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1、XX 大 廈 中 央 空 調 變 頻 節 能 改 造 方 案 XX中央空調變頻節能改造方案一、概況XX大廈有3臺中央空調。其中2臺開利螺桿式冷水機組，型號均為30HXC400B ，制冷劑為R134a，制冷量為1366KW（388.4USRT），蒸發器流量235M3/H，冷凝器的流量為284M3/H，主機電機功率為288KW ；配套3臺45 KW冷凍泵，流量315 M3/H，揚程32米，采用1用2備的工作方式，冷凍水溫差一般3；配套3臺37KW冷卻泵，流量350 M3/H，揚程24米, 采用1 用2備的工作方式，冷卻水溫差一般3；另外1臺大金螺桿式冷水機組，型號為CUW200D5Y,制冷量為682、0KW（193.4USRT）；蒸發器流量117M3/H，冷凝器的流量為141.7M3/H，主機電機功率為144KW；配套2臺30 KW冷凍泵，流量200 M3/H，揚程32米，采用1用1備的工作方式；配套2臺30KW冷卻泵，流量200 M3/H，揚程32米, 采用1 用1備的工作方式；空調系統全年開機10個月，大機組（開利機組）從早上8：00下午6：00，小機組（大金機組）從下午6：00凌晨3:00 ,每天這樣循環開機，每天運行19小時，每月570小時，空調系系統全年共計運行 5700 小時。從現場調查的數據可以看到，該空調的運行工況偏離最佳工況點運行，主機能耗、水泵能耗增大，對冷凍和冷卻水泵3、進行變頻節能改造，合理調節水系統流量，使主機運行在最佳工況，保證中央空調系統在制冷負荷變化時，自動跟隨、動態調節，可以有效實現系統和水泵的整體節能。二、中央空調系統的設計依據一般來說，中央空調系統的最大負載能力是按照天氣最熱，負荷最大的條件來設計的，存在著很大寬裕量，但實際上系統極少在這些極限條件下工作，根據有關資料統計，空調設備97%的時間運行在70%負荷以下波動，所以實際負荷總不能達到滿負荷，特別是冷氣需求量少的情況下，主機負荷量低，為了保證有較好的運行狀態和較高的運行效率，主機能在一定范圍根據負載的變化加載和卸載，但與之相配套的冷卻水泵和冷凍水泵卻仍在高負荷狀態下運行，（泵功率是按峰值冷4、負荷對應水流量的1.2倍選配）這樣會帶來以下一系列問題：1. 水流量過大使冷水系統進水和回水溫差降低，惡化了主機的工作條件、引起主機熱交換效率下降，造成額外的電能損失 。2. 由于水泵壓力過大，通常都是通過調整管道上的閥門開度來調節冷卻水和冷凍水流量，因此閥門上存在著很大的能量損失。3. 傳統的水泵和電機起?？刂撇荒軐崿F軟啟、軟停、在水泵起動和停止時，會出現水錘現象，對管網造成較大沖擊，增加管網閥門的跑冒滴漏現象。4. 由于中央空調冷卻水、冷凍水系統運行效率低，能耗較大且屬長期運行，進行節能技術改造是完全必要的。 三調節水泵轉速的節電原理 采用交流變頻技術控制水泵的運行，是目前中央空調系統節能5、改造的有效途經，圖一繪出了閥門調節和變頻調速控制兩種狀態比較的水泵功率消耗流量關系。 從上圖中可見用變頻調速的方法來減少水泵流量的經濟效益是十分顯著的，當所需流量減少，如水泵轉速下降到額定轉速的60%，此時變頻調速比閥門控制更加節能60 。 當所需流量減少，水泵轉速降低時，其電動機的所需功率按轉速的三次方下降。如水泵轉速下降到額定轉速的60%即頻率F=30Hz時，其電動機軸功率下降了78.4%，即節電率為78.4% 。四、中央空調系統構成及變頻節能改造技術方案圖二 中央空調系統構成及變頻節能改造示意圖l 節能系統主要配置：E5-H系列變頻器、人際界面、KC智能模糊控制器、電度表計量系統等；l 6、實現功能：采用智能模糊控制，根據冷凍、冷卻出回水的溫差和溫度進行自動變頻運行，在滿足冷氣量需求的同時，實現最大限度的節電率；采用RS485通訊控制，能在人機界面上顯示電動機的實時電參數，如：電動機的功率、電流、電壓、運行頻率、節電率等等，使節能效果一目了然。