廣州深圳中央空調(diào)節(jié)能改造

{dy}章 前    言

1.1 概述

變頻調(diào)速技術(shù)作為一種成熟的節(jié)能手段已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，利用變頻調(diào)速技術(shù)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造、可以大幅度降低電力消耗，減少龐大的電費(fèi)支出。我公司采用全球500強(qiáng)企業(yè)美國(guó)艾默生公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速器對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)、冷凍水泵冷卻水泵的節(jié)電率在30－60％，可大大地降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

2.1中央空調(diào)目前存在的問(wèn)題

中央空調(diào)系統(tǒng)含冷凍泵。根據(jù)季節(jié)變化人為決定水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，啟動(dòng)方式大多為星--三角降壓?jiǎn)?dòng)。工作時(shí)泵一直工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。水泵直接起動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大。

制冷風(fēng)機(jī)一旦工作不會(huì)因室溫變化而降速，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

2.2中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能分析

中央空調(diào)是大型商場(chǎng)、賓館、超市、寫字樓、工廠等許多用電場(chǎng)所里耗電{zd0}的單元，在總電費(fèi)支出中，僅中央空調(diào)就占去了60％左右，因此中央空調(diào)節(jié)電就顯得尤其重要。但節(jié)電不是再生能源，而是提高用電效率，節(jié)電一定要有一個(gè)節(jié)電的空間存在。中央空調(diào)在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)通常是按照當(dāng)?shù)貧v史上氣溫{zg}的天氣來(lái)設(shè)計(jì)，且留有15～20％的余量，也就是說(shuō)即使是在天氣最熱的季節(jié)，空調(diào)也是有余量的（個(gè)別特殊情況例外），這部分余量為設(shè)計(jì)余量。    除此之外，一年當(dāng)中需要開(kāi)空調(diào)的幾個(gè)月當(dāng)中，溫差也很大，如5月份開(kāi)空調(diào)與8月份開(kāi)空調(diào)相比，5月份就有更大的余量，如圖1所示：

    藍(lán)色部分為設(shè)計(jì)余量，紅色部分為季節(jié)變化產(chǎn)生的余量，這部分余量就是節(jié)電空間。 單獨(dú)就{yt}而言，氣溫也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一樣的，如圖2所示：

   紅色部分為時(shí)差溫度變化產(chǎn)生的余量，也是一個(gè)可以節(jié)電的空間。任何一個(gè)系統(tǒng)如果沒(méi)有節(jié)電的空間，再談節(jié)電就沒(méi)有意義，而中央空調(diào)正好存在以上分析的節(jié)電空間，所以說(shuō)中央空調(diào)節(jié)電有很大的空間是wq可能的。    據(jù)qw部門調(diào)查分析，全國(guó)90％以上的中央空調(diào)基本是運(yùn)行在70％的負(fù)荷以下，考慮季節(jié)氣溫變化和時(shí)差變化因素節(jié)電空間就更大。

大部分中央空調(diào)的主機(jī)有自動(dòng)加載和卸載的功能，且主機(jī)有螺桿式、活塞式、離心式等多種機(jī)型，不全是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)其進(jìn)行節(jié)電改造投資大，投資回收期長(zhǎng)，一般不改動(dòng)空調(diào)的主機(jī)。 因此，中央空調(diào)的改造主要把目光集中在了循環(huán)系統(tǒng)上。如果對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電改造，使主機(jī)也能間接節(jié)電，將是一個(gè)很好的節(jié)能方案。事實(shí)證明，通過(guò)對(duì)冷凍泵與冷卻泵的合理化控制，不但循環(huán)系統(tǒng)本身可節(jié)能30～60％，而且可以促進(jìn)主機(jī)間接節(jié)能5～10％。中央空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)系統(tǒng)、冷卻泵與冷凍泵除個(gè)別小型機(jī)型外，大部分為多泵，隨著天氣變化而啟動(dòng)不同數(shù)量的泵，即：氣溫高時(shí)多開(kāi)泵，氣溫低時(shí)少開(kāi)泵，表面上看已經(jīng)采取了節(jié)能手段，但是有些情況是沒(méi)有辦法解決的，例如開(kāi)一臺(tái)泵不夠開(kāi)兩臺(tái)泵浪費(fèi)的問(wèn)題，開(kāi)0.7臺(tái)泵就能滿足的情況, 但只能開(kāi)一臺(tái)泵而造成浪費(fèi)。中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)就是以冷凍水與冷卻水的進(jìn)出水溫度為控制依據(jù)，對(duì)冷凍泵、冷卻泵及送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，使中央空調(diào)系統(tǒng)始終運(yùn)行在{zj0}的狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)電的目的。   

我們知道，離心式水泵及風(fēng)機(jī)流量壓力與軸功率之間存在以下關(guān)系：  

流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比。   

壓力（揚(yáng)程）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。   

軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。   

當(dāng)降低水泵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，流量也同比例下降，但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方迅速下降，它們之間的關(guān)系如下表所示：

頻率Hz  50    45    40    35    30    25    20    15

轉(zhuǎn)速％    100  90    80    70    60    50    40    30

壓力％    100  81    64    49    36    25    16    9

揚(yáng)程％    100  81    64    49    36    25    16    9

流量％    100  90    80    70    60    50    40    30

功率％    100  72.9 51.2 34.3 21.6 12.5 6.4   2.7

節(jié)電率％       0     27.1 48.8 65.7 78.4 87.5 93.6 97.3

舉

例    揚(yáng)程m    150  121.5      96    73.5 54    37.5 24    13.5

       流量m3  2000       1800       1600       1400       1200       1000       800  600

       功率kw  110  80.19      56.32      37.73      23.76      13.75      7.04 2.97

根據(jù)以上規(guī)律，可以得出對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)電改造，可以使系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)合理的狀態(tài)下運(yùn)行達(dá)到節(jié)能的目的。

