中央空调节能改造方案

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1、一、一、 前言前言 中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占 建筑物总电能消耗的 50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实 际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载 都在 70%以下运行。 二、存在问题二、存在问题 由于在中央空调系统使用期间，每一天的天气状况不同和使用状况的不同，所以每天所要 求的冷却水和冷冻水的流量要求是不同的。如制冷量仅为其额定负荷的 80%时，冷却水流 量仅需其额定流量的 80%，冷冻水流量仅需其额定流量的 80% 。而依照建筑设计来说， 选用空调系统都是按当地最热天气时的最大

2、制冷量来选取择机型的，而根据一年当中空调 机组运行状态进行分析，其中 90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷却水泵、冷冻 水泵在此 90%的时间内仍处于是 100%的满负荷运行状态。 冷却水泵、冷冻水泵、长期限处于满负荷运行状态，在空调机组非满负荷运行状态时，电 机作了大量的无用功，造成了大量电能的浪费。 三、三、 改造措施及原理效果分析改造措施及原理效果分析 （一）、系统组成：“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成 1、冷冻水循环系统 由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送 入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。 2、冷却水循

3、环系统 由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换使水温冷 却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升 了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水， 送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组内释放的热量。 （二）、解决措施 1、循环系统 采用 REGIN 节能控制系统，根据冷却水系统和冷冻水系统的供回水温度进行采样和控制， 通过变频器对循环泵系统进行控制，调整各泵电机的工作状态（主要是转速），保证各电 机以最小功率输出，精确地进行温度控制，延长循环水系统的寿命，并大幅度地节约电能。 另外，即使变频控制回路发生故障

4、，REGIN 节能控制系统的变频工频切换功能也可将机 组切换到工频工作，以确保设备正常工作的需要。2、控制逻辑 1）冷冻水泵水泵智能控制柜、冷却水泵水泵智能控制柜、采暖循环水泵智能控制柜冷却 塔风机智能控制箱、现场模糊控制箱 、水力平衡控制系统运行参量采集设备以及系统软件 组成，冷却水循环系统的回水与出水温度之差，反应了需要进行交换的热量多少。根据回 水和出水温度差，控制循环水的速度来控制热交换的冷却，在满足需要的前提下，达到节 电的目的。温差大说明冷却机组产生的热量大，应降低回水和出水温度差，通过加快控制 循环水的速度来控制热交换的速度，加速冷却水的降温；温差小，说明冷却机组产生的热 量小，

5、可降低冷却泵的循环速度。温度控制器将传感器检测到的温差信号同设定温差比较 后控制变频器调整电机的转速； 2） 冷冻循环系统 见冷却部分不再重复； 3） 根据贵单位中央空调系统的实际情况以及对本系统改造的要求，在制冷主机制冷负荷 不足 100%时，本系统根据冷却、冷冻出水和回水的温度差，动态地调整泵电机转速，并 以最小的电能向制冷主机提供所需的水流量。（三）、节电原理分析 1）、节电原理 由流体传输设备水泵的工作原理可知：水泵的流量与其转速成正比；水泵的压力（扬程） 与其转速的平方成正比，而水泵的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵的轴功率与其转 速的三次方根据上述原理可知：改变水泵的转速就可改变

6、水泵的输出功率。例如:将供电频率由50Hz 降为 45Hz，则 P45/P50=453/503=0.729，即 P45=0.729P50（P 为电机轴功率）；将供电频率由 50Hz 降为 40Hz，则 P40/P50=403/503=0.512，即 P40=0.512P50（P 为电机轴功率） 。2、冷冻、冷却循环节电原理 现定性的分析一下冷冻、冷却循环系统节电的原理。现假设某循环水泵改为变频控制，平 均流量为原来的 0.8；现分析节电情况。 节电率=（W 原来- W 节电）/ W 原来100% =(1- W 节电/ W 原来) 100% W= PT ； P= QH； Q=K 1 n； H=K