l 采用先進的三菱工控產品和智能模糊控制技術改造冷凍水泵和冷卻水泵。l 冷凍泵、冷卻泵的變頻器采用1拖5的方式工作，大小機組的水泵均可以在變頻運行的條件下實現較大幅度的節能效果。圖三 約金鑾大廈中央空調變頻節能改造系統框圖 圖四 金鑾時代大廈冷凍泵主電路原理圖圖五 金鑾時代大廈冷卻泵主電路原理圖采用圖三圖五的配置，可以保持1臺冷凍水泵和1臺7、冷卻水泵可以同時在變頻狀態下運行；也可以切換到工頻狀態運行，在工頻和變頻混合開機時，最多可以同時運行5臺冷凍水泵和5臺冷卻水泵，這樣配置系統的可靠性大大提高；水泵系統中裝有1個電度表，可以實測冷凍和冷卻水泵，分別在變頻和工頻運行時的電能消耗，節電效果一目了然。l 系統中還有以下功能： 具有水泵高速運行時間的設定和自動運算功能，自動根據當前的水溫和環境，經模糊運算后得出水泵最佳最短的高速運行時間，使其與主機的負荷和現場的制冷效果自動匹配，從而獲得最佳的節電效果。1）對冷凍泵進行變頻改造原理控制原理說明如下：PLC控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍泵的回水溫度和出水溫度讀入內存，并計算出溫差值；8、然后根據冷凍泵的回水與出水的溫差值和溫度進行模糊運算，來控制變頻器的轉速，調節出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內溫度高，應提高冷凍泵的轉速，加快冷凍水的循環速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內溫度低，可降低冷凍泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度和流量，減緩熱交換的速度以節約電能；變頻器的啟動、停止、運行頻率的改變及監控顯示數據如變頻器輸出功率、變頻器輸出頻率、輸出電流，輸出電壓等都是由PLC控制器通過485通信協議實現的，并且系統能自動進行冷凍泵（冷卻泵）節電率計算。2）對冷卻泵進行變頻改造原理由于冷凍機組進行熱交換時，使水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻9、水吸收，使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，進行降溫冷卻處理后，再送回冷凍機組。因此，對冷卻泵來說，以進水和回水間的溫差作為控制依據，實現進水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，加大冷卻水的循環速度；溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻泵的循環速度，以節約電能。五、我公司配置的中央空調泵系統節能設備的特點1） 變頻系統采用E5-H系列變頻器,對勵磁電流進行最佳的調整, 使電動機的效率得到更大幅度的提高,更進一步實現高效節能；2） 配備觸摸屏人機介面，操作控制簡捷，各種數據顯示直觀；3） 配備可編程控10、制器、4CH溫度A/D模塊、RS485通信模塊等；4） 采用先進的智能模糊控制技術，節電效果大幅提高；5） 智能模糊控制系統不會出現超調現象，同時抗干擾能力很強；6） 內置瞬時停電再啟動功能及再試啟動功能,在無人看管的情況下,完全自動化運行；7） 具有寬廣的輸入電壓范圍；8） 對水泵實現軟停和軟起，可完全消除網管水錘效應；9） 可隨時調節管路中的壓差，保證在合適的范圍內；10） 配置靈活，自動化程度高，各種功能（含保護功能）齊全，靈活可靠； 11） 占地面較小，投入少，效率高；12） 運行合理，電機、水泵、聯軸器的使用壽命將大大提高；13） 冷凍泵和冷卻泵的年平均節電率在40 %以上。