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摘要：以某五星级酒店冷源系统节能改造工程为例，对磁悬浮离心式冷水机组的应用特点，特别是其替代吸收式制冷机组的经济效果进行研究。采用“相似日比较法”，对比改造前后制冷主机、冷冻站的供冷量和能耗。测试结果显示，通过采用磁悬浮离心式冷水机组替代直燃式溴化锂机组，对冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔进行替换，并增设能效优化控制系统，主机替代的节能率为84.99%，冷冻站整体节能率为76.52%。

关键词：节能；磁悬浮离心式冷水机组；能耗。

引言

磁悬浮离心式冷水机组的核心为磁悬浮离心式压缩机，通过采用磁悬浮轴承，实现压缩机运行过程中，转子不与轴承接触，运行时没有机械摩擦[1-2]，因此具有高能效、低噪音、无油运行等诸多优点[3]，并成功入选《国家重点节能技术推广目录》（第五批）。在酒店[4-5]、商场[6]、医院[7]、办公[8]等多种类型的公共建筑以及轨道交通[9]中得到了广泛的应用。

1 工程概况

1.1 建筑及原空调系统简介

该五星级酒店位于宜兴市，是一家集客房、餐饮、会议、娱乐服务于一体的综合性饭店。酒店原建于2007年，总建筑面积约2.8万平方米。后因发展需要于2018年新建了一栋大楼，功能为客房、餐饮等。新大楼与原酒店大楼内部联通，扩建后的总建筑面积为4.96万平方米。

酒店原先采用直燃式溴化锂机组承担冷热负荷，设备台账如表1所示：

1.2 改造特点及要求

该五星级酒店中央空调系统改造具有以下特点和要求：

1. 酒店扩建时，新建大楼未单独设计冷热源，要求与原大楼共用；

2. 现有直燃式溴化锂机组使用已接近15年，效率低下，且只能满足扩建后整体热负荷需求，而不满足冷负荷需求；

3. 原大楼及新建大楼均为坡屋面，且新大楼屋面设计有平板式太阳能热水系统；酒店地面空间均规划为停车位，因此无法采用风冷热泵机组；

4. 原有冷冻水泵老旧低效，单台均不满足新系统循环要求，需要3台同时运行才能勉强满足，而多台并联的经济性很差；而且冷暖共用，未单独设置采暖泵；

5. 原有冷却水泵老旧低效，存在漏水现象，且无变流量控制系统，无法根据负荷变化自动调节；

6. 原冷却塔填料损坏严重，冷却能力严重不足，且不满足酒店扩建后的冷源散热要求，且无空间新增冷却塔；

7. 原系统各设备均手动开启，使用过程中无法进行调节，自动化程度低。

2 改造方案、实施内容及控制策略

2.1 改造方案

根据扩建后的酒店冷负荷需求，制定如下改造策略：

1. 新增一台高效磁悬浮离心式冷水机组承担整体冷负荷，同时保留原直燃式溴化锂机组作为备用和调峰使用，并承担热负荷；

2. 新增冷冻水泵、冷却水泵，并单独采暖泵；

3. 拆除原逆流式冷却塔，并在其基础上新增横流式冷却塔；

4. 增设中央空调能效优化控制系统，对磁悬浮主机、冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔进行整体节能控制（供暖季对采暖泵进行节能控制），实现冷冻站整体能效最高的目的；系统自动运行，大幅减少系统运行人员工作量。

2.2 实施内容

基于2.1制定的改造策略，确定各设备选型，具体如表2所示：

增设中央空调能效优化控制系统，系统配置如表3所示：

2.2 控制策略

中央空调能效优化控制系统核心控制策略包括：

1. 主机能效优化控制，具体为：1）冷冻水出水温度控制，根据不同运行工况下的空调负荷，对冷冻水出水温度进行合理调节，在负荷较低的时段适当提高冷冻水出水温度设定值，从而在保证空调效果的前提下，实现空调主机节能；2）冷却水进水温度控制，根据主机不同运行工况下冷却效果最优时对应的冷却水进水温度，实时优化冷却塔风机组合，使冷却水水温趋近于最优值；3）负荷分配控制，根据当前负荷情况和主机部分负荷效率特性，选择一种最佳的压缩机运行台数组合，以达到系统的最高效率，使磁悬浮主机始终保持在高效率运行区间。