7、 2 n2； P= K 1K 2n3= K 0n3； T 节电= T 原来； 节电率=(1- P 节电/P 原来) 100% =1-（n 节电/n 原来）3100% =1-（0.8）3100% =48.8%49%； （注：W：功，即水泵所消耗电量； P：功率； T：时间； Q：流量；H：扬程； n：转速；K 1：系数；K 2：系数 K 0：系数） （四）、效果分析 1、原机组的电机起动时会出现较大的冲击电流，采用节能系统控制后，可以使电机起动 时电流平缓上升，没有任何冲击；另外，大功率电机停机时会产生很大的反生冲击电流， 对设备造成一定程度的损害。采用变频控制后，可使电机实现软停，避免反生电流

8、造成的 危害，有利于延长设备的使用寿命。 2、本节能控制系统系统采用瑞典 REGIN 瑞晶的节能系统设备，结合硬件操作的无差别软 件识别，无需再配置冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、阀们控制箱等控制设备。 3、节约贵单位机房工人劳动强度，由于自动化水平较高，无需配置针对中央空调机房的 楼控系统。节能系统可实现中央空调系统的现代化计算机控制，达到无人值守效果，实现 中央空调系统自动高效节能运行，并可方便与楼控系统无缝联接。 4、采用 REGIN 瑞晶节能控制系统后，可根据温度传感器反馈回来的温度信号控制水的循 环速度，从而进行准确的温度控制。无需另行安装水力平衡系统，可实现空调冷媒流量跟 随负荷的

9、变化而动态调节。 5、循环水系统用阀门来调整水的循环速度，当阀门关小时，循环水循环时阻力增加，浪 费了大量的电能。采用了变频控制系统后，可将阀门全部打开，通过调整电机的转速来调 整水的循环速度，节省了大量的电能。 6、以大大减小电机运行时的噪音，并节约运行时的蒸汽量。由以上内容可以看出，用节能系统进行流量（风量）控制时，可节约大量电能。冷冻、冷 却循环系统在设计时是按现场最大需求量来考虑的，其水泵按单台设备的最大工况来考虑 的，在实际使用中有 95% 以上的时间循环泵都工作在非满载状态下。采用阀门调节不仅 增大了系统循环压力和节流损失，而且由于对循环的调节是阶段性的，造成整个供暖系统 工作在波

10、动状态；而在安装变频控制系统则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制， 并通过节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调 节，使系统工作状态稳定，延长机组及管网的使用寿命。 7、节能效果显著：整个机组系统节能在 28%以上。项目案例分析：项目案例分析：中央空调系统使用及节能改造建议分析中央空调系统使用及节能改造建议分析一一 系统概况（图纸为依据）系统概况（图纸为依据）XXX 空调系统主机更换为直燃型溴化锂吸收式冷热水机（直燃机）三台，因不同的用途分 为两个系统：直燃机 1 和直燃机 2。 直燃机 1 系统设备构成情况：直燃机 1： 2620KW /台 共 2 台

11、 冷冻水泵： 37KW/台 共 4 台 （软启动器减压启动） 冷却水泵： 55KW/台 共 4 台 （软启动器减压启动） 冷却塔： 共 4 个 冷却塔风扇： 7.5KW/台 共 8 台 （每个冷却塔 2 个风扇） 电动阀门： 370W/380V*12 主机冷水和冷却水进口各一个，每个冷却塔进出口各一个 冷温水系统组成：单台主机对应 2 台冷冻水泵，末端共用 冷却水系统组成：单台主机可对应任意 2 台冷却水泵，1 台冷却水泵对应 1 个冷却塔，该 冷却塔 2 个风扇在负荷变化时启停变换。 系统运行基本要求：开单台主机必须开 2 台冷冻水泵、2 台冷却水泵、2 个冷却塔、以及 相应的冷冻水电动阀门

