| 中央空調系統變頻節能改造 |
| 來源：本站 發布日期：2017-01-04 點擊次數：3663 |
摘要 為切實抓好企業的降耗增效工作，對現有中央空調系統進行變頻調速節能改造勢在必行。關鍵詞：中央空調系統，節能改造，水泵，溫差控制，變頻調速 一、 現有重要空調系統存在節能改造潛力 隨著人民生活水平的不斷提高，中央空調系統在高、中檔寫字樓、星級酒店、商場、醫院、工廠中得到廣泛應用，但現有系統由于早期科技水平的限制，普遍存在浪費能源現象，主要表現在冷（熱）水循環系統、冷卻水循環系統、冷卻塔風機系統等設備的容量大多是按照建筑物最大制冷（熱）負荷選定的，且再留有充足余量。在現有大部分沒有使用工作負荷自動調節裝置的控制系統中，無論季節、晝夜和用戶負荷怎樣變化，各電機都長期固定在工頻狀態下全速運行，能量的浪費是顯而易見的。近年來由于電價的不斷上漲，造成中央空調系統運行費用急劇上升，致使它在整個企業運營成本費用中占據越來越大的比例，加之目前各生產、服務業競爭激烈，多數企業利潤空間不夠理想。為響應國家建立節能性社會號召，為切實抓好企業的降耗增效工作，對現有中央空調系統進行變頻調速節能改造勢在必行。 二、電機變頻調速技術性能為現有中央空調系統節能改造創造了良好條件 近10年來，隨著大規模集成電路和計算技術的迅猛發展、大功率晶體管技術發展迅速，交流電機的變頻調速技術已日趨完善。由于關鍵配件（專用集成電路，大功率晶體管等）生產工藝的不斷提高，加之國內生產企業紛紛看好這一產業，電氣傳動技術正經歷著一場歷時革命，即交流調速取代直流調速、計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢，造成電機用變頻器功能越發完善，價格日趨合理，可靠性更高。據了解目前已經可以做到全套改造費用只需要一年左右就可以通過節約的電費收回投資，技術改造的經濟效益非?？捎^。 三、中央空調系統的基本構成 我單位中央空調系統主要由三大部分組成：制冷（熱）系統、冷卻水循環系統、冷（熱）水循環系統。
（1） 制冷（熱）系統 制冷（熱）系統是中央空調的心臟，夏季由65萬大卡LG溴化鋰制冷機產生7~12°C的冷水。冬季利用蒸汽通過熱交換器產生50~65°C熱水。（2） 冷卻水循環系統（僅夏季使用） 由冷卻水泵（二臺18.5kw，用一備以一）、冷卻水塔、冷卻塔風機（5.5kw）和冷卻水管道組成。其作用是利用冷卻水泵加壓，將冷卻水送到LG溴化鋰制冷機里不斷循環，帶走溴化鋰制冷機（機械運動及內部熱交換產生的熱量）釋放的熱量，到冷卻水塔降低水溫后送回溴化鋰制冷機。 （3） 冷（熱）水循環系統（夏季、冬季均使用） 由冷（熱）水泵（二臺15kw，用一備一）、冷（熱）水管道、室內風機盤管組成，從制冷（熱）系統產生的7~12°C的冷水（50~65°C熱水），由冷（熱）水泵加壓，輸送到各風機盤管，通過風機盤管里銅管、鋁片和各房間進行熱量交換。 
四、變頻調速節能裝置的節能原理 現有中央空調系統的冷卻水泵、冷（熱）水泵的功率是根據空調滿負荷工作設計的，也就是說只有在夏季最熱時（或冬季最冷時）并且全部風機盤管運行在告訴檔的狀態下，冷卻水泵、冷（熱）水泵才是運行在高效能的狀態下的，否則都是在不經濟浪費電能的狀態下運行的，星級酒店為了保證客人的舒適度，往往在夏季不太熱（或冬季不太冷）就開始運行中央空調系統，因此冷卻水泵、冷（熱）水泵運行在高效能的狀態下的情況很少，經實際測算，連10%的時間都不到，其余90%以上的時間運行效率在40%到100%之間波動，因此可以再滿足中央空調系統運行需要的前提下適當降低水泵的流量。由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）×H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與 轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時電機軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電功率為18.5kw，當轉速下降到原轉速的85%時，其耗電量下降到原來85%的立方為61.4%，實際運行功率為18.5kw×61.4%-11.36kw，省電38.6%；當轉速下降到原轉速的70%時，其耗電量下降到原來的34.3%，實際運行功率為18.5kw×34.3%=6.35kw，省電65.7%。 假如能夠讓冷卻水泵、冷（熱）水泵根據上述波動情況進入變頻降速運行狀態，就能達到既滿足中央空調系統運行需要，又能明顯降低電能消耗的目的。 