深圳綜合樓中央空調節能改造
深圳綜合樓地處繁華的鬧市區,其中一至四樓是商場,五、六樓是酒樓(空置多年),七樓、二十四至二十六樓是辦公樓(八樓至二十三樓是住宅,不使用中央空調)。一直以來,商場和辦公樓的租賃都不穩定,淡季的空置率都非常高,中央空調用電占管理處用電的60%以上,每天開機時間是8:00~21:30,而辦公樓17:30后下班,節假日也不辦公,中央空調的冷氣專供商場使用,負荷成本高。
中央空調系統的設計參數都是按最熱天氣、負荷最大,并加一定的余量選定的,而實際上系統極少在這些極限條件下工作。雖然主機能在一定范圍根據負荷的變化而變化,但冷卻、冷凍泵卻仍在高負荷狀態下運行,不能隨負荷的變化作出相應的調整。從近兩年設備運行的記錄來看,即使是最熱的天氣,冷凍水溫也從末超過9.5OC,而冷卻泵一直都通過調節管道上的閥門開度來調節,大馬拉小車現象嚴重。可見,本套系統對本樓而言,節能潛力很大!
下面介紹綜合樓中央空調系統節能改造的情況:
一. 中央空調主要動力設備包括:
制冷主機:320KW×2臺(一用一備)
冷凍水泵:37KW×3臺(一用二備,原設計二用一備)
冷卻水泵:45KW×3臺(一用二備,原設計二用一備)
二. 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改造的有效途徑之一。由流體力學知識:
流量Q與轉速n一次成正比:Q=K1n
揚程H(水阻)與轉速n二次方成正比:H=K2(n)2
功率P與轉速n三次方成正比:P= K3QH= K1 K2(n)3
其中,K1、 K2、K3為系數
因此,當所需流量減少,頻率降低(水泵轉速降低),電動機功率則成三次方下降,如頻率下降10Hz (50Hz 降至40Hz ),流量減少20%,而功率則下降近49%,此時,流量雖減少,但仍在空調技術允許范圍內。
三. 節能改造實施辦法
采用模糊智能閉環控制方案,框圖如下:
1.對冷凍泵(37KW)進行變頻改造
可根據冷凍泵的進水與回水的溫度差值來控制,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,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以節約電能。
2.對冷卻泵(45KW)進行變頻改造
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,也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;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,減緩冷卻水的循環速度,以節約電能。
3.信號控制
設計模糊智能閉環,實現全自動控制。雙參數的傳感器,將冷卻、冷凍的溫差傳送到PLC,由CPU分析計算后,變頻器控制柜輸出0~50Hz之間連續變化的電流,使泵的轉速━━流量與對應的冷水機組所需的溫差、壓力一一對應,每臺泵均自動變頻運行。
采用模糊控制的優勢:利用模糊控制理論,把我們人的控制理念的自然語言描述轉化為計算機能接受的算法語言所描述的控制算法。它不僅能實現控制,而且能模擬人的思維方式,對一些無法構造數學模型的被控對象進行有效控制;模糊智能不會出現超調現象,故系統的節電率更高;當系統有干擾信號時,能快速響應外部擾動,因此模糊控制系統抗干擾能力強;中央空調的水泵變頻運行采用模糊數字控制后,具有程序編制靈活、現場調試方便,自動化程度高,運行安全可靠(軟停軟啟,減少水錘效應),節能效果非常突出,空調運行效率大幅提高。所以,模糊控制會在中央空調、恒壓供水等節能自控方面應用越來越廣泛。
四.節電效應
中央空調節能改造后,通過一年時間運行(2003年與2002年比較),節約電能178200度(160380元),節能率達到46.6%,即不到一年時間收回投資成本,節能的效果非常好。
當深圳在高溫季節和低溫(秋冬季、枯水期)時期頻頻發出限電呼吁時,當物業的經營越來越微利時,當環境、經濟因素導致商業物業空置率波動大時,降低經營成本己勢在必行,中央空調的節能改造,是非常有效的措施之一。
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