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中央空調(diào)循環(huán)水泵節(jié)能研究與改造

時(shí)間:2016-11-03 16:11???來(lái)源:同方科迅官網(wǎng) 本文標(biāo)簽: 節(jié)能 改造

通過(guò)對(duì)中央空調(diào)的循環(huán)水泵運(yùn)行分析,進(jìn)行相應(yīng)的改造達(dá)到節(jié)能,以及通過(guò)對(duì)中央空調(diào)循環(huán)水泵的供電進(jìn)行變頻處理和一般工況,循環(huán)水泵通過(guò)變頻控制年可以節(jié)能45%以上。中央空調(diào)循環(huán)水泵供電變頻改造,節(jié)能效果明顯,值得推廣。

 

中央空調(diào)廣泛用于企事業(yè)等場(chǎng)所,是一種量大面廣、耗電多的通用設(shè)備。循環(huán)水泵是中央空調(diào)重要的輔助設(shè)備。主要分為冷(暖)凍水泵,和冷卻水泵。傳統(tǒng)的循環(huán)水泵控制是全速額定運(yùn)轉(zhuǎn),循環(huán)水泵都提供固定水量,進(jìn)行熱交換。而實(shí)際生產(chǎn)生活中,隨著外界溫度等指標(biāo)的變化,我們需要對(duì)流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),最常用的方法是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門或擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象,這樣就使得相當(dāng)多的能量以閥門、擋板的截流損失消耗掉了。眾多中央空調(diào)循環(huán)泵運(yùn)行效率僅為45% ~50%,由此可見(jiàn),提高循環(huán)水泵效率非常有利于中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

 

中央空調(diào)循環(huán)水泵

 

中央空調(diào)循環(huán)水泵耗能分析

 

國(guó)家制冷學(xué)會(huì)的大量實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,在我國(guó)南方,特別是珠三角地區(qū),每年空調(diào)制冷開(kāi)機(jī)時(shí)間是10個(gè)月左右。

 

從上圖可看出100%~70%負(fù)載量在7、8、9月份出現(xiàn);70%~40%負(fù)載量在5、6、10月份出現(xiàn);40%以下負(fù)載量在3、4、11、12月份出現(xiàn);可見(jiàn)一年中系統(tǒng)負(fù)載率在50%以下的時(shí)間占全部運(yùn)行時(shí)間的50%以上,由此可見(jiàn)中央空調(diào)循環(huán)泵節(jié)能空間很大。

 

循環(huán)水泵的節(jié)能分析

 

按以下分析,變頻變速水泵節(jié)能潛力很大。

 

1.空調(diào)系統(tǒng)水泵的運(yùn)行分析

 

中央空調(diào)內(nèi)循環(huán)水泵是按照一年中的最大負(fù)荷進(jìn)行選配的。從安全運(yùn)行角度出發(fā),循環(huán)水泵的出力必須在水循環(huán)系統(tǒng)最大流量和阻力的額定功率基礎(chǔ)上增加5%~10%的富裕量。由于循環(huán)水泵大多采取定速運(yùn)行,其負(fù)荷不便調(diào)節(jié),一般都采取調(diào)節(jié)擋板或閥門的開(kāi)度來(lái)控制流量和壓力,造成很大的節(jié)流損失,浪費(fèi)大量能源。

 

2.變頻變速調(diào)節(jié)法

 

水泵廠家提供的特性曲線,如果轉(zhuǎn)速改變,水泵的性能隨之變化,從而使工況點(diǎn)改變。采用變速(降速)調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn),不會(huì)產(chǎn)生附加的摩擦損失,因此效率較高,可調(diào)適應(yīng)范圍較廣。

 

3.水泵采用調(diào)頻變速后的節(jié)能分析

 

(1) 非最高峰期流量調(diào)節(jié)

例如空調(diào)系統(tǒng)中:流量Q'= 0.8Q得出n'/n = 0.8

 

則:N'=(n'/n)3N = 0.8*0.8*0.8N = 0.512N

 

式中:Q、H、N分別表示水泵轉(zhuǎn)速為n時(shí)的流量、揚(yáng)程、軸功率。

 

由以上公式可知通過(guò)變頻變速的水泵當(dāng)流量減少到原來(lái)的0.8倍時(shí)可以節(jié)省用電量49.8%。

 

