中央空調系統(tǒng)的制冷是一個逆向熱交換的過程。冷凍水在空調末端經換熱吸收熱量后,經過冷凍水泵的驅動,將吸熱升溫后的冷凍水12°c輸送到冷水機組蒸發(fā)器內,液態(tài)制冷劑經蒸發(fā)吸收了熱量,冷凍水溫度降到7°c后再次進入空調末端,如些循環(huán)往復。然而,在中央空調系統(tǒng)變流量調速控制技術問世之前,一般為定流量系統(tǒng),由于空調系統(tǒng)負荷的不確定性,在空調系統(tǒng)熱交換的過程中,冷凍水循環(huán)系統(tǒng)常常運行在大流量、小溫差的狀態(tài),致使冷凍水泵效率低以及輸送能耗的白白浪費。所以,實時依據空調系統(tǒng)末端熱交換的情況來節(jié)冷凍水流量,能夠有效的降低空調水系統(tǒng)的耗能,下面,我們從以下幾個方面來分析:
1 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的結構分析:
1.1 該部分由冷凍泵;室內風機及冷凍水管等組成。從主機蒸發(fā)器流出的冷凍水(7度),由冷凍泵加壓送入冷凍水管路(出水),進入室內進行熱交換,帶走房間內的熱量,最后回到主機蒸發(fā)器內(回水12°c)。室內風機用于降低空氣溫度,加速室內熱交換。
1.2:冷凍水循環(huán)系統(tǒng)是中央空調系統(tǒng)的能量輸送與分配過程,由冷凍水泵、分水器、集水器、水處理裝置及管網等構成。由于管網結構形式復雜,管網中各個末端負荷變化情況各異、分布不同,管路系統(tǒng)的揚程損失大,使冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的容量延遲和管流阻力特性此時變化。
1.3:對于大型建筑物的中央空調系統(tǒng),空調覆蓋面積大,冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的管網復雜、造成系統(tǒng)的熱容量及熱慣性比較大,并且系統(tǒng)管道路徑長,冷凍水循環(huán)一次需要一個相應的時間,從而,回水溫度無法控制。
總之。冷凍水系統(tǒng)在運行過程中涉及到的變量有熱交換負荷、水流量、水壓力、供回水總管溫度、水泵能耗等,它們之間相互關聯。
2 冷凍水變流量運行的必要性與可行性分析:
2.1中央空調的實際負荷是隨著人流量和室外氣溫條件的變化而變化的,而冷凍水流量的變化很多時候只能根據水泵運行的數量來控制,這樣就出很多時間內冷凍水流量大于冷水機的制冷量的情況,且一次泵始終處于滿負荷運行,致使冷凍水泵輸送能耗的白白浪費。
2.2在空調水系統(tǒng)中考慮使用調速變流量的主要原因是空調負荷是隨著外界環(huán)境和系統(tǒng)使用功能的而改變的,而設計空調系統(tǒng)時,往往是按最不利工況來選擇設備的,這樣在部分負荷時,定流量系統(tǒng)就會造成能耗的浪費,而調速變流量水泵循環(huán)系統(tǒng)會隨著負荷的變化動態(tài)調節(jié)冷凍水流量,使其與機組的制冷量相匹配,并不會引起蒸發(fā)器結凍的現象發(fā)生。
2.3變流量水系統(tǒng)的原理是利用變頻器調節(jié)水泵的轉速,進而調節(jié)系統(tǒng)水流量,隨著科技的發(fā)展,變頻技術己比較成熟,在空調領域的應用也越來越多,關于變流量的理論研究和工程實踐也己證明實現空調冷凍水循環(huán)系統(tǒng)變流量是可行的,作為一種高效的調節(jié)手段,為實現系統(tǒng)能耗的降低提供了有力保障。冷水機組所允許的流量變化范圍越大,就越有利于冷凍水的流量調節(jié);冷水機組所允許的流量變化率越大,則冷凍水循環(huán)系統(tǒng)變流量時冷水機組的出水溫度的波動范圍就越小。
3. 實現冷凍水變流量的方法:
3.1 檢測出空調冷凍泵系統(tǒng)的管路特性曲線,定制一款具備寬廣效率區(qū)且適應可調速的水泵,水泵的能耗隨轉速而三次方改變,節(jié)能效果顯著,在滿足系統(tǒng)需求的同時,實現節(jié)能。
