
制冷站： 如右图所示，是指包含电制冷机组、水泵和水塔等主要制冷设 备的机房，也称“冷水机房”或者“冰水机房”或者“机房“， 制冷站在中央空调系统的能耗中占比最高。
中央空调系统管理： - 中央空调系统，涉及到6个学科12大类产品，需要具备 强大的综合技术背景和能力。 - 我们调研发现，绝大多数的制冷站实际运行能效远远 低于国家标准，就足以说明这个问题。 - 制冷站当前的这种管理状态，不利于节能降耗，势必 将走向“专业化创新管理模式”。 - “能效对标16条”诠释了“能效管理的完整涵义”
由于D6制冷站连续运行8年多，其能效衰减严重； 经过整体改造能效提升后，其节能率可达≧21.7%
Part 03
制冷站能效衰减分析
节能改造就是消除能效衰减的过程
制冷站能效衰减的主要问题
水塔和主机能效衰减是两个重要因素：
1）污垢在主机冷凝器铜管聚集，导致热阻加大，换热不良，能效COP衰减； 2）污垢在水塔填料表面聚集，导致水成膜性变差，冷却水温度上升。
目录
案例说明，没有能效对标，无法评价制冷站是否真的节能！ 能效对标，是制冷站节能诊断和能效管理的必备工具。 主机能效衰减和水塔能效衰减的因素和解决方案 主机高效之外，配置智能变频和高效水塔是关键
中央空调制冷站简述
中央空调系统： 如右图所示，是指包含电制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷 却水塔和空调末端的供冷系统。
温和 地区
寒冷 地区
夏热 冬冷
夏热 冬暖
CC≦1163
4.00
水离 冷心
1163≦CC≦2110
4.20
式
CC≧2110 (600RT) 4.50
4.10 4.40 4.50
4.10 4.40 4.60
4.20 4.50 4.60
老旧制冷站改造技术路径
美国ASHRAE 2001年9月制冷站评价指标
对标值≤14%
诊断结论：水泵整体节能潜力≥37%
案例二：製冷站能效月曆
2020年7月
2020年6月
2020年5月
目前D6製冷站運行能效整體較差，亟待進行改造提升。
案例二：制冷站的能效衰减
高效製冷站
優化製冷站
普通製冷站
老舊制冷站
低效製冷站
綜合能效 SCOP = 7.0
优良水平
6.0 5.4
中等水平
能效衰减17%
诊断结论：主机能效提升节能潜力≥10%
3）水塔逼近度对标
理论逼近度
2.5°C
湿球27.5°C，50%负载
当前逼近度 4.6°C
降温潜力2.1°C
诊断结论：水塔改造，主机节能潜力≥6.3%。
4）水泵参数对标
冷冻水温差
3.1°C
水泵配置过大
冷却水温差
4.0°C
水泵配置合适
水泵功率占比 22.1%
提升
冷冻水温
全年平均SCOP
国家合格标准 ≥ 4.60
当前值 提升后
5.90 5.90
4.73 4.73
-4.87
-5.36
x1.10 x(1-30%) x1.10 x(1-22%)
3.64 4.60
x 1.06(-2℃) x 1.12(-4℃)
x 1.06 x 1.06
4.08 5.46
清除水垢
清除油膜
设备及技术 1）制冷机组 2）换热器效率 3）水泵和水塔 4）自动控制系统 5）能效监测系统 6）空调系统安装
涉及的学科 制冷专业 化学专业 流体力学专业 计算机专业 互联网专业 暖通空调专业
涉及的产业 压缩机 及换热器 水处理 和润滑油
水塔 和水泵 软件 和硬件 传感器 和云计算 设计 和工程安装
群控管理系统：前期对冷却泵、冷冻泵等设备全部采用变频电机,利用群控管理系统对上述设备进行实时采
集数据和调控,根据长期的跟踪实测,此项管理控制系统可节约10%的循环系统能耗。
空调系统维护：管道内壁和管路上各种闸阀的规范化清洗保养；制冷主机的定期“通炮”作业。 机房精密
空调整定值的调整、气流组织的调整；也包括对冷却塔的清洗保养检修等。
冷却水塔填料换热问题
水塔的填料表面易附着污泥、水垢等，影响换 热。换热效率表征，通常用逼近度= 水塔出水 温度 - 湿球温度。
主机冷凝器铜管换热问题