六、觸摸11、屏人機介面的功能觸摸屏作為圖形操作終端，已成為操作者與其所控制的機器之間的一種完整連接，使用觸摸屏可以增進人和機器之間的關系，從而可不斷提高機器性能，并增加許多新的功能；以其極高的性能價格比在業界得到了廣泛的應用。圖六 觸摸屏畫面l 由于采用了智能自動化工控系統，配合通信協議，各種監控數據直接從變頻器中讀出，數據顯示更加準確，且直觀明了，可在觸摸屏上顯示變頻器輸出功率、變頻器輸出頻率、輸出電流，輸出電壓等等（如圖六所示）。l 具有畫面顯示功能，最多可顯示500幅制作畫面，可以全中文顯示和操作，操作者（使用者）按照中文提示可以方便地對設備或系統進行操作（見上圖）；l 具有監視功能，可用數值或條形12、圖監視并顯示可編程控制器字元件的設定值或現在值；l 具有數據變更功能，可以變更正在監視的數值；l 具有報警功能，可以對各種預先設定的條件進行報警。 七、節能改造后的冷水泵變頻節能效果分析一、 主機制冷時，全年開機10個月，全年共計運行5700小時：1) 開1臺45 KW的冷凍泵和1臺37 KW冷卻泵，每天運行10小時，每月運行300小時，每年可運行3000小時，全年可以節約電能（45 KW37WK）3000 小時/年40 （節電率） 98400 KWH2) 開1臺30 KW的冷凍泵和1臺30 KW冷卻泵，每天運行9小時，每月運行270小時，每年可運行2700小時，全年可以節約電能（30 KW313、0WK）2700 小時/年40 （節電率） 64800KWH3) 系統每年可節約電能 98400 KWH+64800KWH=163200 KWH二、電費：1.00元/ KWH三、空調系統每年可節約電費163200KWH1.00元/ KWH163200元四、改造后的中央空調機組的實際節電率與天氣溫度等等因素有較大的關系，預計經過變頻改造后水泵平均能節能40%以上，很快就可收回所有的投資費用。五、經過水泵的變頻改造后，由于水系統的運行進行了優化調整，空調主機也會實現5%10%的間接節能效果，主要體現在主機電流負載率的降低上。八、節能設備投資及回收周期分析1. 包含以上材料、節電系統設計費、安裝調試14、費、維護管理費、利潤、稅金的節能設備改造投資為X元；2. 水泵系統每年節約電費163200元；3. 投資回報期設備總投資費用X每年節約電費163200X年；4. 經過X個月的節能運行后，即可收回所有的投資費用，而改造后若節電率提高，回收周期將大大縮短。九、技術改造后對系統設備帶來的好處對水泵而言，由于大多數的時間都運行在額定轉速以下，使得設備機械部件的磨損如電機軸承的機械磨擦減少，機械部件的使用壽命大大延長，從而也使得中央空調機組設備的維護周期延長，設備的維護費用成倍減少，綜合經濟效益大幅提高。由于變頻器采用軟啟動方式，啟動電流得到了有效的抑制，避免了原來降壓啟動帶來的對設備的沖擊，特別是對變15、壓器的沖擊，為系統設備和變壓器的安全運行提供了有利的技術保障，同時也延長了系統設備的使用壽命。采用變頻器運行后，提高了機組運行的工作效率，降低了電機的噪聲和溫升，也降低了電機的震動，提高了設備的自動化水平，電氣故障率大大降低，可靠性提高；全中文操作系統，人機界面友好，設備檔次大幅提高。十、 中央空調泵系統節能改造實例：實例一：錦湖賓館中央空調節能改造錦湖賓館開利中央空調自2002年5月1日經變頻節能改造后，投入運行以來系統節電運行效果十分顯著，一直以來冷凍泵運行頻率在3035Hz左右；冷卻泵運行頻率在3040Hz左右，系統節電率在60%以上，取得了顯著的經濟效益，以下為實測的數據：（冷凍泵功率16、45KW，冷卻泵功率30KW）項 目運行日期與時間改造前的水泵改造后的水泵節能效果基準功率KW耗電量Kwh運行平均功率KW耗電量Kwh節電量KW節電率2002年5月720小時755400028.08202203378062.552002年6月724小時755430027.31197703453063.59錦湖賓館實際節能效果測試及經濟效益分析 如：5月份（131日）實測數據為：節能運行時間=720小時，本月電度表度數=20220 Kwh；按變頻改造前的功率核算月耗電量=75Kw720h=54000 Kwh；5月份節能運行后共節電33780 Kwh，本月節電率為62.55% ，取得了令人矚目的經17、濟效益（注：冷凍和冷卻水泵基準功率合計為75KW，在改造前多次實測后，已用合同形式確認）。 