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安徽中央空调改造节能

点击次数:更新时间:2013-11-27 21:11:29【打印】【关闭】

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,而其中近三成被电能浪费。在暖通空调企业不断...

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,而其中近三成被电能浪费。在暖通空调企业不断对中央空调节能技术升级的同时,中央空调空调节能改造设计却受到忽视。如此庞大的能量浪费,也是为什么中央空调已经发展了几十年仍无法取代普通空调类型,除了中央空调不菲的价格外,中央空调能耗也是目前面临的一大问题。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。中央空调节能改造应该提上日程,全面降低中央空调能耗才能让中央空调走近普通百姓家庭。在能源危机日益加剧的当下,不得不让人们想方设法降低空调的运行成本,中央空调节能改造势在必行。危机日益加剧的当下,节能改造成为降低能耗、缓解危机的最佳途径。

  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。同时在组成空调系统的各种设备中,水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作,能源浪费非常严重。而实际运行时,中央空调的冷负荷总是在不断变化的,冷负荷变化时所需的冷媒水、冷却水的流量也不同,冷负荷大时所需的冷媒水、冷却水的流量也大,反之亦然。而根据一项对中空调机组运行状态进行分析的权威调查显示,中空调机组90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及风机在此90%的时间内仍处于100%的满负荷运行状态。这样就导致了“大流量小温差”的现象,使大量的电能白白浪费。

  中央空调系统工作原理

  中央空调系统有主机和末段系统。按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空气系统、全水系统 、空气-水系统 、冷剂系统 。按空气处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。按被处理空气的来源可分为封闭式、直流式 、混合式(一次回风二次回风)。主要组成设备有空调主机(冷热源) 风柜风机盘管等等。中央空调系统在实际运行时,随着时间不同、使用空间以及气温变化,绝大多数时间内,实际需要的冷负荷低于设计值,但冷却水泵由工频控制,处于100%的满负荷运行状态,浪费大量电能。

  中央空调实现节能改造的两个基本的前提条件:

  1、必须确保中央空调系统主机和外围设备的安全运行。因为节能固然重要,但安全应是第一位。

  2、确保空调末端用户环境的舒适性,效益固然重要,但服务才是目的。

  这两个条件是保护用户的根本利益所在,如果不能满足这两个前提条件,所实现的“中央空调节能改造”,则是以牺牲用户的利益(即系统的安全性及空调服务效果)为代价的。

  中央空调节能改造解决方案

  由于中央空调主要设备是风机水泵,所以节能最佳方法就是采用变频器。目前大多数中间空调还采用以往旧的控制方式,即:通过改变压缩机机组、水泵、风机启停台数,以达到调节温度的目的。

  该调节方式缺点集中表现为如下几点:

  设备长时间全开或全闭,轮流运行,浪费电能惊人。

  电机直接工频启动,冲击电流大,严重影响设备使用寿命。

  温控效果不佳。当环境或冷热负荷发生变化时,只能通过增减冷热水泵的数量或使用挡风板来调节室内温度,温度波动大,舒适感差。

  中央空调采用变频器后有如下优点:

  变频器可软启动电机,大大减小冲击电流,降低电机轴承磨损,延长轴承寿命。

  调节水泵风机流量、压力可直接通过更改变频器的运行频率来完成,可减少或取消挡板、阀门。

  系统耗电大大下降,噪声减小。

  若采用温度闭环控制方式,系统可通过检测环境温度,自动调节风量,随天气、热负荷的变化自动调节,温度变化小,调节迅速。

  系统可通过现场总线与中央控制室联网,实现集中远程监控。

  供水系统变频节能改造

  无论是溴化锂机组或电制冷(氟利昂)机组的中央空调系统,主机自身的能量消耗有机组控制,机外的电力消耗组不能控制,而这部分的成本是相当高的,却通常被人忽视了。尤其是溴化锂机组,在额定状态制冷运用行时,机外水泵、冷却塔的电机耗电量约占总体能源消耗成本的30%(以每公斤油2元、每度电1元计算)。无论从环境保护角度还是用户切身利益角度,都应将中央空调系统设计成最节能的系统。采用变频器来控制机外水泵电机、冷却塔电机是最简单、最有效的节能措施。一般情况节电20%~50%,每年可节省机组及系统总运行费用的12%~20%,十分惊人。