五、系統的具體改造方案 5.1具體改造范圍分析 針對以上理論分析，可以對冷（熱）水循環水泵（15kw，夏季、冬季均使用）、冷卻水循環水泵（18.5kw，僅夏季使用）、冷卻塔風機（5.5kw，僅夏季使用）進行變頻調速節電改造達到降低電能消耗增加企業效益的目的。 冷（熱）循環水泵（15kw）由于夏季、冬季均使用，每年實際工作時間在7個月左右，預計1.5年左右就可收回投資，冷卻水循環水泵（18.5kw）僅夏季使用，每年實際工作時間在3.5個月左右，預計2.5年左右就可收回投資?？紤]到降低投資風險，積累改造經驗，計劃于2006年夏季開始時將冷（熱）循環水泵變頻調速節電改造實施完畢投入使用，若效果良好再于2007年夏季進行冷卻水循環水泵的變頻調速節電改造工作。 考慮到冷卻塔風機功率只有5.5kw，僅夏季使用，而且受控于LG溴化鋰制冷機可以自動根據運行需要運行和停止，再進行變頻調速改造節能效果有限，因此暫時不進行變頻調速節電改造。 5.2變頻調速改造控制方式分析
（1）變頻調速控制要點 中央空調系統的冷卻水、冷(熱)水進出口溫差的大小反映了制冷（熱）系統內部熱交換量的大小，通過高精度的鉑熱電阻溫度傳感器檢測冷卻水、冷（熱）水進出口溫度，求出溫差信號大小，并實時運算出主機內部的熱交換量和應配置的冷卻水、冷（熱）水流量，從而自動跟蹤主機熱負荷的大小，實時按比例調節冷卻水、冷（熱）水流量以匹配主機的運行。（2）變頻調速設計要點 LG溴化鋰制冷機冷卻水進、出口最高溫度：32°C~37°C。 LG溴化鋰制冷機冷水進、出口最高溫度：12°C~7°C。 冬季熱交換器供暖進、出口溫度一般為：55°C~60°C。 以上溫差一般為5°C左右，屬于微溫差控制，進、出口溫差的大小反映了主機內部熱量交換的大小，也就是實時制冷（夏季）或制熱（冬季）量的大小。通過熱交換公式，計算出對應需求的冷卻水、冷水流量或供暖水量，從而使微溫差信號控制變頻器改變冷卻水、冷（熱）水泵流量時遵循溫差在5°C以內熱交換平衡這一原則，滿足主機對熱量的交換平衡及熱交換速度的要求，再這一主要標準條件下，實時判斷主機工作負荷，按比例調配冷卻水泵、冷（熱）水泵的節電運行模式。 除上述主要標準條件外，同時要兼顧冷卻水泵、冷（熱）水泵必須滿足主機規定的安全流量，冷卻水出、入口額定最高溫度，冷水額定最低溫度保護，并現場根據管網特點、冷卻塔相對高度、最高樓層相對高度、主機和冷卻塔使用狀態進行反復調試，以使變頻調速設備運行在最優秀狀態。 該變頻調速改造要解決好的技術關鍵點： a) 微溫差控制的精度； b) 必須確保溫度傳感器反應及時，不能出現穩定惰性、反應滯后現象。 （3）變頻調速改造主要器件： 富士變頻器、溫差控制模塊、放大器、PLC可編程控制器、機械互鎖接觸器、主機聯動控制、數字顯示儀表、各類開關、按鈕、指示燈等。 六、節能改造后節電數據統計分析
（1）冷（熱）水泵循環系統 表1 2006.5-2007.3變頻調速系統節能情況
從2006年5月9日投入使用，到2007年7月31日，共計節約電量5897度，價值電費3713元，節電率高達58.3%，但由于只有夏季使用，每年實際工作時間在3.5個月左右，預計需要一年半收回投資。 （3）由于實際改造效果明顯高于預測值，雖然冷卻塔風機功率一般都較小，節電不如水泵明顯。但風機采取變頻控制能極大地有助于冷卻水恒溫，這對于機組制冷恒溫極為關鍵；且能使機組溶液循環溫度，獲得最大限度的節省燃料。冷卻塔風扇低轉速運行還能大幅度減少漂水，節省水源、延緩水質劣化、減少水霧對周圍的影響。因此擬于2008年對于冷卻塔風機進行變頻調速節電改造，以進一步提高降耗增效工作的效果。 （4）通過以上數據的分析對比，對現有中央空調系統進行變頻調速節能改造效果明顯，而且幾乎不降低空調使用效果（經對最高、中間、最低樓層分別進行的南、北兩個朝向共計6個測試點的室內溫度改造前后對比測量，室內溫度僅僅上升0.5°C左右），僅需不到1.5年就能完全通過節約的電費收回設備投資，以上電費按0.63元/度計算，假如實際電費更高效果就會更好。 七、采用變頻調速節能改造的間接效益 由于變頻器的啟動、停止過程是漸強、漸弱式，能消除電機啟動對電網的沖擊。并可避免電機因過載而引起的故障。由于電機經常處于低速、低負荷運行，電機溫度明顯下降，能大幅度延長電機及水泵、風機的壽命，同時因沒有啟動、停止的沖擊，加上流量的減少，管路承壓及所受沖擊力減小，故對管道、閥門、末端設備也起到了一定的保護作用。另一方面，設備噪音、震動均減小，保護了環境。 八、結束語 目前，對現有中央空調系統節能技術改造具有很好的市場發展空間和投資收益前景，值得廣泛地推廣，它不僅符合國家能源發展戰略，而且也是一項低風險、高回報率的資本投資方向。 |
||||||||||||||||||||||||
| 上一條： 醫院中心供氧系統 |
| 下一條： 關于手術室發展及凈化標準 |