6月份實測數據為：節能運行時間=724小時，本月電度表度數=19770Kwh；按變頻改造前的功率核算月耗電量=75Kw724h=54300 Kwh；5月份節能運行后共節電34530 Kwh，本月節電率為63.59% ，節電效果比5月份來理想。 經實測的用電量數據比較，經變頻改造后保守計算的平均節電率應在50%以上，按每年運行7000小時計，每年耗電量為75 Kw7000 h =525000 kwh ，改造后每年可節電52500050%=262500 kwh 電價按0.87元/kwh計，每年可節約228318、75元。 錦湖賓館最近的現場調查情況： 在2004年8月10日現場調查，冷凍泵和冷卻泵累計運行了12600小時，若按工頻運行的話，消耗的電度1260075KW945000Kwh，而實際的電度表讀數為1041430（電流互感器倍率）312420Kwh，節電率（945000312420）94500010066.9，兩年來該節能系統已為錦湖賓館節電632580 Kwh，節約電費550345元，經濟效益十分顯著。實例二：深圳市中港城購物廣場有限公司中央空調節能改造 該購物廣場的一臺780冷噸中央空調，自2005年6月27日經變頻節能改造后，投入運行以來系統節電運行效果十分顯著，冷凍泵運行頻率在30Hz19、左右，冷卻泵運行頻率在30Hz左右，系統平均節電率在60%以上，取得了顯著的經濟效益，下表為實測的數據：（其中冷凍泵功率75KW，冷卻泵功率55KW，主機功率518KW,冷凍水泵和冷卻水泵合計的核定基準功率為123KW）。運行日期與時間改造前的水泵改造后的水泵節能效果2005年7月1日2006年7月31日核定基準功率KW耗電量Kwh運行平均功率KW耗電量Kwh節電量Kwh節電率累計變頻運行4559小時12356075746.4221162034913762.26%主機節電效果經反復測試在10以上，主機全年平均負載率在45左右，經過水系統優化后，主機在運行4559小時后的節電效果：518KW4520、4559H10%=106270KWH。2005年7月1日2006年7月31日，主機和水泵在進行變頻節能改造后，累計節電：349137 KWH + 106270KWH455407KWH，電費按0.95元/KWH，自2005年7月1日2006年7月31日，共節約電費：455407KWH0.95元/KWH432636元。實例三：深圳市水貝國際珠寶交易中心中央空調節能改造心水貝國際珠寶交易中心的中央空調主機為2臺開利螺桿機組30HXC200A(雙螺桿機組)，系統參數如下：主機為200RT的機組，主機輸入功率為138KW；冷凍泵為30KW三臺，1用2備；冷卻泵為45KW三臺，2用1備； 變頻運行工況：（21、單臺主機的1臺螺桿壓縮機+1臺冷凍泵+2臺冷卻泵） 工頻運行工況：（單臺主機的1臺螺桿壓縮機+1臺冷凍泵+2臺冷卻泵）2006年12月25日空調系統工頻運行，實測系統合計耗電量：1562 KWH，26日空調系統變頻運行，實測系統合計耗電量：570 KWH；實現主機節電率：25%，冷凍泵節電率：72%，冷卻泵節電率：79%，空調系統節電率：63% 。變頻節能改造后深圳市水貝國際珠寶交易中心的中央空調中央空調系統全年可以節約電費：32萬元。