2. 冷冻水泵变流量控制：温差结合压差控制，同时确保主机流量保护。在同时满足系统最不利点压力要求及主机冷冻水量要求的前提下，根据实际供回水温差与设计供回水温差（本系统为5°C）的偏差值调节水泵转速；

3. 冷冻水泵变流量控制：温差控制，同时确保主机流量保护。在满足磁悬浮主机冷却水量要求的前提下，根据实际供回水温差与设计供回水温差（本系统为5°C）的偏差值调节水泵转速；

4. 采暖泵变流量控制：控制策略类似冷冻水泵变流量控制；

5. 冷却塔智能启停控制：以磁悬浮主机的冷却水进水温度为目标值，根据实际水温与目标水温的偏差调节风机运行台数。

3节能效果分析

采用“相似日比较法”[10]测算节能效益，测试数据如表4所示：

考虑到改造前后消耗能源种类不一致，因此按照电和天然气的热值分析节能效益。天然气热值取值为8500kcal/m3，电热值取值为860kcal/kW·h，计算结果如表5所示：

基于表5的数据计算得出，采用磁悬浮主机替代原直燃式溴化锂机组，单项节能率为84.99%；对冷冻站实施综合节能改造，整体节能率为76.52%。

4 结论与展望

针对酒店扩建，原有制冷机组不满足扩建后制冷需求，同时保留原直燃式溴化锂机组承担扩建后酒店热负荷以及备用冷源的要求，制定了新增磁悬浮离心式冷水机组替代原溴化锂机组，同时对冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔进行全面替换并增设节能控制系统的改造方案。通过测算改造前后单位供冷量的能耗，分析酒店冷源系统改造的节能效益。测试数据显示主机替代节能率为84.99%（按照热值计算），冷源系统节能率高达76.52%（按照热值计算），经济效益显著。该项目的实施，为同类型建筑的节能改造提供了有益的参考，为新建、扩建建筑冷源系统设计提供了一种新思路。

参考文献：

[1] 钱漾漾，魏庆芃，邓杰文，等.磁悬浮变频离心式冷水机组能效实测研究[J].暖通空调，2018，48（4）：120-125.

[2] 陈玉魁. 磁悬浮冷水机组优化运行调节策略节能运行工程案例研究[J].暖通空调，2023，53（2）：171-176.

[3] 沈珂，刘红绍. 尬笑磁悬浮变频离心式冷水机组的研制[J]. 制冷与空调，2014，14（6）：108-111.

[4] 王黛娜，高健.上海某宾馆综合节能改造案例分析[J].暖通空调，2016，46（8）：38-41.

[5] 孙洁. 磁悬浮冷水机组在既有建筑改造中的应用——上海浦东假日酒店案例分析[J]. 暖通空调，2014（E12）：23-26.

[6] 温彩霞，范宜宾，张云峰，等.磁悬浮制冷机在百货商场空调系统中的应用分析[J].上海节能，2020（4）：342-345.

[7] 温彩霞，范宜宾，张云峰，等.磁悬浮制冷机在百货商场空调系统中的应用分析[J].上海节能，2020（4）：342-345.

[8] 朱勇，楼平，张力.杭州某办公楼空调冷热源节能改造[J].建筑热能通风空调，2022（2）：68-70.

[9] 宋洁，郑懿，张万毅.上海地铁某车站空调系统高效制冷机房改造实测分析[J].上海节能，2024（1）：117-123.

[10] GB/T 31349-2014. 节能量测量和验证技术要求 中央空调系统[S].中国标准出版社：2015.