4 空調系統(tǒng)冷卻泵節(jié)能案例:
4.1無錫浩華節(jié)能公司在對中節(jié)能無錫空調系統(tǒng)冷卻泵運行狀態(tài)的檢測和對運行數據的分析后,與業(yè)主就水泵節(jié)能改造協(xié)商后達成一致意向: 我公司針對該系統(tǒng)常態(tài)熱交換過程對循環(huán)水系統(tǒng)的客觀要求,利用先進的系統(tǒng)水力學模型,計算機輔助設計,同時,我方將檢測出原系統(tǒng)的實際能耗;各管路上的沿程水力損失;水循環(huán)系統(tǒng)的控制及冷水機的制冷量,從而計算出原系統(tǒng)及管路的特性,進而選擇與管路特性吻合的高效泵組。使優(yōu)化后的循環(huán)水系統(tǒng)在運行時達到工況,
現場對該系統(tǒng)變頻45HZ運行控制泵實際運行參數如下:
原水泵形式為管道泵,45HZ變頻運行
P1原水泵銘牌參數Q=791m3/h H=23.5m 配套功率P=75KW
原水泵測試數據:變頻45HZ運行,1臺泵Q=540m3/h H=20m
運行時電流I=107A U=407V COSφ=0.87電機效率η電機=93.6%
水泵實際功率P1=1.732×407×107×0.87=65.62KW
變頻運行時,水泵有功軸功率P2=65.62×93.6%=58.61KW
變頻運行時,水泵總體實際效率:η=20×540/367/65.62=44.84%
當前運行工況明顯效率偏低,水泵長期運行在低效區(qū)造成大量能源浪費;由上表可以看出:水泵工作點嚴重偏離標稱工況,并且水泵均在較低效率點運行。由于效率低下,系統(tǒng)中水泵均存在運行成本偏高的問題,長期運行將造成極大的能源浪費及經濟損失。
4.2改造方案:
在不改變現有水泵的運行控制模式和現有管路安裝的前提下,我方將根據冷凍泵系統(tǒng)實際用水的需求;系統(tǒng)管路的特性及水泵進;出口的沿程水力損失的狀況,用我們公司在供給水系統(tǒng)中節(jié)能創(chuàng)新的;獨特的水力雙流道線形穩(wěn)流增壓設計,為該系統(tǒng)制造高效節(jié)能泵組。
4.2-1 高效泵設計:從設計、制造環(huán)節(jié)全面提高泵的運行效率,降低泵的運行能耗
4.2-2根據系統(tǒng)管路布置、熱交換負荷、冷水機運行參數,計算出管路實際特性曲線,在滿足正常冷凍水循環(huán)的前提下,設計并量身定做與系統(tǒng)最匹配的高效節(jié)能水泵,確保水泵實際運行于該泵的高效率點,解決原系統(tǒng)設備偏離設計工況運行導致泵效率降低的問題。
4.2-3 水泵的材質及配件根據供水系統(tǒng)水質特性確定,針對供水系統(tǒng)水質的特殊性,量身定制適合于該系統(tǒng)運行的水泵,提高水泵運行壽命,降低水泵的故障維修率及維修成本。
4.2-4 高效泵流量;揚程設計滿足冷水機的制冷量的需求和系統(tǒng)沿程管路損失。
4.2-5 配置和高效泵匹配的水泵進口穩(wěn)流器及水泵出口降阻器(二個配套設備是我公司在供給水系統(tǒng)節(jié)能的zhuanli產品)
5.結論:
現根據實際測試值技改項目使用更適合現有系統(tǒng)運行且高效節(jié)能的水泵。
選用與實測工況盡量匹配的高效率臥式雙吸泵或者端吸泵,以糾正原系統(tǒng)循環(huán)泵變頻非受控運轉時效率低下的問題。新選用的循環(huán)泵型,額定功率均比現有系統(tǒng)低,且運行效率均有明顯提高,節(jié)電率為:45%、系統(tǒng): 50 %,節(jié)能效果顯著。投資回報周期僅: 6 個月。
6. 項目驗收及標準
6.1.性能驗收標準:系統(tǒng)改造后連續(xù)運行24小時,設備性能滿足供水系統(tǒng)生產工藝需求。設備運行參數達到設計指標;
6.2.設備綜合節(jié)電率達到承諾節(jié)電率;
6.3.系統(tǒng)驗收合格后,雙方簽訂系統(tǒng)節(jié)能驗收單。