粵鴻遠(yuǎn)

循環(huán)冷卻水泵系統(tǒng)改造方案

根據(jù)貴公司現(xiàn)用循環(huán)水冷卻泵工作狀況，目前以往舊的控制方式，即：通過循環(huán)水泵工作，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

該調(diào)節(jié)方式缺點(diǎn)集中表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：

● 設(shè)備長時(shí)間全開或全閉，輪流運(yùn)行，浪費(fèi)電能驚人。

● 電機(jī)直接工頻啟動(dòng)，沖擊電流大，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命。

● 溫控效果不佳。當(dāng)環(huán)境或冷熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，循環(huán)水泵一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)。

循環(huán)水泵采用變頻器后有如下優(yōu)點(diǎn)：

● 變頻器可軟啟動(dòng)電機(jī)，大大減小沖擊電流，降低電機(jī)軸承磨損，延長軸承壽命。

● 調(diào)節(jié)水泵流量、壓力可直接通過更改變頻器的運(yùn)行頻率來完成，可減少或取消擋板、閥門。

● 系統(tǒng)耗電大大下降，噪聲減小。

● 若采用溫度閉環(huán)控制方式，系統(tǒng)可通過檢測環(huán)境溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，隨天氣、熱負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫度變化小，調(diào)節(jié)迅速。

   1、循環(huán)水泵變頻控制

    循環(huán)冷卻水泵的功率是根據(jù)生產(chǎn)所需冷凍機(jī)組的滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的，當(dāng)環(huán)境溫度及各種外界因素，冷凍機(jī)組不需要開啟全部機(jī)組，此時(shí)的冷凝系統(tǒng)所需要的冷卻量也相應(yīng)地減小，這時(shí)就可以通過變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)速度及流量，使冷卻水的冷負(fù)荷被冷凝系統(tǒng)充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。從我公司對中央空調(diào)的變頻節(jié)能改造得出以下的數(shù)據(jù)，其冷卻水泵、冷溫水泵在低流量運(yùn)行時(shí)，可以大幅度節(jié)省電力，尤其針對直燃機(jī)冷卻水流量曲線的特點(diǎn)，采用變頻控制，意義更大，如遠(yuǎn)大BZ型直燃機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)采用粵鴻遠(yuǎn)變頻器控制水泵測試數(shù)據(jù)為例：

   當(dāng)制冷量75%時(shí)，機(jī)組所需冷卻水流量34%，水泵電耗約20%；

   當(dāng)制冷量50%時(shí)，機(jī)組所需冷卻水流量22%，水泵電耗約15%。

   2、冷溫水泵變頻控制

中央空調(diào)的冷媒水泵的功率是根據(jù)空調(diào)滿負(fù)荷工作設(shè)計(jì)的，當(dāng)賓館、酒店、大廈需要的冷量或熱量沒有達(dá)到空調(diào)的滿負(fù)荷，這時(shí)就可以通過變頻器調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷媒水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷媒水的循環(huán)速度，使冷量和熱量得到充分利用，從而達(dá)到節(jié)能目的。如果制冷、采暖共用一臺水泵，則冬季水泵流量只需50%，自然可大大節(jié)省電力；即使是冬夏分泵運(yùn)行，也可在低負(fù)荷季節(jié)適當(dāng)降低流量，如90%流量時(shí)，電耗約75%。

中央空調(diào)系統(tǒng)

圖1所示為一典型中央空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)圖，主要由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及主機(jī)三部分組成：

●冷凍水循環(huán)系統(tǒng)

該部分由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機(jī)及冷凍水管道等組成。從主機(jī)蒸發(fā)器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，最后回到主機(jī)蒸發(fā)器（回水）。室內(nèi)風(fēng)機(jī)用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換。

●中央空調(diào)節(jié)能改造前的工況

在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，冷凍泵、冷卻泵的電機(jī)容量是根據(jù)建筑物的最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷選定的，都留有一定設(shè)計(jì)余量。由于四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調(diào)工作時(shí)的熱負(fù)荷總是不斷變化。下圖2為一民用建筑物的平均熱負(fù)荷情況：

如上圖所示，該中央空調(diào)一年中負(fù)荷率在50%以下的時(shí)間超過了全部運(yùn)行時(shí)間的50%。通常冷卻水管路的設(shè)計(jì)溫差為5～6℃，而實(shí)際應(yīng)用表明大部分時(shí)間里冷卻水管路的溫差僅為2～4℃，這說明制冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低于設(shè)計(jì)流量，這樣就形成了中央空調(diào)低溫差、低負(fù)荷、大工作流量的工況。

中央空調(diào)水泵電機(jī)的耗電量約占中央空調(diào)系統(tǒng)總耗電量的30-40%，故對其進(jìn)行節(jié)能改造具有很明顯的節(jié)能效果。

●節(jié)能理論根據(jù)

  由流體力學(xué)理論可知，離心式流體傳輸設(shè)備（如離心式水泵、風(fēng)機(jī)等）的輸出流量Q與其轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力P（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速n的平方成正比；輸出功率N與其轉(zhuǎn)速n的三次方成正比，用數(shù)學(xué)公式可表示為：

Q ＝ K1 × n       P ＝ K2 × n2

N ＝ Q × P ＝ K3 × n3    (K1、 K2 、K3為比例常數(shù))

由上述原理可知，降低水泵的轉(zhuǎn)速，水泵的輸出功率就可以下降更多。如將電機(jī)的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為(40/50)3=0.512。

實(shí)踐證明，在中央空調(diào)系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)及回流方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在25％以上。同時(shí)變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對中央空調(diào)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并可延長機(jī)組及管組的使用壽命

根據(jù)上述分析，可得出整個(gè)節(jié)能工程結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示：

由上圖，該節(jié)能方案的基本思路為：

        分別在主機(jī)蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測管網(wǎng)的溫度，以模擬信號（0~10V或者4~20mA）反饋給變頻器，通過變頻器內(nèi)置的PID運(yùn)算輸出相應(yīng)的頻率指令后自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度，最終實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)恒溫度的控制。

中央空調(diào)機(jī)組數(shù)據(jù)如下表：

 將節(jié)能變頻技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對電網(wǎng)的沖擊、延長機(jī)械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。

通過上述分析得出以下結(jié)果:

30KW冷凍水泵投資回報(bào)計(jì)算 

工頻用電量：耗電度數(shù)=(1.732(根號3）X 電機(jī)線電壓 X 電機(jī)電流 X 功率因數(shù)) X 用電小時(shí)數(shù)/1000（公式1）約等于:30度/每小時(shí)

年遠(yuǎn)行時(shí)間：8760小時(shí)   年用電量約：262800度電  

按工業(yè)用電1元/度電算：￥262800元每年用電量

變頻改造后年節(jié)電率在25% 得出節(jié)省電費(fèi)：262800*25%=￥65700元

整個(gè)系統(tǒng)成本價(jià)格:￥30000元  

每天節(jié)電量：￥65700/360=￥182

回報(bào)周期（月）30000/182/30=5.5