深圳市康燦科技有限公司近年以來完成節能改造項目序號項目名稱機組類型及制冷量備注1深圳市新紀元公司錦湖賓館中央空調變頻節能改造工程2臺300冷噸開利螺桿機2深圳羅22、湖邊檢辦公樓中央空調變頻節能改造工程2臺450冷噸開利離心機1臺100冷噸開利螺桿機3深圳市平安大廈風柜變頻節能工程4深圳市新紀元公司錦湖賓館恒壓供水工程5深圳市鵬基花園六期直飲水變頻節能工程6深圳大學光電子所100冷噸中央空調變頻節能改造1臺100冷噸開利螺桿機7深圳大學光電子所280冷噸中央空調變頻節能改造2臺280冷噸開利螺桿機8深圳大學光電子所恒壓供水工程9廣西桂西制藥有限公司中央空調變頻節能改造2臺100冷噸國產活塞機組10惠州家華百佳中央空調變頻節能改造2臺500冷噸開利離心機11深圳波托菲諾中央空調變頻節能改造1臺100冷噸大金螺桿機12廣州東山雅筑中央空調變頻節能改造2臺30023、冷噸約克螺桿機13廣州正佳廣場冷庫水泵變頻節能改造14東莞聚福豪苑中央空調變頻節能改造2臺300冷噸約克螺桿機15東莞維多利花園中央空調變頻節能改造2臺300冷噸約克螺桿機16東莞虎門哲信公園中央空調變頻節能改造2臺250冷噸約克螺桿機17東莞文化廣場風柜變頻節能改造18中山假日廣場百佳中央空調變頻節能改造1臺250冷噸約克螺桿機1臺400冷噸約克離心機19廣州天河都市廣場中央空調變頻節能改造1臺450冷噸特靈離心機20安徽省合肥市第一人民醫院中央空調變頻節能改造2臺450冷噸麥克維爾離心機21佛山市高明區電信局中央空調變頻節能改造3臺100冷噸日立螺桿機22深圳中港城中央空調變頻節能改造1臺24、780冷噸約克離心機23安徽省合肥市婦幼保健院中央空調變頻節能改造1臺360冷噸開利直燃溴化鋰機組（冷溫型）24深圳大學光電子所風柜變頻節能改造25安徽省池州市人民醫院中央空調變頻節能改造1臺415冷噸開利蒸汽溴化鋰機組（冷水型）26深圳市福田保稅區BOOKHAM公司中央空調變頻節能改造3臺400冷噸開利離心機27愛普生技術（深圳）有限公司空調冷卻水泵變頻節能改造28深圳國際珠寶交易中心2臺200冷噸開利螺桿機29深圳市麗都酒店冷熱水泵雙恒壓供水系統30安徽省合肥市婦幼保健院風冷空調變頻節能改造31深圳市締夢園中央空調變頻節能改造1臺200冷噸大金螺桿機32廣州市珠江俊園中央空調變頻節能改造325、3深圳市龍崗區星港城中央空調變頻節能改造1臺90冷噸日立螺桿機34東莞移動中央空調變頻節能改造3臺430冷噸麥克維爾螺桿機35深圳市羅湖區委中央空調系統節能改造3臺600冷噸開利離心機36東莞市盈豐廣場中央空調變頻節能改造315RT約克螺桿機組1臺430RT約克螺桿機組1臺37廣州市保利豐花園中央空調變頻節能改造400RT約克螺桿機組2臺38廣州市曉港灣中央空調變頻節能改造113.6RT恒星螺桿機組2臺39廣州市金田花園中央空調變頻節能改造420RT新晃螺桿機組2臺40廣州市富景花園中央空調變頻節能改造540RT約克螺桿機組2臺41深圳市高訓大廈中央空調主機變頻節能改造和水泵變頻節能改造40026、RT開利離心機組3臺42中國移動廣東公司深圳坂田機樓中央空調變頻節能改造236冷噸麥克維爾螺桿式機組2臺43中國移動廣東公司深圳龍崗機樓中央空調變頻節能改造236冷噸麥克維爾螺桿式機組2臺44中國移動廣東公司潮州綜合樓中央空調變頻節能改造200冷噸約克螺桿式機組2臺45中國移動廣東公司揭陽綜合樓中央空調變頻節能改造特靈螺桿式機組3臺46中國移動廣東公司梅州市綜合樓中央空調變頻節能改造200冷開利螺桿式機組冷噸2臺47中國移動廣東公司汕頭移動信息大廈中央空調變頻節能改造特靈螺桿式機組2臺48中國移動廣東公司韶關全球通綜合樓中央空調變頻節能改造162.5冷噸日立螺桿式機組2臺49中國移動廣東公司汕27、尾全球通綜合樓中央空調變頻節能改造46冷噸WCFX27機組2臺50中國電信南海分公司綜合樓中央空調變頻節能改造 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