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1、冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 1 页 共 7 页冷却水输送系数（冷却水输送系数（WTFcwWTFcw）的获取方法及其）的获取方法及其在节能诊断中的应用在节能诊断中的应用清华大学 建筑技术科学系 刘阿祺，王鑫，魏庆芃摘要摘要：随着建筑能耗占社会终端能耗比例的日益升高，建筑节能工作的到了越来越多的关 注。开展节能诊断对于分析建筑能耗水平、提出改造意见并最终实现能耗降低具有十分重要 的意义。清华大学建筑技术科学系在多年的实测诊断工作基础上提出了“基于指标体系的节 能诊断方法”，在该体系中，冷却水输送系数（WTFcw）是一个最基本的指标数值，该指标反 映的是冷却水系统
2、的经济运行情况。本文重点介绍了计算冷却水输送系数（WTFcw）的获取 途径以及从指标数值到实际问题的分析方法，并给出了近三年来的实测结果分析，从中反映 出应用指标体系进行节能诊断的分析方法。 关键词：关键词：冷却水输送系数（WTFcw），指标体系，获取方法，节能诊断1 背景背景1.1 建筑能耗与大型公共建筑节能诊断建筑能耗与大型公共建筑节能诊断建筑物运行所消耗的能源，即建筑照明、采暖、空调及建筑物内部其它设备的用能。 目前，我国建筑能耗所占社会商品能源总消费量的比例从 1978 年的 10%上升到 25%左右。 而根据发达国家的经验，随着我国城市化进程不断推进，建筑能耗的比例将继续增加，并 最
3、终达到 35%左右。当前，建立节约型社会已成为我国的基本国策之一，建筑节能工作得 到了前所未有的重视。 采用中央空调系统的“大型公共建筑” ，按建筑面积计算，仅为城镇建筑总量的 2- 3%，但其除采暖外的运行能耗却为我国城镇建筑能耗总量的 10-12%，具有巨大的节能潜 力。从 1996 年起，清华大学建筑技术科学系对北京、上海、深圳等地的 70 余座大型公共 建筑开展了节能诊断与改造工作，所涉及的建筑类型包括综合写字楼，星级宾馆、商场以 及政府机构办公楼等，积累了大量的数据和丰富的经验。1.2 空调系统经济运行评价指标体系空调系统经济运行评价指标体系“基于指标体系的节能诊断方法”是在多年来的
4、节能诊断工作实践中总结形成的，该 方法用一系列的指标数值代替原有的设备性能参数（如冷机 COP、水泵效率、风机效率等） ，作为评价建筑物空调系统运行经济性的判断标准。该体系的结构图如图 1-1 所示。冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 2 页 共 7 页单位面积空调能耗 （ECA）单位面积耗冷量 （CCA）空调系统能效比 （EERs）空调末端能效比 （EERt）制冷系统能效比 （EERr）冷水机组运行效率 （COP）冷却水输送系数 （WTFcw）冷冻水输送系数 （WTFchw）图 1-1 空调系统经济运行评价指标体系结构本文所关注的指标为冷却水输送系数冷却水输送系数
5、(WTFcw)。2 冷却水输送系数的定义以及数据获取方法冷却水输送系数的定义以及数据获取方法2.1 冷却水输送系数的定义及分类冷却水输送系数的定义及分类冷却水输送系数（冷却水输送系数（water transport factor of condensate water system, WTFcw） ，为冷却 水输送热量与冷却水泵电耗之比，用于评价冷却水泵能耗的高低。用公式表示如下：cpc NQWTFc 1式中： 冷却水输送系数；WTFc冷却水输送的热量（瞬态单位为 kW，累计单位为 kWh） ；cQ冷却水泵的电耗（瞬态单位为 kW，累计单位为 kWh） 。cpNWTFcw 在实际应用中，主要有
