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中央空調水系統節能技術(shù)案例分析
關(guān)于下文總結出中央空調水系統的各項節能率為20.5%～31%，不到三年即可回收節能投資，而且空調系統運行正常，室內溫濕度滿(mǎn)足要求。那么，小編為大家提供中央空調水系統節能技術(shù)案例分析，歡迎大家閱讀瀏覽。
一、冷源改造技術(shù)
對于冷源機房容量選擇大，通過(guò)臺數控制不能滿(mǎn)足安全、高效運行的情況，成熟的改造技術(shù)有：制冷機組變頻控制;水蓄冷;增加低容量機組;擴大空調區域(例如，某政府高校約三萬(wàn)平米的綜合樓的中央空調系統建成后，又將該系統惠及另外三棟共約九百平米的學(xué)員樓)等。以下結合有關(guān)工程討論冷源改造技術(shù)。
(一)制冷機組變頻改造
1、制冷機的性能系數COP現狀
2007年就二十二棟國家政府機構辦公樓和大型公共建筑通過(guò)測試或根據運行記錄計算機組的性能系數COP，其機組的COP普遍低于公共建筑的強制性標準。
案例一A辦公樓安裝了三臺500RT的離心式冷水機組(2001年投入運行)，壓縮機功率340kW。
三臺機組通常只運行一臺，即使在天氣炎熱的情況下，也僅開(kāi)啟兩臺。通過(guò)測試，制冷機組的COP在3.50～4.14之間，低于公共建筑的強制性標準，也低于設計工況的COP。
案例二B酒店的制冷機組為工頻離心式機組(2001年投入運行)，共有4×400USRT的機組，負荷最大時(shí)運行兩臺，機組的設計能效比為5.43。根據2007年10月22～31日對制冷機組運行參數的測試，1#機組的負荷率在41%～76%之間變化，COP值在3.33～4.27之間，低于公建標準。2#機組的負荷率在38%～86%之間變化，其中，在80%～86%的負荷率為10.93%，60%～69%負荷率的概率最大(34.82%)。COP值在2.88～4.62之間，低于公建標準。
2、制冷主機COP節能改造
冷水機組99%以上的時(shí)間運行在部分負荷工況。通過(guò)調節導流葉片開(kāi)度來(lái)調節機組輸出冷量的恒速離心機，最高效率點(diǎn)通常在70%～80%負荷左右，負荷率80%時(shí)對應的COP為5.885，負荷率100%時(shí)對應的COP為5.33，負荷率40%時(shí)COP為5.1，隨著(zhù)負荷降低，單位冷量能耗增加較顯著(zhù)。
變頻運行的制冷機，其最高效率點(diǎn)可以在部分負荷下，如40%～50%負荷左右，50%負荷對應的COP為11.95。機組變頻控制還能提高機組的功率因數，優(yōu)化機組啟動(dòng)性能，避開(kāi)喘振點(diǎn)，提高機組可靠性。
案例三C有限公司的中央空調采用了兩臺650冷噸離心式制冷機組。于2005年8月20日投入使用，冷水機組用于生產(chǎn)車(chē)間空調，24h不間斷運行，負荷穩定，標準出水溫度，夏天兩臺運行，冬天單臺運行。
1#機于2007年9月改造為變頻制冷機組。經(jīng)過(guò)一年多的運行實(shí)踐，無(wú)論是在大負荷運行或是小負荷運行(只要符合變頻條件)，都比工頻機組節能。
根據2007年10月15日10：10～10月16日10：10的測試，兩臺機組負荷率在60%～67%。每天節省1439 kWh，節能率為20.85%。該機組工頻運行的COP為7.03，變頻時(shí)COP為10.05，即機組工頻運行時(shí)的COP低，機組的節能效果好。
如果5～10月(合計6個(gè)月)按開(kāi)兩臺制冷機組計算(考慮0.8的安全系數)，11月～次年4月(合計6個(gè)月)運行一臺機組，電費為0.55元 / kwh，每年可為公司節省18.2萬(wàn)元，實(shí)際運行表明，節省的運行費用大于18.5萬(wàn)元。
3、水蓄冷改造
利用既有的常規冷水機組，改造為水蓄冷的系統。其方法是利用消防水池、原有蓄水設施或建筑物地下室等作為蓄冷容器，增加放冷泵、充冷泵、板式換熱器設備。此項改造技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)設備安全運行。避免“大馬拉小車(chē)”;
(2)節能。系統高負荷運轉時(shí)間大幅度增加，制冷效率可以提高5%～8%;
(3)經(jīng)濟效益。投資一般3～4年可以回收。水蓄冷不僅能為用戶(hù)、為社會(huì )創(chuàng )造節能效益，而且創(chuàng )造的經(jīng)濟效益可用于其他節能改造項目，解決節能改造資金瓶頸問(wèn)題;
(4)社會(huì )效益。平衡電網(wǎng)負荷，充分發(fā)揮電站的發(fā)電效益，減少電廠(chǎng)投資，凈化環(huán)境。
案例四D科技大樓原為常規的中央空調系統(能源合同管理項目)，制冷機組為離心式制冷機組，制冷量600冷噸。2008年改造為水系統中央空調，改造項目投入運行后，通過(guò)測試，得出以下幾點(diǎn)：
(1)滿(mǎn)足設計要求。低谷時(shí)段所蓄的冷量，可以滿(mǎn)足該大樓白天3～4h空調所需的冷量。