  1、冷却水泵变频控制

  中央空调的冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的,当环境温度及各种外界因素,冷冻机组不需要开启全部压缩机组,此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小,这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速,降低冷却水的循环速度及流量,使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用,从而达到节能目的。从我公司对中央空调的变频节能改造得出以下的数据,其冷却水泵、冷温水泵在低流量运行时,可以大幅度节省电力,尤其针对直燃机冷却水流量曲线的特点,采用变频控制,意义更大,从远大BZ型直燃机中央空调系统采用海利普变频器控制水泵测试数据为例:

  当制冷量75%时,机组所需冷却水流量34%,水泵电耗约20%;

  当制冷量50%时,机组所需冷却水流量22%,水泵电耗约15%。

  2、冷温水泵变频控制

  中央空调的冷媒水泵的功率是根据空调满负荷工作设计的,当宾馆、酒店、大厦需要的冷量或热量没有达到空调的满负荷,这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速,降低冷媒水的循环速度,使冷量和热量得到充分利用,从而达到节能目的。如果制冷、采暖共用一台水泵,则冬季水泵流量只需50%,自然可大大节省电力;即使是冬夏分泵运行,也可在低负荷季节适当降低流量,如90%流量时,电耗约75%。

  3、冷却塔风机变频控制

  风机功率一般都较小,节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温,这对于机组制冷恒温极为关键;且能使机组溶液循环稳定,获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水,节省水源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响

  4、采用变频器的其他益处

  由于变频器的启动、停止过程是渐强、渐弱式,能消除电机启动对电网的冲击。并可避免电机因过载而引起的故障。

  由于电机经常处于低负荷运行,能大幅度延长电机及水泵、风机的寿命,同时因没有启动、停止的冲击,加上流量的减少,管路承压及所受冲击力减小,故对管道、阀门、末端设备也起到了保护作用。另一方面,设备噪音、震动均减小,保护了环境。

  5、中央空调机组外变频器的控制方式

  根据冷却水出/入口的温度改变水泵转速,调整流量;

  根据冷却水入口温度改变冷却塔风机转速,调整水温;

  根据冷温水出/入口的温差改变水泵转速,调整流量;

  根据冷却水出水的温度改变水泵转速,调整流量;

  根据冷媒水的回水温度改变水泵转速,调节税流量;

  中央空调末端设备—变风量机组变频控制

  变风量机组也是中央空调系统重要的组成部分,其性能指标(风量、冷量、噪音、用电量)的优劣,除了变风量机组本身的性能外,更重要的还取决于控制的模式、控制器的性能、品质。

  随着中央空调的不断普及,变风量机组调节控制器已经经历了三个发展阶段:

  第一阶段:风阀调节。能起到调节风量的作用,但电能量消耗大、噪音大。

  第二阶段:可控硅调压调速。能起到调节风量、冷量、节能的作用,对变风量机组的噪音有一定的改良作用,其缺点是体积大、可靠性稳定性低、故障率高。

  第三阶段:变频调节。能最大限度的满足变风量机组对风量、冷量、噪音的调节要求,节能效果更明显,体积小,可靠性稳定性高。

  中央空调节能方案投资回报分析

  冷冻泵及冷却泵功率均为4.5kw,由于开机运行1台不等,即冷却泵运行总功率为4.5KW×3=13.5KW,以节电率40%计算:

  改造前每小时耗电:13.5kw×1h×0.9=12.15(度)(功率负荷系数:0.9)

  改造后每小时耗电:13.5kw×1h×(1-35%)=8.78(度)

  每小时省电:149度-97度=3.38(度)

  每月节省费用(电价:0.9元/度):3.38度×12小时×30天×0.9元/度=1095(元)

  全年节省费用按开机12个月计:1095元×12=13141(元)

  中央空调节能改造的优点

  1)实现了低频低压的软启动,软停车,使运行更加平衡;

  2)启动及加速过程冲击电流小,加速过程中最大启动电流不超过1.5倍额定电流,大大减小了对电网的冲击;

  3)节能效果显著,据实测,在低速段节能明显,一般可达30%左右,降低运行成本;

  4)延长水泵的使用寿命;

  5)由于变频器属于高科技产品,因此保护功能强大,而且灵敏,对出现各种故障及时的保护,受更大的损失。

  同时我们可以结合其他先进的技术和能源加强中央空调节能改造,如空气源热泵、水源热泵、地源热泵、太阳能热水系统等等,通过能源互补,可以大大降低中央空调能耗,但是这几种技术都是以水作为载体,因此中央空调水系统比氟系统前景更加广阔,节能性也会更强,目前约克中央空调水系统就在大力发展地源热泵中央空调系统,依托自身的空调技术,加强中央空调节能改造,以适应市场需求。

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