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中央空調節能系統

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XXXX學院 中央空調節能改造方案


一.概述

本項目的中央空調主要設備如下表:


二.能耗分析


1. 冷卻塔效率低

冷卻塔是中央空調的重要組成部分,制冷時,中央空調從室內吸收的熱量Z終依靠冷卻塔發散到大氣中,從而完成制冷工況。
普通冷卻塔冷卻效率低的問題非常普遍,在本項目中,冷卻塔效率低具體表現為冷卻塔的冷卻水出水溫度高,冷卻水進出水溫差小。
冷卻水出水溫度高,導致主機制造相同冷量的耗汽量增加,冷卻水進出水溫差小,導致冷卻水流量需求大,冷卻泵能耗高。
據觀察,冷卻塔群存在顯著的冷卻水分布不均現象,是造成冷卻塔效率低的主要原因。
          
2. 冷卻泵效率低
本項目中,冷卻泵工頻運行,由于冷卻塔的冷卻效果不佳,主機的冷卻水流量需求大,造成水泵能耗高。
冷卻塔采用手動調節,希望實現水量的均勻分布,所以冷卻塔的閥門開度小,造成循環管路阻力大,水泵的部分能耗用來克服人為增加的阻力,造成水泵能耗高。

3.   冷溫泵效率低
根據冷溫水的運行方式,本項目中存在較嚴重的主機與末端冷溫水流量不平衡的問題,而且冷溫泵工頻運行,造成冷溫泵的能耗高。

 

 三.改造措施

3.1冷卻塔改造

將普通冷卻塔升級成智能型變流量冷卻塔。


                                        天納改造后冷卻塔的填料使用情況


      變流量冷卻塔,是指冷卻水的流量在30~100%變化時,都能在冷卻塔中均勻分布,塔群的每張填料都能得到利用。

      智能型變流量冷卻塔,指另外加上對風機的聯合變頻控制,使冷卻塔以Z低的能耗,提供Z理想的冷卻效果。 

 

1. 水力穩壓器

實現各布水盤間均勻布水的設備。



上圖是傳統設計中針對布水盤間分水不均問題的解決辦法。通過在布水盤的進水管道上安裝恒流閥和電動閥,調節每根管道的流量,從而實現均水目的。事實證明,這種方法并不可行。



上圖是天納對這一問題的解決辦法,即在進水管道上安裝水力穩壓器。



上圖是水力穩壓器的原理圖。它利用U型管原理,在冷卻水流量30~100%變化時,實現布水盤間的均勻分水。它構造簡潔,不耗能,不易損,可以自動、實時、快速的進行調節。



                                                   水力穩壓器安裝實例圖


2. 變流量噴嘴
實現布水盤內均勻布水的設備。

 



3、  冷卻塔能效控制柜

a)     冷卻塔的控制,理論上可以通過綜合一系列參數來實現,下圖是影響控制的一些參數作用效果示例。


              在冷卻塔風量保持不變的情況下,冷卻塔進水溫度、流量上升,大氣濕度、溫度、氣壓上升都會導致冷卻塔出水溫度上升。理論上,獲得這些運行數據后,根據之間的量化關系,即可調節冷卻塔的運行,但實際操作中,獲得其中的部分數據有一定困難,其檢測設備投資大,關系復雜,再加上采用變頻后風量會隨時改變,所以這種方法不可行。

b) 天納采用風機聯合高效控制技術和近濕球溫度控制技術

 


      上圖是冷卻塔風機功率百分比和風量百分比隨風機頻率變化的曲線圖。由圖看出,風機功率百分比隨頻率上升而增大,同時風量百分比也增大,但兩者不是線性關系。在頻率為25Hz~42Hz時,冷卻塔電機耗電量在13%~51%,這時風量可達到55%~86%,

