甘靈麗 王 曦 吳銀萍

（四川省建筑設計研究院有限公司 成都 610000）

0 引言

為加強藥品經(jīng)營質(zhì)量管理，規(guī)范藥品經(jīng)營行為，保障人體用藥安全、有效，《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范》[1]要求企業(yè)應當在藥品采購、儲存、銷售、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)采取有效的質(zhì)量控制措施，對于冷藏冷凍藥品應配置與其經(jīng)營規(guī)模和品種相適應的冷庫?！吨腥A人民共和國藥典》[2]規(guī)定：冷庫溫度應達到2～10℃；陰涼庫溫度要求不超過20℃；常溫庫溫度要求保持在0～30℃；各庫房相對濕度應保持在45～75%之間?？照{(diào)系統(tǒng)作為陰涼庫藥品儲藏的保證，其好壞直接影響到藥品的藥效，極其重要，本文對某生物醫(yī)藥陰涼庫空調(diào)系統(tǒng)進行檢測并對檢測數(shù)據(jù)進行分析，找出了該空調(diào)系統(tǒng)存在的原因，并提出整改意見，根據(jù)整改建議對更換水泵后節(jié)能率進行了預測，得出了更換現(xiàn)有水泵可取得明顯的節(jié)能效果。

1 建筑及空調(diào)系統(tǒng)概況

某生物醫(yī)藥陰涼庫總建筑面積為13778m2，地下1 層，地上2 層，地下一層為消防水池和消防水泵房；地上一層為陰涼庫、辦公室、值班室、設備用房，地上二層為常溫庫和設備用房。陰涼庫空調(diào)系統(tǒng)采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，主要設備及參數(shù)如表1所示。

表1 陰涼庫空調(diào)系統(tǒng)主要設備及參數(shù)Table 1 Main equipment and parameters of air conditioning system in shady warehouse

冷凍水系統(tǒng)采用主機側(cè)定流量、負荷側(cè)變流量一次泵系統(tǒng)，供回水干管之間設自力式壓差旁通裝置；空調(diào)末端采用組合式空氣處理機組，新風比可調(diào)。系統(tǒng)原理圖如圖1所示，陰涼庫目前投入使用的面積約占陰涼庫總面積的1/3，冷源系統(tǒng)運行1臺蒸發(fā)冷凝式螺桿冷水機組，冷凍水泵2 臺并聯(lián)運行，末端僅運行投入使用區(qū)域的1 臺組合式空氣處理機組（一次回風運行）。

圖1 系統(tǒng)原理圖Fig.1 System diagram

根據(jù)業(yè)主反饋及現(xiàn)場勘踏結(jié)果，此生物醫(yī)藥陰涼庫空調(diào)系統(tǒng)存在冷水機組運行不穩(wěn)定（頻繁啟停機），空調(diào)區(qū)域個別時間達不到設計溫度、運行費用高等問題。

2 空調(diào)系統(tǒng)檢測及分析

根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)情況對冷水機組性能、冷凍水系統(tǒng)、組合式空氣處理機組及室內(nèi)外環(huán)境進行檢測，由于檢測期間冷水機組周期性啟停機，各主要參數(shù)均成周期性變化，各周期參數(shù)變化相似，為便于研究下文抽取一個半典型周期（從主機準備啟動—加載—能量保持—卸載—停止—主機準備啟動—加載—能量保持）進行分析。

2.1 冷水機組性能檢測及分析

冷水機組的制冷性能系數(shù)COP 計算公式：

式中：COP為機組的平均制冷性能系數(shù)；Q為檢測期間機組的平均制冷量，kW；N為檢測期間機組的平均輸入功率，kW。

式中：V為機組用戶側(cè)平均流量，m3/h；Δtw為機組用戶側(cè)進出口水溫差，℃；ρ為水平均密度，kg/m3；c為水平均定壓比熱，kJ/(kg·℃)。

將水流量、供回水溫差、冷水機組輸入功率帶入計算公式可以得出表2。

表2 冷水機組性能Table 2 Performance of water chiller

由表2 可以看出，冷水機組運行平均COP 僅為3.7，遠遠低于額定COP5.83，機組運行能效低。

2.2 冷凍水系統(tǒng)檢測及分析

從圖2 可以看出，水系統(tǒng)回水溫度在7℃～13℃范圍內(nèi)，平均回水溫度9.9℃，最小回水溫度達到7.6℃。供水溫度在6.0℃～12.7℃范圍內(nèi)，平均供水溫度8.6℃，供回水溫差在0℃～1.5℃范圍內(nèi)，平均供回水溫差為1.3℃，供回水溫差值嚴重偏離設計的5℃供回水溫差值，反映出冷凍水系統(tǒng)存在嚴重的大流量小溫差現(xiàn)象。

圖2 冷水機組進出水溫度變化曲線Fig.2 Temperature change curve of inlet and outlet water of water chiller

同時從圖中還可以看出冷水機組啟停機頻繁（空白段為機組停機時段），停機時長大于開機時長，當供回水溫度過低時冷水機組停機，由于冷水機組停機時水泵仍在運行，室內(nèi)側(cè)仍有負荷，水系統(tǒng)的供回水與末端空氣處理機組進行熱交換后溫度不斷上升，上升至一定值冷水機組再次開機，此時供回水溫度均較高，均在12℃以上。初步判定可能原因是末端負荷較小，導致機組運行時供回水溫度不斷下降，造成周期性停機。