冷凍水冷卻水系統(tǒng)是按{zd0}冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但實(shí)際賓館的冷負(fù)荷不僅在不同的季節(jié)是變化很大的，而且在同一季節(jié)不同的天氣（晴天和陰雨天）也是變化的，而且在同{yt}的早中晚各個(gè)不同的時(shí)刻也都是在變化之中，未采用變頻以前只能通過(guò)閥門來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡管能減少部分負(fù)荷但仍造成了很大的電能浪費(fèi)，采用變頻后可以根據(jù)冷負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和流量，電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，所消耗的電能大大減少。

我司對(duì)新一佳龍華富通店冷凍水冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地考察，經(jīng)分析我們認(rèn)為可以進(jìn)行變頻改造的設(shè)備如下：

1、冷凍水泵         45kW        3臺(tái)  （兩用一備）

2、冷卻水泵         45kW     3臺(tái)  （兩用一備）

3、制冷風(fēng)機(jī)     3.7KW—5.5KW    32臺(tái)

變頻節(jié)電改造后的用電情況

運(yùn)行頻率      30Hz       35Hz       40Hz       43Hz

節(jié)電率    78% 65% 49% 36%

節(jié)電率=1-(f/50)33     f為運(yùn)行頻率

盡管調(diào)節(jié)閥門后也能節(jié)省部分能量，但通過(guò)變頻調(diào)節(jié)后能大幅度的節(jié)省電能，這正是變頻器在中國(guó)乃至世界大量采用變頻節(jié)能技術(shù)的原因所在.

采用變頻后變頻器運(yùn)行頻率為40Hz，其節(jié)電率約50％。按保守估計(jì)節(jié)電率為35％

2.3 投資經(jīng)濟(jì)效益分析

1、經(jīng)濟(jì)效益分析

實(shí)際測(cè)試每臺(tái)空調(diào)風(fēng)機(jī)非節(jié)電狀態(tài)下每天的實(shí)際用電量，減去節(jié)電狀態(tài)下的用電量，可以計(jì)算出空調(diào)風(fēng)機(jī)月節(jié)電量。

名稱       實(shí)際工作數(shù)量       平均功率       總功率    節(jié)電率35%

風(fēng)機(jī)       32    3.7KW    118.4KW

水泵       2     45KW     90KW    

合計(jì)                     208.4KW      

月節(jié)電費(fèi)=月節(jié)電量×電費(fèi)單價(jià)

月節(jié)電費(fèi)=208.4度 × 35% × 30天×15小時(shí) × 0.87=28556元

2.4  實(shí)施方案

1、不改變?cè)瓉?lái)的配電系統(tǒng)，不增加原來(lái)配電系統(tǒng)的容量。

2、不改變?cè)瓉?lái)的環(huán)控系統(tǒng)。

3、變頻節(jié)能控制系統(tǒng)采用獨(dú)立的溫度傳感系統(tǒng)與原空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感不發(fā)生關(guān)系。

4、將冷凍水泵的輸入電源線斷開(kāi)后串入變頻控制系統(tǒng)，冷凍水泵控制的溫度取樣點(diǎn)為冷水機(jī)組蒸發(fā)器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度傳感器。

5、將冷卻水泵的輸入電源線斷開(kāi)后串入變頻控制系統(tǒng)，冷卻水泵控制的溫度取樣點(diǎn)為冷水機(jī)組冷凝器的入水和出水溫度，在集水管上裝溫度傳感器。

6、將制冷風(fēng)機(jī)的輸入電源線斷開(kāi)后串入變頻控制系統(tǒng)，在風(fēng)機(jī)入風(fēng)口安裝溫度傳感器；

7、有變頻和工頻切換功能。

8、控制系統(tǒng)根據(jù)溫度變化,自動(dòng)改變泵/風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度。

改造后的系統(tǒng)不改變?cè)瓉?lái)現(xiàn)有系統(tǒng)，與原來(lái)現(xiàn)有系統(tǒng)兼容并能方便的實(shí)現(xiàn)切換。這是一個(gè)綜合的空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)綜合節(jié)能控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)綜合節(jié)能的目的?？煞奖愕脑O(shè)定溫度，系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量目前的溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較運(yùn)算，采用模糊控制技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速，對(duì)溫度進(jìn)行jq的調(diào)節(jié)，達(dá)到保持恒溫的目的。本系統(tǒng)采用國(guó)際上{zxj}的高速DSP控制技術(shù)，將美國(guó)巨型跨國(guó)集團(tuán)艾默生公司的{zy1}控制技術(shù)與閉環(huán)溫度節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行wm結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行，是一個(gè)高集成、高可靠、節(jié)能效率極高的空調(diào)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，它具有極高的運(yùn)算速度，并采用智能控制技術(shù)，在每一個(gè)運(yùn)行的頻率點(diǎn)尋找{zj0}的節(jié)能曲線進(jìn)行運(yùn)行，其杰出的性能和極高的節(jié)能效率超出了現(xiàn)行所有的同類系統(tǒng)。真正的智能化無(wú)人值守系統(tǒng)，系統(tǒng)可設(shè)置為自動(dòng)開(kāi)/關(guān)機(jī)。

完善的參數(shù)監(jiān)視功能，可方便的監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行頻率、設(shè)定溫度、實(shí)際溫度(集中式風(fēng)機(jī)水泵變頻器 )、故障信息等。