12、和冷却水电动阀门，并且启动顺序满足主机启动要求。直燃机 2： 810KW /台 共 1 台 冷冻水泵： 22KW /台 共 1 台 冷却水泵： 22KW /台 共 1 台 冷却塔： 共 1 个 冷却塔风扇：3KW /台 共 2 台 冷温水系统：1 台主机对应 1 台冷冻水泵，1 套末端冷却水系统：1 台主机对应 1 台冷却水泵，1 台冷却水泵对应 1 台冷却塔 系统运行基本要求：需按单台直燃机启动要求顺序启动设备。二系统使用分析二系统使用分析直燃机系统启动顺序：（以制冷为例） 冷温水泵 冷温水电动阀 冷却水泵 冷却水电动阀 冷却塔进口电动阀 冷却塔出口电动阀 直燃机 冷却塔风扇停机顺序为后开先

13、停。 手动控制方式 1）在手动控制时，需人工按上述启动顺序手动启动各设备，各电动阀要严格对应相 应的直燃机，并严格控制好各设备间的启动间隔时间。直燃机的工作特性要求：在发出水 泵启动指令前不能检测出水流量；在水泵启动指令发出后的一定时间内务必检测到水流量， 否则直燃机启动失败。需 23 个操作人员每日协同操作。 2）现有冷却塔风扇的启停不受冷却塔出口温度控制，即使在冷却塔出口温度很低的时 候，冷却塔风扇还将继续工作（除非操作员手动停风扇），冷却塔出口温度过低，会使直 燃机保护性停机，甚至会引起直燃机结晶、冷剂污染、冻管等严重故障。这些都必需专人 职守，机组运行期间不间断监控操作，为了系统本身的

14、安全、可靠、节能，对操作人员要 求很高。 3）手动控制无法固化规范操作，随意的操作亦会带来巨大的能源浪费，且各设备也无 法均损耗运行。 自动控制方式 1）一键启停中央空调系统，系统使用中可能出现的多种工作状态完全自动控制实现， 减少操作人员同时，也降低对人员的要求，规避了人工操作带来的系统风险。 2）在负荷变化和温湿度变化的情况下，平稳控制冷却水系统回水温度，冷却塔风扇的 启停受冷却塔出口温度控制，以保证直燃机运行的稳定。 3）在直燃机系统中，冷却水流量可在 50%-100%间调节，通过自动加减冷却水泵配合 变频控制，使冷却水流量随空调负荷的变化而变化，从而实现显著节能的目的。 4）在集控系统

15、上显示各设备的状态、运行参数、故障、报警和运行记录，便于维护和 保养。 5）预留楼宇监控接口，方便监管部门监管。（以太网、MODBUS 或 PROFIBUS 任选）在直燃机 1 系统中，多台直燃机对应多台冷水泵、多台冷却水泵、多座冷却塔组（每个冷 却塔有多个风扇）和多台电动阀。多对多系统优势是各相同用途设备互为备用，这样能使 单个设备故障对整个系统运行的影响降到最低，但也给启动和停止机器带来了问题，尤其 是单机切换多机和多机切换单机，若不能及时开关并联口的阀门很容易带来浪费能源或者 启动主机失败等问题；冷却塔、冷却水泵、冷温水泵、直燃机可以通过多种组合方式来实 现运行，系统支持设备实现均匀损耗

16、，在以后的大修及设备更换中更方便用户自身的管理 和施工；但这种系统优势的体现，无法靠人工操作达到，需要把这些复杂的运行工况固化 后，用自动化控制来实现。三节能投资分析三节能投资分析除了系统本身通过集中控制减少人员配备，并确保设备安全使用。在中山门空调系统中， 水泵有着很大节能空间的。在一年中不同的季节，以及每天从早到晚，空调的负荷不断变 化，空调主机可以根据负载变化自动加载、减载，水流量却不能随主机匹配调节，大部分 时间工作在大流量小温差的状态，极大的浪费能源。可以利用变频技术改变水流量达到节 能降耗的目的。由流体力学原理可知：流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与 转速的三次方成