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中央空調(diào)循環(huán)水泵節(jié)能研究與改造
點(diǎn)擊次數(shù)：882 發(fā)布時(shí)間：2015-10-11
通過對(duì)中央空調(diào)的循環(huán)水泵運(yùn)行分析，進(jìn)行相應(yīng)的改造達(dá)到節(jié)能，以及通過對(duì)中央空調(diào)循環(huán)水泵的供電進(jìn)行變頻處理和一般工況，循環(huán)水泵通過變頻控制年可以節(jié)能45%以上。中央空調(diào)循環(huán)水泵供電變頻改造，節(jié)能效果明顯，值得推廣。
中央空調(diào)廣泛用于企事業(yè)等場所，是一種量大面廣、耗電多的通用設(shè)備。循環(huán)水泵是中央空調(diào)重要的輔助設(shè)備。主要分為冷(暖)凍水泵，和冷卻水泵。傳統(tǒng)的循環(huán)水泵控制是全速額定運(yùn)轉(zhuǎn)，循環(huán)水泵都提供固定水量，進(jìn)行熱交換。而實(shí)際生產(chǎn)生活中，隨著外界溫度等指標(biāo)的變化，我們需要對(duì)流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，zui常用的方法是通過調(diào)節(jié)閥門或擋板開度的大小來調(diào)整受控對(duì)象，這樣就使得相當(dāng)多的能量以閥門、擋板的截流損失消耗掉了。眾多中央空調(diào)循環(huán)泵運(yùn)行效率僅為45% ～50%，由此可見，提高循環(huán)水泵效率非常有利于中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
中央空調(diào)循環(huán)水泵耗能分析
國家制冷學(xué)會(huì)的大量實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在我國南方，特別是珠三角地區(qū)，每年空調(diào)制冷開機(jī)時(shí)間是10個(gè)月左右。
從上圖可看出100%～70%負(fù)載量在7、8、9月份出現(xiàn);70%～40%負(fù)載量在5、6、10月份出現(xiàn);40%以下負(fù)載量在3、4、11、12月份出現(xiàn);可見一年中系統(tǒng)負(fù)載率在50%以下的時(shí)間占全部運(yùn)行時(shí)間的50%以上，由此可見中央空調(diào)循環(huán)泵節(jié)能空間很大。
循環(huán)水泵的節(jié)能分析
按以下圖水泵耗電變化曲線特性圖分析，變頻變速水泵節(jié)能潛力很大。
1.空調(diào)系統(tǒng)水泵的運(yùn)行分析
中央空調(diào)內(nèi)循環(huán)水泵是按照一年中的zui大負(fù)荷進(jìn)行選配的。從安全運(yùn)行角度出發(fā)，循環(huán)水泵的出力必須在水循環(huán)系統(tǒng)zui大流量和阻力的額定功率基礎(chǔ)上增加5%～10%的富裕量。由于循環(huán)水泵大多采取定速運(yùn)行，其負(fù)荷不便調(diào)節(jié)，一般都采取調(diào)節(jié)擋板或閥門的開度來控制流量和壓力，造成很大的節(jié)流損失，浪費(fèi)大量能源。
2.變頻變速調(diào)節(jié)法
水泵廠家提供的特性曲線，如果轉(zhuǎn)速改變，水泵的性能隨之變化，從而使工況點(diǎn)改變。采用變速(降速)調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生附加的摩擦損失，因此效率較高，可調(diào)適應(yīng)范圍較廣。
3.水泵采用調(diào)頻變速后的節(jié)能分析
(1) 非zui高峰期流量調(diào)節(jié)
例如空調(diào)系統(tǒng)中：流量Q'= 0.8Q得出n'/n = 0.8
則：N'=(n'/n)3N = 0.8*0.8*0.8N = 0.512N
式中：Q、H、N分別表示水泵轉(zhuǎn)速為n時(shí)的流量、揚(yáng)程、軸功率。
由以上公式可知通過變頻變速的水泵當(dāng)流量減少到原來的0.8倍時(shí)可以節(jié)省用電量49.8%。
以某方案為例，選用“約克"YS450螺桿式冷水機(jī)組二臺(tái)，45kW冷卻水泵3臺(tái)(其中1臺(tái)為備用)、37kW冷卻水泵3臺(tái)(其中1臺(tái)為備用)， 250m3/h冷卻塔2臺(tái)。冷水機(jī)組的冷凍水流量的zui大和zui小值分別為356 m3/h和163 m3/h，系統(tǒng)冷凍水流量的zui大和zui小值分別為712m3/h和163 m3/h，可調(diào)節(jié)冷凍水流量范圍為22.9%~100%。
