广州深圳中央空调节能方案节能改造

广州深圳中央空调节能改造方案

第一章 前    言

1.1 概述

变频调速技术作为一种成熟的节能手段已在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，利用变频调速技术空调通风系统进行节能改造、可以大幅度降低电力消耗，减少庞大的电费支出。我公司采用全球500强企业美国艾默生公司生产的变频调速器对空调风机、冷冻水泵冷却水泵的节电率在30－60％，可大大地降低了企业的运营成本。

2.1中央空调目前存在的问题

中央空调系统含冷冻泵。根据季节变化人为决定水泵的运行台数，启动方式大多为星--三角降压启动。工作时泵一直工频运转，不会因室温变化而降速，能源浪费严重。水泵直接起动对设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作量大。

制冷风机一旦工作不会因室温变化而降速，能源浪费严重。

2.2中央空调系统节能分析

中央空调是大型商场、宾馆、超市、写字楼、工厂等许多用电场所里耗电最大的单元，在总电费支出中，仅中央空调就占去了60％左右，因此中央空调节电就显得尤其重要。但节电不是再生能源，而是提高用电效率，节电一定要有一个节电的空间存在。中央空调在设计和设备选型时通常是按照当地历史上气温最高的天气来设计，且留有15～20％的余量，也就是说即使是在天气最热的季节，空调也是有余量的（个别特殊情况例外），这部分余量为设计余量。    除此之外，一年当中需要开空调的几个月当中，温差也很大，如5月份开空调与8月份开空调相比，5月份就有更大的余量，如图1所示：

    蓝色部分为设计余量，红色部分为季节变化产生的余量，这部分余量就是节电空间。 单独就一天而言，气温也有高低，中午和晚上所需制冷量也是不一样的，如图2所示： 

   红色部分为时差温度变化产生的余量，也是一个可以节电的空间。任何一个系统如果没有节电的空间，再谈节电就没有意义，而中央空调正好存在以上分析的节电空间，所以说中央空调节电有很大的空间是完全可能的。    据权威部门调查分析，全国90％以上的中央空调基本是运行在70％的负荷以下，考虑季节气温变化和时差变化因素节电空间就更大。

  

大部分中央空调的主机有自动加载和卸载的功能，且主机有螺杆式、活塞式、离心式等多种机型，不全是平方转矩负载，对其进行节电改造投资大，投资回收期长，一般不改动空调的主机。 因此，中央空调的改造主要把目光集中在了循环系统上。如果对循环系统进行节电改造，使主机也能间接节电，将是一个很好的节能方案。事实证明，通过对冷冻泵与冷却泵的合理化控制，不但循环系统本身可节能30～60％，而且可以促进主机间接节能5～10％。中央空调系统中的循环系统、冷却泵与冷冻泵除个别小型机型外，大部分为多泵，随着天气变化而启动不同数量的泵，即：气温高时多开泵，气温低时少开泵，表面上看已经采取了节能手段，但是有些情况是没有办法解决的，例如开一台泵不够开两台泵浪费的问题，开0.7台泵就能满足的情况, 但只能开一台泵而造成浪费。中央空调节能系统就是以冷冻水与冷却水的进出水温度为控制依据，对冷冻泵、冷却泵及送风系统的风机进行变频控制，使中央空调系统始终运行在最佳的状态，从而达到节电的目的。    