該區間的平均電風比例為1:2.218。

     該區間兩側的平均電、風比均比此值低。由此得出:頻率25Hz~42Hz的區間是冷卻塔風機的高效區。

      所以,在滿足冷機需求的前提下,使冷卻塔風機運行在高效區內,可實現節能目的。



      近濕球溫度控制技術,采用圖形分辨技術分別分辨機組加載、布水量變化、室外溫度變化、濕球變化、大氣壓變化,盡量使冷卻塔的出水溫度接近濕球溫度。

      上圖是冷卻塔風量和出水溫度變化的曲線。隨著冷卻塔風量的上升,冷卻塔出水溫度下降。在達到一定風量后,即使繼續增大風量,出水溫度也幾乎不再變化。理論上出水溫度始終不會低于環境的濕球溫度。系統據此找到冷卻塔風機的運行頻率點。通過對塔群的控制,將風機運行頻率自動鎖定在風機高效區間內,實現節能目的。

c)     聯合變頻效果

下面是三臺冷卻塔運行的一個實例,顯示聯合變頻技術產生的節能效果。

方法1:3臺開啟2臺,另1臺旁通,功率=2P0,出水溫度31℃;


單臺冷卻塔的流量過大,冷卻效果下降,造成冷卻塔的出水溫度較高。

 方法3:3臺全開,聯合變頻控制,功率=1.5P0 ,出水溫度29℃。


在不采用冷卻塔聯合變頻控制的情況下,消耗的功率是開啟臺數的倍數關系,冷卻塔的整體利用率低,冷卻水出水溫度較高。

在聯合變頻工況下,開啟了3臺冷卻塔,額定功率只為1.5倍單臺塔額定功率,而出水溫度降低到29度,比不采用聯合變頻技術工況下的出水溫度降低1~2℃。  


3.2 冷卻泵控制

      天納的冷卻泵能效控制,基于智能型變流量冷卻塔優異的冷卻能力,以主機冷凝器的安全流量為基數,通過建立科學的冷凝模型,調節冷卻水流量滿足主機的冷凝要求,降低冷卻泵的能耗,同時減少主機的能耗。

     本項目對必要使用的2臺冷卻泵按裝天納冷卻水能效控制柜(CW)進行自動控制,確保主機流量需求,并且實時跟蹤機組因負荷變化造成的加載、減載與Z佳冷凝溫度,再參考冷卻塔的實際冷卻效果和能力,調整冷卻水循環系統,使其揚程、流量達到Z佳匹配狀態,保持冷卻水系統時刻處在Z佳輸送系數范圍內。




3.3 冷溫泵控制
    天納冷溫水調節方法

 

 

    控制器通過溫度模塊,溫度傳感器,壓力傳感器等,將主機的回水溫度、壓力和出水溫度、壓力,讀入控制器內存,計算出溫差值和流量信息;然后根據主機的回水與出水的溫差值來控制調速器的轉速,調節出水的流量,控制熱交換的速度;溫差大,說明系統負荷大,應提高冷溫泵的轉速,加快冷溫水的循環速度和流量,加快熱交換的速度;反之,溫差小,則說明系統負荷小,可降低冷溫泵的轉速,減緩冷溫水的循環速度和流量,減緩熱交換的速度。并且,采用專有的控制技術,實現系統在各種工況和環境下自動地適應運行,自動建立不斷修正達到Z佳運行的曲線,在不降低空調效果的前提下,實現Z大化的節能.


安裝天納冷溫水能效控制柜

天納冷溫水能效控制柜確保主機冷溫水流量需求,結合實際負荷與主機運行工作需求,調整冷凍水循環系統,使其揚程、流量達到Z佳匹配狀態,保持冷溫水系統在Z佳輸送系數范圍內運行.


 







3.4主機控制

   較低的冷卻水溫度實現的節能 

 

 

 

 

  

 