6、瞬时值和累计平均值两种形式。 瞬时值：是指在特定工况点的 WTFcw 数值。 累计平均值：是指一段时间内 WTFcw 的平均值，根据选取时间的不同又可分为 日平均值、制冷季平均值和全年平均值三类，如果建筑物的冷却水系统只在制冷 季运行，则后两种指标值相同。 两类数据的使用条件和用途有所不同。瞬时值的获取相对比较容易，只需简单的现场 实测就可计算得出。在没有条件获取累计平均值时，只能通过瞬时值的测算进行分析。瞬 时值能够反映出系统在当前工况下的运行状况，瞬时值的逐时变化能够为我们研究系统在 部分负荷下的运行特性提供依据。 累计平均值需要对一定时间内的运行数据进行统计计算得出。分项计量系统的应用使
7、冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 3 页 共 7 页得数据统计过程大大简化。全年累计平均值体现的是系统在全年变工况下的运行特性，能 够全面反映系统运行的好坏，在实际诊断中被广泛采用。2.2 WTFcw 指标值的获取方法指标值的获取方法1)瞬时值的获取方法瞬时值的获取方法瞬时值是通过现场实测数据计算得出的，和的单位都为 kW。cQcpN冷却水输送热量cQ的计算公公式如下：cQ3600)(inoutp cttGcQ2式中：水的密度，；33/101mkg水的比热，；pc)/(2 . 4CkgkJ 待测参数如表 2-1 所示。表 2-1 计算所需测试物理量cQ编号物理量符
8、号单位测点位置测量仪器1冷却水流量Ghm /3冷却水总管超声波流量计2冷却水进出口温度outintt ,冷却水进出口水管温度自计议冷却水泵电耗cpN在配电柜中找到冷却水泵支路，用电功率计分别测量每一相的功率和功率因数，iWi用下面的公式计算可得。 31iiicpWN232)累计值的获取方法累计值的获取方法 分项计量系统不仅包括对各项电耗数据的采集记录，同时也包括冷量的测量记录。在 此基础上，WTFcw 的计算公式如下。冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 4 页 共 7 页cpchiller WWQWTFcw24式中：耗冷量，；QkWh冷机电耗，；chillerWkW
9、h冷却水泵电耗，；cpWkWh3 通过指标数值分析实际问题的方法通过指标数值分析实际问题的方法在实际的节能诊断工作中，首先进行建筑能耗拆分和冷量计算，计算出各个指标数值， 当指标数值出现异常时（低于标准值） ，需要对影响指标的因素进行分析，进而找出问题。 对于冷却水输送系数（WTFcw）异常的分析流程如下：冷冷却却水水输输送送系系数数（WTFc）冷冷却却水水供供回回水水温温差差冷冷却却水水泵泵扬扬程程冷冷却却水水泵泵效效率率冷冷却却水水输输送送系系数数（WTFc）冷冷却却水水供供回回水水温温差差冷冷却却水水泵泵扬扬程程冷冷却却水水泵泵效效率率针对 WTFcw 下层的三个指标，可能出现的问题如下
10、。 1)冷却水供回温差过小冷却水供回温差过小 【现象说明】 在空调系统的设计中，冷却水供回温差一般为 5，但由于实际流量偏大，导致供回 水温差过小。 【判断方法】 根据运行记录或一段时间内的测量结果，判断温差是否偏小。 【经典问题】 冷却水定流量运行，在部分负荷下会出现小温差的现象； 水泵选型过大，工作点右偏，导致流量偏大； 冷机旁通，一机对两泵，导致小温差工况运行； 水力调节不匀，或者部分末端旁通，造成小温差工况运行。 2)冷却水泵扬程过高冷却水泵扬程过高 【现象说明】 冷却水回路存在不合理的阻力部件，导致冷却水泵扬程偏大。 【判断方法】 定流量运行的冷却水泵，正常情况下扬程为 30m 左右
11、，当超出此数值时，应该检查冷 却水环路压降。 【典型问题】 过滤器清洗工作不够，压降过大； 阀门调节失灵，管路中的阀门常年处于半开或开度很小的状态；冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 5 页 共 7 页水泵选型过大后为防止烧泵，关闭阀门，调整水泵工作点。 3)冷却水泵效率低冷却水泵效率低 【现象描述】 水泵的额定效率一般在 70%以上，实测中很多水泵的效率小于 50%。 【判断方法】 实测水泵流量、扬程和功率，计算水泵效率。 【典型问题】 水泵选型过大，工作点偏离，导致效率降低。4 实测结果及分析实测结果及分析下面分别就累计平均值和瞬时值给出近三年来节能诊断的实测结