主机冷凝器铜管壁易附着污泥、水垢等，影 响换热。水垢表征，通常用趋近温度=冷媒 饱和温度 - 冷却水出水温度。
主机能效衰减的主要因素
换热器铜管内侧污泥水垢
13
喷雾塔，全工况
改善换热条件
推荐技术
变频机组
BAS自动控制
变频机组
平衡阀、能量阀
专利技术 1级变频主机
专利技术 专利技术
多选 1种专有技术 5种专有技术 2种专利技术
Part 01 制冷站运行管理现状 能效监测和能效对标至关重要
《绿色高效制冷行动方案》
发改环资〔2019〕1054号
国家发展改革委、工信部、财政部、生态环境部、住房城乡建设部、市场监管总局、国管局 2019年6月13日
回风系统
4
中温Hale Waihona Puke Baidu冷
提升主机能效
输送管道
5
水力平衡
避免冷热不均
冷冻水泵
6
智能变频
功率最低
制冷主机
7
≧1级能效
节能高效主机
冷却水塔
8
布水均衡、除垢
逼近湿球温度
冷却水泵
9
智能变频
功率最低
自控系统
10
联动、随机应变
适应系统变工况
11 主机衰减
12
特种润滑油 物理水处理
清除油膜改善换热 除垢、改善换热
水塔衰减
5.0
4.6
及格水平
4.0
3.5
D6设计能效
4.65 -5.50 平均值5.20
能效不及格：需要更新换代
3.0
2.5
To see
ASHRAE-2001-09.pdf
D6当前能效
3.70 - 4.30 平均值4.00
升级SCOP
= 5.11
节能率
21.7%
当前SCOP
= 4.00
能效衰减原因
1）主机制冷能效衰减； 2）水泵功率占比过高； 3）水塔冷却效果衰减；
节能率32% 节能率26%
留旧主机，局部改造
当前运行SCOP ≈ 3.0-3.5
能效对标诊断流程
案例二：能效监测与对标
2）主机COP=5.13
1）SCOP=3.88 SCOP=3.88
3）水塔逼近度=4.6°C
4）冷冻和冷却水温差 数据精度
案例二：能效监测与对标
制冷站能效月历图
5）水泵功率占比22.1%
抑制主机衰减措施之一：清皆能®极性润滑油
加清皆能®前
100.00% 80.00% 60.00% 40.00% 20.00% 0.00%
时间
主机运行负载 主机实际运行COP
第一次加清皆能®
加清皆能®前
82.3% 5.43
运行负载
主机实际运行COP
第一次加 清皆能®
65.2%
5.79
第二次加 清皆能®
68.6%
6.12
2018-10-21… 2018-10-22… 2018-10-23… 2018-10-25… 2018-10-26… 2018-10-27… 2019-3-15 3:00-…
2019-3-16… 2019-3-18… 2019-4-1 3:00-… 2019-4-2 11:00-… 2019-4-3 14:00-… 2019-5-17 3:00-… 2019-5-18… 2019-5-19… 2019-6-20 3:00-… 2019-6-22… 2019-6-23… 2019-7-13… 2019-7-14… 2019-7-16… 2019-8-21… 2019-8-24… 2019-8-25… 2019-9-23… 2019-9-25… 2019-9-26… 2019-10-15… 2019-10-17… 2019-10-18… 2019-11-4… 2019-11-6… 2019-11-9… 2019-11-14… 2019-11-17… 2019/11/22… 2019-12-8… 2019-12-12… 2019/12/19… 2019-12-24… 2019-12-29… 2019-12-30… 2020-1-3 3:00-… 2020-1-6 3:00-… 2020-1-10… 2020-1-17… 2020-1-23… 2020-1-31… 2020-6-23… 2020-6-25… 2020-6-27… 2020-6-28… 2020-7-13… 2020-7-16… 2020-7-19… 2020-7-21… 2020-7-23… 2020-7-25…