A是主機制冷的基本工作流程:
主機的制冷工作,并不是“制造冷量”,而是“轉移熱量”,即將室內的熱量轉移到室外,從而降低室內的溫度。
無論是電制冷主機還是吸收式主機,都是通過制冷劑汽化和液化的不過轉換,將蒸發器的熱量轉移到冷凝器。它表現為:
蒸發器保持在一個相對較低的溫度,冷凝器保持在一個相對較高的溫度。主機的能耗可以理解成制冷劑溫度變化所需要的能耗,或者是將制冷劑的溫度從較低的蒸發器的溫度加熱到較高的冷凝器的溫度的能耗。
B:是主機標準工況下的情況,冷凝端32℃,蒸發端7℃,溫差25℃。
C:是主機冷凍水出水溫度不變,冷卻水進水溫度降低時的情況。由于較低溫度冷卻水的影響,冷凝端的溫度從32℃下降為30℃,蒸發端仍是7℃,冷凝端和蒸發端之間的溫差23℃。
制冷劑溫差較“B”情況少2℃,主機實現8%的節能。
D:是主機冷卻水進水溫度不變,調高冷凍水出水溫度的情況。冷凝端32℃,蒸發端的溫度從7℃上升到9℃,冷凝端和蒸發端之間的溫差為23℃。
制冷劑溫差較“B”情況少2℃,主機實現8%的節能。但是,主機冷凍水的出水溫度上升,對末端效果造成不利影響。
綜上所述,降低主機冷卻水進水溫度和調高主機冷凍水出水溫度,都可以減少制冷劑在冷凝端和蒸發端之間的溫差,從而減少主機的能耗,但是,調高主機冷凍水出水溫度會影響到末端的空調效果。
天納技術,在減少冷卻系統能耗的前提下,降低了主機的冷卻水進水溫度,從而實現主機的節能。

3.5 主機制熱控制
天納熱源控制是以熱源控制模塊為核心的熱源控制系統,通過熱源控制系統可以方便的對制熱系統進行集中控制。熱源控制系統通過對熱源的溫度、壓力、熱水管道溫度、壓力等各種實時數據的采集和分析,對鍋爐采取自動控制策略,自動調整鍋爐的啟動、停止和開啟臺數,同時調整鍋爐的熱水出水溫度,保證鍋爐工作在一個高效的制熱負荷區間,避免鍋爐長時間運行在低負荷、低效率區間。自動運行過程中,通過檢測鍋爐的進出水壓差與溫差,使各自的流量供需保持在高效安全運行的范圍內,確保鍋爐安全、高效運行。

 

3.6 水力平衡控制

 

 

通過測量總管道T0與各支管道回水溫度T1,T2,T3的溫差,分析1、2、3支管道的負荷區別;通過測量各支管道的出水壓力P1,P2,P3與回水總管道的壓力P0的壓差,分析1、2、3支管道的流量情況。通過對1、2、3管道上的閥門調節,控制各支管道上的流量。Z終實現每個支管道按需得到流量,為對應的末端區域提供合適的空調效果。
天納水力平衡技術的核心是“保持合適溫差,對流量進行調節”。以提高末端效果為主要目的,實現一定程度的節能。

3.7 終端監控平臺
WISDOM平臺,是天納為自身的節能系統研發的一個軟件,是中央空調一站式的監、控、記錄平臺。將中央空調的運行帶入了數字化時代。
 

 

 

 

 

 

它的主要功能包括:
1. 一鍵式啟停 —— 確保系統的安全啟停,簡化操作流程。
2. 自動運行時間控制 —— 定時啟停。
3. 負荷時段控制 —— 設定不同時段,系統運行在不同強度,并且可以根據實時負荷,自動調整運行強度。
4. 實時數據 —— 主要是各類設備的相關運行參數和功率情況。
5. 歷史曲線—— 系統運行的歷史信息,包括干球溫度,濕球溫度,主機進出水溫度等歷史數據。可根據要求調節顯示范圍,并且可以生成EXCEL表另外保存。
6. 電源數據——各個設備用電狀況的詳細信息。
7. 參數設置——設置設備的運行參數。可以設定基本參數,也可設置高級參數。
8. 故障報警——設備運行故障、通訊故障等,分類詳細提醒,方便維修。
使用WISDOM平臺,可以顯著提高中央空調系統的管理效率,從管理角度降低中央空調的運營費用:
1. 智能化功能,可以在無人值守的情況下,自動進行中央空調的節能運行;
2. 高級參數設置功能,可以充分發揮操作人員的專業水平,進行更精細化的節能操作;
3. 詳細的數據監測和記錄功能,為提高管理效率提供了可靠的數據支持。

 

四.節能效益

 

4.1 改造前能耗



4.2改造后能耗


4.3改造前后能耗比較


                                              改造后,年節約費用116萬元。


五.改造投資

 

 

照明節能,中央空調節能,水泥行業節能減排  www.spyedesign.com 

 



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