現(xiàn)場檢測期間，不管冷機是否停機，水泵均處于運行狀態(tài)。從表3 可以看出水泵流量遠遠小于額定流量，均在額定流量33%以下，揚程均遠遠大于額定揚程，大于額定揚程43.5%以上。水泵流量揚程偏離額定工況較多，電機效率偏低，水泵選型與系統(tǒng)不匹配。從表4 可以看出水系統(tǒng)流入末端的平均水流量占總干管平均水流量的5.6%，大部分冷凍水通過旁通管進入回水干管，末端需求太小。

表3 水泵與水流量檢測結(jié)果Table 3 Test results of water pump and water flow

表4 系統(tǒng)旁通水流量檢測結(jié)果Table 4 Test results of bypass flow of water system

2.3 組合式空氣處理機組檢測及分析

組合式空氣處理機組檢測期間一次回風運行，風壓正常。檢測結(jié)果如圖3所示。

圖3 空氣處理機組與冷水機組進出水溫度變化趨勢對比Fig.3 Temperature change curve of inlet and outlet water of water chiller and AHU

從圖3 可以看出，空氣處理機組的進水溫度隨著冷水機組的啟停機時間呈周期變化，因為冷水機組出水需要經(jīng)過管網(wǎng)最終到達末端空氣處理機組，使得空氣處理機組進水溫度變化相對于冷水機組出水溫度變化存在時間上的滯后?？諝馓幚頇C組進水溫度在7.1℃～11.5℃之間，出水溫度均在19℃以上，與設計供回水溫度7/12℃相差甚遠，特別是出水溫度遠遠高于設計工況，空氣處理機組的進出水溫差為8.5～12.3℃，與設計供回水溫差5℃也相差甚遠，以上數(shù)據(jù)可以得出空氣處理機組的進水量遠遠不滿足末端負荷的水量需求，導致回水溫度升高。

2.4 室內(nèi)外環(huán)境檢測結(jié)果及分析

對投入使用的空調(diào)區(qū)域平均分成3 個區(qū)進行檢測，檢測結(jié)果如表5所示。

從表5 可以看出，室內(nèi)溫度濕度基本滿足陰涼庫的要求，個別區(qū)域個別時間溫度超過運行要求溫度20℃。結(jié)合2.3 節(jié)得出末端設備的供水量不滿足室內(nèi)負荷的需求，最終致使陰涼庫溫度超過要求溫度。

表5 陰涼庫空調(diào)區(qū)域室內(nèi)溫濕度檢測結(jié)果Table 5 Test results of temperature and humidity in air conditioning area of shady warehouse

3 診斷結(jié)果及建議

通過對冷水機組性能和冷凍水系統(tǒng)的檢測分析表明末端負荷較小，需求水流量較小。而對組合式空氣處理機組及室內(nèi)外環(huán)境的檢測分析表明流入末端的水流量不滿足末端負荷需求，與對冷水機組性能和冷凍水系統(tǒng)的檢測分析結(jié)果剛好相反。造成以上矛盾的結(jié)果是自力式壓差旁通裝置設定值有誤，讓本該進入末端的水流量流入了回水干管。這不僅使大量的低溫供水經(jīng)過旁通后與末端回水混合進入回水干管，大大地降低了機組回水溫度，造成了冷水機組頻繁停機；也使得末端需求得不到滿足，室內(nèi)溫度濕度達到要求。同時，檢測分析還得出此生物醫(yī)藥陰涼庫空調(diào)系統(tǒng)存在大流量小溫差，冷機效率偏低，水泵選型與系統(tǒng)不匹配的情況。

為了保證陰涼庫在使用時溫度能達到設計要求值，建議業(yè)主及管理單位根據(jù)目前系統(tǒng)管道具體阻力重新設定自力式壓差旁通壓差值。為了能使空調(diào)系統(tǒng)設備能在較高效率下運行，建議更換冷凍水泵并設置冷凍水泵變頻器。

4 改造節(jié)能分析

據(jù)業(yè)主反饋，現(xiàn)場重新調(diào)整自力式壓差旁通壓差值后，陰涼庫溫度濕度均能達到要求。

由于系統(tǒng)整體改造費用較高，業(yè)主較難接受，考慮不更換冷水機組，僅更換現(xiàn)有水泵，使更換后的水泵參數(shù)與冷機及系統(tǒng)相匹配，更換后的水泵流量額定流量110m3/h，揚程16mH2O；額定功率7.5kW，變頻。在與測試相同的流量運行條件下，水泵在允許的最低頻率下運行（按30Hz），此時水泵的功率僅約為額定功率的22%（即約為1.65kW），與現(xiàn)有水泵耗功率相比，節(jié)能70%以上，節(jié)能效果相當明顯。

5 設計調(diào)試中的幾點思考

（1）陰涼庫在投入運行前期，投入使用面積較少，整個空調(diào)系統(tǒng)處于部分負荷甚至極低負荷運行，容易造成冷機大馬拉小車、頻繁啟停機的情況。因此在設計階段，應充分考慮設備配置和能效等。

（2）水泵應與主機及系統(tǒng)相匹配，應采用變頻水泵以適應系統(tǒng)變流量運行且達到節(jié)能效果。

（3）由于種種原因，現(xiàn)場設備及管道阻力等和設計參數(shù)有所差異，現(xiàn)場各設備應根據(jù)安裝完成后的具體情況調(diào)整各自設備參數(shù)，即各設備同時同步進行系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試。

（4）此空調(diào)系統(tǒng)的自力式壓差旁通裝置作為一個小部件，卻影響了整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，因此在設計和調(diào)試時，任何小部件都不容忽視。