超高效®实现 SCOP≧6.0
综合能效 SCOP =
制冷量 Q总和
W制冷主机+W冷冻水泵+W冷却水泵+W冷却水塔
能效等级——节能改造成绩单
综合能效 能效等级 百分制
2001年09月ASHRAE
SCOP≤4.4 不合格
60分以下
“蓝天杯”高效机房大赛评分参考指标
SCOP≥4.6
SCOP≥5.0
合格型
3.5
3.0
2.5
04 th
05 th
国际领先
※ 达到国家标准，仅为合格水平
01 st
能效现状
螺杆机SCOP≦3.0 离心机SCOP≦3.5
02 nd
国家标准
GB50189-2015 螺杆机SCOP≧4.4 离心机SCOP≧4.6
03 th
国际标准
美国节能指标 SCOP≧5.0
国际先进
绿色建筑标准 SCOP≧5.4
38kW
总功率
814kW
名义设计 SCOP
4.31
国家标准 SCOP
≧ 4.6
制冷站
对标项
当前制冷站SCOP与提升后制冷站SCOP对比
主机能效升级COP
标况运行SCOP
冷却塔
名义 COP 除水垢 除油膜 能效 COP 衰减20% 提升3% 提10% 寻优
水泵水塔
功率占比
运行 SCOP
降低
冷却水温
自控系统
淘汰低效水泵和水塔 制冷综合能效标准，水泵和水塔需更新换代：
1）水塔能效衰减严重的，更换微衰减高效水塔； 2）水泵配置过大/老旧水泵，更换智能变频水泵。
制冷能效对标的工具——在线监测系统
GB19577-2015, 冷水机组能效等级标准
GB19577-2004
3.20 3.40 5.60 6.00 6.30
问题： 这些节能措施很有效，那么制冷站的整体运行能效如何呢？不知道。
制冷站能效等级的国际指标
制冷能效 卓越的机房
高效率 传统指令 优化的机房 运行的机房 旧机房
机房设计需要修正 或存在操作问题
优异、节能
综合能效 SCOP = 7.0
6.0 5.4 5.0
合格
不合格
4.6 4.4 4.0
差等：需要改造或更新
1）趋近温度升高1°C，衰减3%。 2）清除水垢，提升主机COP；
通常可提升5-10%。
换热器铜管外侧油膜污垢
1）衰减率平均3%/年，持续衰减。 2）清除油膜污垢，提升主机COP
通常可提升5-10%。
※ 主机能效提升，恢复到名义COP的90%
冷凝器翅片式铜管 铜管内侧形成水垢
制冷剂液体离开
铜管外侧油膜污垢
节能型
65分-79分
80分-89分
SCOP≥5.4 高效型
90分-95分
SCOP≥6.0 超高效型 95分以上
案例一：能效对标分析诊断
制冷站
主机 制冷量
3516kW
主机 COP
5.90
主机 功率
596kW
冷冻泵 功率
90kW
冷却泵 功率
90kW
诊断结论：制冷站设计SCOP低于国标，能效等级较差；
冷却塔 功率
3.00 3.20 5.30 5.60 5.80
2.50 2.70 4.20 4.70 5.20
2015年新 国标取缔 4级能效 5级能效
GB50189-2015, 公共建筑节能设计标准
表4.2.12 空调系统的电冷源综合制冷性能系数（SCOP）
类型
名义制冷量 CC(kW)
性能系数SCOP（W/W）
案例一：如何评价制冷站是否节能？
当前，中央空调系统的节能改造，日益普及。例如，某数据中心制冷站：
变频式离心机组:
5台功率1000冷吨变频离心式冷水机组。单台变频机 组比单台定频机组，年节约电能为163万千瓦时，节 能率达33%。
板式换热自由冷：
中心部署4台板式换热器，与离心式制冷主机、冷 却塔配套使用。2016年实现板换制冷90天,节约制 冷主机耗电约300万千瓦时。
智能变频
高效水塔
诊断结论：制冷站运行SCOP低于设计SCOP，能效衰减导致；节能潜力25.2%。
能效对标管理的必要性
01
综合能效 对标管理
02
03
Part 02 制冷站能效监测及对标 制冷站运行管理的必要工具
能效监测与能效对标
淘汰低能效机组 制冷能效标准提升，机组需更新换代：
1）保留能效2级以上旧机组，能效恢复至90%； 2）淘汰能效3级以下旧机组，更换变频高效机组；