我们知道，离心式水泵及风机流量压力与轴功率之间存在以下关系：   

流量与转速的一次方成正比。    

压力（扬程）与转速的二次方成正比。    

轴功率与转速的三次方成正比。    

当降低水泵风机的转速时，流量也同比例下降，但功率却以转速的立方迅速下降，它们之间的关系如下表所示：

频率Hz 50 45 40 35 30 25 20 15

转速％ 100 90 80 70 60 50 40 30

压力％ 100 81 64 49 36 25 16 9

扬程％ 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

节电率％ 0 27.1 48.8 65.7 78.4 87.5 93.6 97.3

举

例 扬程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

根据以上规律，可以得出对于风机、水泵进行节电改造，可以使系统在经济合理的状态下运行达到节能的目的。

冷冻水冷却水系统是按最大冷负荷进行设计的，但实际宾馆的冷负荷不仅在不同的季节是变化很大的，而且在同一季节不同的天气（晴天和阴雨天）也是变化的，而且在同一天的早中晚各个不同的时刻也都是在变化之中，未采用变频以前只能通过阀门来进行调节，尽管能减少部分负荷但仍造成了很大的电能浪费，采用变频后可以根据冷负荷的变化来调整电机转速和流量，电机的转速发生变化后，所消耗的电能大大减少。

我司对新一佳龙华富通店冷冻水冷却水系统进行了实地考察，经分析我们认为可以进行变频改造的设备如下：

1、冷冻水泵 45kW   3台  （两用一备）

2、冷却水泵 45kW     3台  （两用一备）

3、制冷风机     3.7KW—5.5KW    32台

变频节电改造后的用电情况

运行频率   30Hz 35Hz 40Hz 43Hz

节电率 78% 65% 49% 36%

节电率=1-(f/50)3³     f为运行频率

尽管调节阀门后也能节省部分能量，但通过变频调节后能大幅度的节省电能，这正是变频器在中国乃至世界大量采用变频节能技术的原因所在.

采用变频后变频器运行频率为40Hz，其节电率约50％。按保守估计节电率为35％

2.3 投资经济效益分析

1、经济效益分析

实际测试每台空调风机非节电状态下每天的实际用电量，减去节电状态下的用电量，可以计算出空调风机月节电量。

名称 实际工作数量 平均功率 总功率 节电率35%

风机 32 3.7KW 118.4KW

水泵 2 45KW 90KW

合计 208.4KW

月节电费=月节电量×电费单价

月节电费=208.4度 × 35% × 30天×15小时 × 0.87=28556元

2.4  实施方案

1、不改变原来的配电系统，不增加原来配电系统的容量。

2、不改变原来的环控系统。

3、变频节能控制系统采用独立的温度传感系统与原空调系统的温度传感不发生关系。

4、将冷冻水泵的输入电源线断开后串入变频控制系统，冷冻水泵控制的温度取样点为冷水机组蒸发器的入水和出水温度，在集水管上装温度传感器。

5、将冷却水泵的输入电源线断开后串入变频控制系统，冷却水泵控制的温度取样点为冷水机组冷凝器的入水和出水温度，在集水管上装温度传感器。

6、将制冷风机的输入电源线断开后串入变频控制系统，在风机入风口安装温度传感器；

7、有变频和工频切换功能。

8、控制系统根据温度变化,自动改变泵/风机的运行速度。

改造后的系统不改变原来现有系统，与原来现有系统兼容并能方便的实现切换。这是一个综合的空调水泵风机综合节能控制系统，通过对系统各部分进行优化控制，达到整个系统综合节能的目的。可方便的设定温度，系统自动测量目前的温度与设定温度进行比较运算，采用模糊控制技术自动调节风机水泵的转速，对温度进行精确的调节，达到保持恒温的目的。本系统采用国际上最先进的高速DSP控制技术，将美国巨型跨国集团艾默生公司的卓越控制技术与闭环温度节能控制技术进行完美结合，实现自动节能运行，是一个高集成、高可靠、节能效率极高的空调变频节能控制系统，它具有极高的运算速度，并采用智能控制技术，在每一个运行的频率点寻找最佳的节能曲线进行运行，其杰出的性能和极高的节能效率超出了现行所有的同类系统。真正的智能化无人值守系统，系统可设置为自动开/关机。

完善的参数监视功能，可方便的监视变频器的运行状态、运行频率、设定温度、实际温度(集中式风机水泵变频器 )、故障信息等。