以某方案為例,選用“約克”YS450螺桿式冷水機(jī)組二臺(tái),45kW冷卻水泵3臺(tái)(其中1臺(tái)為備用)、37kW冷卻水泵3臺(tái)(其中1臺(tái)為備用), 250m3/h冷卻塔2臺(tái)。冷水機(jī)組的冷凍水流量的最大和最小值分別為356 m3/h和163 m3/h,系統(tǒng)冷凍水流量的最大和最小值分別為712m3/h和163 m3/h,可調(diào)節(jié)冷凍水流量范圍為22.9%~100%。

 

該空調(diào)系統(tǒng)的2臺(tái)冷凍水泵、2臺(tái)冷卻水泵通過(guò)最保守的計(jì)算,在冷凍水流量80% 工況下也節(jié)省用電(45kW×2+37kW×2×49.8%=81.67kW,每天按10小時(shí)運(yùn)行來(lái)算節(jié)省電量81.67×10=816.7 (kWh)度電,每年按8個(gè)月運(yùn)行來(lái)計(jì)算,節(jié)省電量816.7×30×8 =196008(kWh)度電,從而大大地減少空調(diào)運(yùn)行的成本。

 

水泵采用調(diào)頻調(diào)速方案后,不僅可以大大節(jié)省電能,而且還可以在以下的方面獲得節(jié)能。

(2) 循環(huán)水泵電機(jī)啟動(dòng)

 

水泵電機(jī)軟啟動(dòng),克服電機(jī)啟動(dòng)的大電流沖擊和停泵水錘現(xiàn)象,在減少對(duì)電網(wǎng)沖擊的同時(shí),也減少了電能的無(wú)功損耗和延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

(3) 冷凍水管網(wǎng)水量調(diào)節(jié)

 

由于冷凍水管網(wǎng)水量是隨使用負(fù)荷而變化的,冷水機(jī)組和水泵的數(shù)量、型號(hào)投入是隨機(jī)發(fā)生的,所以負(fù)荷用水量、冷水機(jī)組工作水量、水泵運(yùn)行水量三者之間往往很難得到匹配,而恒壓差閉環(huán)調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速和決定投入水泵的數(shù)量,可以很科學(xué)地匹配好以上三者之間的平衡,并節(jié)省大量的水泵用電。

 

電氣實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

 

空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)水泵的調(diào)頻調(diào)速,要達(dá)到最終的節(jié)能目的。需要有完善的電氣控制手段,才能夠?qū)崿F(xiàn),以下為電氣控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

 

1.冷水機(jī)組冷凝器進(jìn)、出水管安裝差壓傳感變送器,差壓傳感器提供冷凝器的工作運(yùn)行水量,以便在動(dòng)態(tài)水流量工作時(shí)設(shè)定上、下限流量保護(hù)值。

2.冷水機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)、出水管安裝差壓傳感變送器,差壓傳感器提供蒸發(fā)器的工作運(yùn)行水量,以便在變流量工作時(shí)設(shè)定上、下限流量保護(hù)值。

3.冷水機(jī)組制冷機(jī)安裝冷量傳感變送器,冷量傳感變送器提供機(jī)組開(kāi)啟臺(tái)數(shù)的信號(hào)。冷量傳感變送器同時(shí)提供臨界冷凍水流量(小于一臺(tái)冷水機(jī)組的最小流量)開(kāi)啟壓差旁通閥的信號(hào)。

4.冷水機(jī)組冷凍水、冷卻進(jìn)出水管安裝溫度傳感變送器。

5.冷水機(jī)組冷凍水、冷卻進(jìn)出水管安裝壓差傳感變送器。

6.冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)分別安裝一臺(tái)變頻器,變頻器根據(jù)總出、回水管的測(cè)量壓差與設(shè)定壓差比較,變頻調(diào)速及按需要投入或撤出水泵臺(tái)數(shù)(投入過(guò)程實(shí)行軟啟動(dòng)、變頻運(yùn)行、工頻運(yùn)行)的綜合手段,閉環(huán)控制恒定總出、回水管的壓差。

 

在中央空調(diào)循環(huán)水泵上進(jìn)行變頻器改造及應(yīng)用,有一定的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益,并且在技術(shù)上也是可行的。循環(huán)水泵設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)是一種理想的調(diào)速控制方式,不僅具有顯著的節(jié)電效果,而且方便了操作,提高了設(shè)備效率,減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用,較好地滿足了生產(chǎn)工藝要求,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

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