該空調(diào)系統(tǒng)的2臺(tái)冷凍水泵、2臺(tái)冷卻水泵通過zui保守的計(jì)算，在冷凍水流量80% 工況下也節(jié)省用電(45kW×2+37kW×2×49.8%=81.67kW，每天按10小時(shí)運(yùn)行來算節(jié)省電量81.67×10=816.7 (kWh)度電，每年按8個(gè)月運(yùn)行來計(jì)算，節(jié)省電量816.7×30×8 =196008(kWh)度電，從而大大地減少空調(diào)運(yùn)行的成本。
水泵采用調(diào)頻調(diào)速方案后，不僅可以大大節(jié)省電能，而且還可以在以下的方面獲得節(jié)能。
(2) 循環(huán)水泵電機(jī)啟動(dòng)
水泵電機(jī)軟啟動(dòng)，克服電機(jī)啟動(dòng)的大電流沖擊和停泵水錘現(xiàn)象，在減少對(duì)電網(wǎng)沖擊的同時(shí)，也減少了電能的無功損耗和延長設(shè)備壽命。
(3) 冷凍水管網(wǎng)水量調(diào)節(jié)
由于冷凍水管網(wǎng)水量是隨使用負(fù)荷而變化的，冷水機(jī)組和水泵的數(shù)量、型號(hào)投入是隨機(jī)發(fā)生的，所以負(fù)荷用水量、冷水機(jī)組工作水量、水泵運(yùn)行水量三者之間往往很難得到匹配，而恒壓差閉環(huán)調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速和決定投入水泵的數(shù)量，可以很科學(xué)地匹配好以上三者之間的平衡，并節(jié)省大量的水泵用電。
電氣實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)
空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)水泵的調(diào)頻調(diào)速，要達(dá)到zui終的節(jié)能目的。需要有完善的電氣控制手段，才能夠?qū)崿F(xiàn)，以下為電氣控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
1.冷水機(jī)組冷凝器進(jìn)、出水管安裝差壓傳感變送器，差壓傳感器提供冷凝器的工作運(yùn)行水量，以便在動(dòng)態(tài)水流量工作時(shí)設(shè)定上、下限流量保護(hù)值。
2.冷水機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)、出水管安裝差壓傳感變送器，差壓傳感器提供蒸發(fā)器的工作運(yùn)行水量，以便在變流量工作時(shí)設(shè)定上、下限流量保護(hù)值。
3.冷水機(jī)組制冷機(jī)安裝冷量傳感變送器，冷量傳感變送器提供機(jī)組開啟臺(tái)數(shù)的信號(hào)。冷量傳感變送器同時(shí)提供臨界冷凍水流量(小于一臺(tái)冷水機(jī)組的zui小流量)開啟壓差旁通閥的信號(hào)。
4.冷水機(jī)組冷凍水、冷卻進(jìn)出水管安裝溫度傳感變送器。
5.冷水機(jī)組冷凍水、冷卻進(jìn)出水管安裝壓差傳感變送器。
6.冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)分別安裝一臺(tái)變頻器，變頻器根據(jù)總出、回水管的測量壓差與設(shè)定壓差比較，變頻調(diào)速及按需要投入或撤出水泵臺(tái)數(shù)(投入過程實(shí)行軟啟動(dòng)、變頻運(yùn)行、工頻運(yùn)行)的綜合手段，閉環(huán)控制恒定總出、回水管的壓差。
在中央空調(diào)循環(huán)水泵上進(jìn)行變頻器改造及應(yīng)用，有一定的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益，并且在技術(shù)上也是可行的。循環(huán)水泵設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)是一種理想的調(diào)速控制方式，不僅具有顯著的節(jié)電效果，而且方便了操作，提高了設(shè)備效率，減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，較好地滿足了生產(chǎn)工藝要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。