(2)移峰填谷。在高溫條件下，水蓄冷可以移峰888kWh，減少平谷段860kWh，增加1554kWh低谷段電量;在一般溫度下，水蓄冷可以移峰684kWh，減少平谷段1034kWh，增加1414kWh低谷段電量，創(chuàng )造了社會(huì )效益和環(huán)境效益。
(3)經(jīng)濟效益：在高溫條件下，每天節約電費1988元;在一般氣候下，節約1885元。
(4)空調節能。節約電量3.6萬(wàn)kwh(不計發(fā)電廠(chǎng)的節煤量)，占原用電量的5.70%;電費33675.3元，占總節約費用(75萬(wàn)元)的4.49%。
(5)保證并提高機組的安全可靠運行系數。
4、增加小容量機組
案例五E辦公樓設計時(shí)為三大一小制冷機組，業(yè)主為了節省投資改為三臺大機組，投入運行后，在低負荷時(shí)，機組無(wú)法啟動(dòng)或者喘振。通過(guò)增加兩臺風(fēng)冷熱泵機組才滿(mǎn)足大樓的正常供冷以及設備的正常運行。
二、空調循環(huán)泵改造技術(shù)
(一)空調循環(huán)泵變頻改造的條件
根據空調水系統的特點(diǎn)，借助智能自控技術(shù)、高速可靠的網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)及先進(jìn)的控制軟件，對空調水泵采用基于計算機網(wǎng)絡(luò )的智能控制變頻技術(shù)。主要應具有以下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)跟蹤空調負荷，減少冷凍水、冷卻水用量，減少能耗與運行費用;減少空調水系統設備的振動(dòng)和磨損，延長(cháng)設備的使用壽命;可以實(shí)現對水泵電機的“軟啟動(dòng)”、“軟停機”，減少電流對電機的沖擊;提高電機的效率，改善其運行條件;降低電機和冷卻塔的噪聲。
(二)工程實(shí)例概述
案例六某高層商用寫(xiě)字樓，總建筑面積3.8萬(wàn)m2。大樓的中央空調系統冷熱源采用兩臺600RT離心式冷水機組供冷，冬天由一臺2.5t的燃油鍋爐供暖，其它輔助設備。
由于氣候狀況與室內熱源變化，改造前，5月、9月運行一臺主機，冷卻水泵兩臺，一臺冷凍水泵，一臺冷卻塔(四臺風(fēng)機);7月、8月運行兩臺主機，兩臺冷凍泵，四臺冷卻泵，四臺冷卻塔(六臺風(fēng)機)。
控制水平停留在人工操作運行臺數，水系統流量?jì)H能在50%或100%運行。針對“大流量，小溫差”運行狀況進(jìn)行節能改造，對兩臺冷凍水泵、兩臺冷卻泵變頻調速控制(設計要求，為避免變頻水泵空轉與倒流，不允許工頻泵與變頻泵同時(shí)運行)。冷熱源控制系統的通信協(xié)議采用過(guò)程現場(chǎng)總線(xiàn)，控制器的算法采用模糊控制，水泵的運行狀態(tài)以及中央空調系統中的主要過(guò)程參數實(shí)現界面集中監控。
(三)改造效果分析
1、測試結果
通過(guò)測試，可以得出以下幾點(diǎn)：
(1)節能。制冷系統總節電率為24.85%。冷凍水泵、冷卻水泵采用了模糊變頻控制，不僅節省了水泵的用電量，而且提高了機組的能效比，1#機組能效比提高了12.79%，2#機組能效比提高了10.51%。
(2)具有經(jīng)濟效益。寫(xiě)字樓中央空調部分年用電58萬(wàn)元左右，按改造后年節省24.85%的費用計算，則每年至少節省14.41萬(wàn)元。投資3～4年完全能回收。
(3)降低了冷凝溫度，提高了機組安全運行的可靠性。
(4)增大了供回水溫差。1#機組：變頻運行，冷卻水溫差為3.0℃，冷凍水溫差3.6℃;工頻運行，1#機組冷卻水溫差為2.4℃，冷凍水溫差1.812。2#機組：變頻運行，冷卻水溫差為2.4℃，冷凍水溫差3.7℃;工頻運行，2#機組冷卻水溫差為1.6℃，冷凍水溫差2.3℃。
(5)減少了水流量。1#機組減少了27.25%.2#機組減少了27.93%。
(6)提高室內溫度的控制精度。在變頻控制下，房間溫度24.2℃;工頻控制下，房間溫度23.9℃。
2、考核說(shuō)明
經(jīng)過(guò)近一年的運行，系統運行正常，但有兩點(diǎn)需要說(shuō)明。
(1)實(shí)際節電率為20.5%。主要原因為：改造前，中央空調水系統的運行狀況處于節約型節能，也就是說(shuō)，在某些時(shí)段不滿(mǎn)足室內空氣舒適度的要求(設備停止運行);改造后，系統根據室內舒適度運行，提高了環(huán)境服務(wù)質(zhì)量。
(2)沒(méi)有考慮具體工程的實(shí)際情況，冷卻水泵的頻率下限值調得太低。重新設定冷卻水泵的頻率下限值，機組工作正常。
三、結論
通過(guò)以上的討論，既有中央空調水系統的節能技術(shù)有：主機變頻、空調泵變頻、水蓄冷、高效泵。非線(xiàn)性、大滯后的中央空調水系統適合采用智能控制算法。多項工程節能改造表明：中央空調水系統的各項節能率為20.5%～31%，不到三年即可回收節能投資，而且空調系統運行正常，室內溫濕度滿(mǎn)足要求。
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