12、果，并给出依据上述 方法分析问题的案例。4.1 累计平均值实测结果累计平均值实测结果图 4-1 所示为 7 座建筑空调系统 WTFcw 的累计平均值。1 17 7. .2 28 82 23 3. .9 92 22 24 4. .9 95 52 25 5. .4 40 02 25 5. .5 55 53 31 1. .8 80 06 66 6. .2 20 00 0. .0 01 10 0. .0 02 20 0. .0 03 30 0. .0 04 40 0. .0 05 50 0. .0 06 60 0. .0 07 70 0. .0 0A AB BC CD DE EF FG G图 4-1
13、不同建筑 WTFcw 累计平均值对比7 座建筑的诊断时间都是 2007 年，其中建筑 A-E 都安装了分项计量系统，但由于安 装时间不长，指标数值是结合计量数据与运行记录共同计算得出的。E、F 两座楼没有分项 计量，指标数值完全依照运行记录计算得出。 建筑 G 的指标数值明显高于其他建筑，建筑 A 的指标偏低，小于 20，其余建筑的指 标在 20-35 之间，平均值为 24.96。冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊断中的应用第 6 页 共 7 页4.2 瞬时值实测结果瞬时值实测结果在 2005 和 2006 年的节能诊断工作中，指标体系尚未提出，所以在诊断报告中并未计 算各指标
14、数值。图 4-2 所示为根据实测数据计算出的 WTFcw 的瞬时值。其中 H、I、J 是 2005 年的测试结果，其余为 2006 年的测试结果。2 24 4. .9 90 02 24 4. .6 65 52 27 7. .1 14 43 30 0. .1 17 72 29 9. .6 68 81 19 9. .9 96 61 17 7. .7 73 32 20 0. .9 98 82 21 1. .3 33 33 30 0. .9 94 41 10 0. .0 00 03 35 5. .2 23 31 18 8. .9 91 10 0. .0 05 5. .0 01 10 0. .0 01
15、15 5. .0 02 20 0. .0 02 25 5. .0 03 30 0. .0 03 35 5. .0 04 40 0. .0 0H HI IJ JK KL LM MN NO OP PQ QR RS ST T图 4-2 不同建筑 WTFcw 瞬时值对比可见，不同建筑的 WTFcw 数值差异较大。除建筑 S 的指标较低，其余多数建筑的指 标数值位于 18-36 之间，平均值为 24.99。4.3 应用指标分析问题应用指标分析问题目前新版的空气调节系统经济运行标准给出，用于全年累计工况的评价，该指标的限值为 25；用于典型工况的评价，该指标的限值为 30。可见，在LVWTFcwLVWTF
16、cw2007 年诊断的 7 座建筑中，有 3 座未达到标准；而 05 和 06 年的诊断建筑中，只有 3 座建 筑达到了该标准。可见，实际空调系统中，WTFcw 指标数值普遍偏低。 如前所述，影响 WTFcw 指标高低的因素有三个，分别是：冷却水泵的效率，冷却水 供回温差和水泵的扬程。 建筑 S（图 4-2）的 WTFcw 指标只有 10，远低于参考值 35。测试中发现，主要原因 是水泵工作点右偏严重，在一典型日的测试结果中，两台冷却水泵的效率分别只有 39.4% 和 37.4%，而水泵的额定效率为 68%。同时，统计 2005 年的全年运行记录，发现冷却水的 供回温差平均为 3.67。所以，水泵效率低和“大流量、小温差”现象是导致 WTFcw 指标 低的主要原因。 建筑 A（图 4-1）在 2007 测试的 7 座建筑中 WTFcw 指标最低，诊断中同样针对三个因 素分别进行问题排查。测试中发现三台冷却水泵的效率都在 68%以上，可见效率不是问题冷却水输送系数（WFTcw）的获取方法及其在节能诊
