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1、洁净室空调机组变频节能改造实例胡士光 李孝胜 马艳香（ 北京奥星恒迅包装科技有限公司 , 北京怀柔 ）包括空调机组变频节能改造理论计摘要：本文详细介绍了某医药包材企业北京制造中心洁净室空调机组变频节能改造实例。算，方案设计的数据计算分析；改造完成后空调系统的再调试，运行数据实测；改造总体节能效果。本改造工程在保证洁净 房间换气次数基本不变的前提下，实现了空调机组变频节能，并对洁净空调系统设计，施工提出一些合理化建议。关键词： 洁净室；空调机组；变频节能；投资回报。An Energy Saving Example of HVAC System in Clean RoomHu Shiguang L
2、i XiaoshengMa yanxiang(BJMC of Austar Beijing Huairou)Abstract： This article introduces an energy saving technology improvement for HVAC system in a Beijing pharmaceutical packaging manufacturing center. Including energy saving technology calculation, design analysis;HVAC recommissioning; measured o
3、peration data; the total energy saving. This program realizes the energy saving in keeping ACR unchanged. At the end, some suggestions have been given for design and construction.Key words： The Clean Room, HVAC; Energy Saving by VSD， Return on investment.一般情况下空调机组在设计时机组的总风量都要比实 际应用偏大一些， 风机工频运行时， 往往都
4、采用关小阀门的 开度来调节风量， 根据风机特性曲线， 运行工况点向后移动， 输出流量减少， 扬程增大， 从而造成了风管阻力增大， 大量 的能源浪费在阻力损耗上。 由流体传输设备风机的工作原理 可知，风机的流量与其转速成正比；风机的压力（扬程）与 其转速的平方成正比， 而风机的轴功率等于流量与压力的乘 积，故风机的轴功率与其转速的三次方成正比 （即与电源频 率的三次方成正比） 。根据上述原理可知：改变风机的转速 就可改变风机的功率。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
5、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）。由以上内容可以看出，用变频器进行流量控制时，可 节约大量电能。用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失，而且 由于对空调的调节是阶段性的， 造成整个空调系统工作在波 动状态； 工频转换为变频后， 使系统工作状态稳定， 并延长 机组的使用寿命。1 奥星北京制造中心洁净厂房空调机组现状 北京奥星恒迅包装科技有限公司北京制造中心是国内 医药包装材料生产领先企业， 主要生产输液用膜， 接口盖等， 制造中心工厂位于北京雁栖经济开发区，共有1#，2#两座厂房
6、，为IS07级和IS08级洁净厂房，分别由8套空调系统 提供洁净空气，设计换气次数为 20 次/ 小时。空调机组由 DDC进行简单控制温度和湿度。全部空调机组未配置变频器，全部工频运行。通过对8套空调机组设备岀力调查，计 算房间实际需要的送风量，发现风机的额定总风量远远大于 实际需要的总风量。存在较严重的“大马拉小车”的现象， 解决这个问题，一般情况下有两种方案， 一是更换风机，配 置满足实际需要风量的风机；二是为现有风机配置变频器， 实现变频节能。理论上讲，方案1投资费用低，节能效率高， 但是由于该机组是10年前的设备，必然存在设备选型难， 技术改动量大，施工周期长等缺点，尤其在制药包装材料
7、行业要求供货期限精确，很难给岀较长的时间进行技术改造； 方案2投资费用高，节能效率也比方案1差，但是考虑该方 案虽然施工工期较长，但是与老系统对接时间短，只需要生 产停产1天时间即可完成，并且由于粗效，中效，高效过滤 器的阻值随使用时间而增加，系统也需要具备变风量调节的 能力；综合考虑，选择为机组增加变频器节能是较好的方案。 经理论计算安装变频器一年可节约电能55万千瓦时。林何弋AW冲it口*1 可2M7. 119. QB1335.2523.21池1$1城” 1615. M弼&T.2 120. 033息#瓠(MJ)设计按叫出建仪计总世已里G7GH9L 7AfllTLKA01TC5AHITM1G
8、OOOI4000蝕据球计分析居何卓称内也间操柞间1工具间二更衣间徒冲血亜.很间55. G1372. S9&0. 231.231. 217. 846?. 6919L3931.2392847. K设计捋吒抚轅20我/小叶设计总送凤空W942. 3空调窑莊AHU01AHU02AHU03空调机塑財览凤量400002500035000空调额定总送凤世1000003空调系统的再调试空调机组安装变频器不能自行实现节约电能，空调系2动力监控系统的建造综合考虑动力各系统关键控制的自动监视，记录，报 警需要，结合空调机组实现变频节能，公司决策投资建造动力监控系统。项目由奥星制药设备（石家庄）有限公司承建。 动力监
9、控系统采用 CPU S7-313C-2DP控制系统，CPU 313C-2DP是一款带有中等规模程序量和PROFIBUSDP主/从接口的CPU该CPU提供了一个理想的平台用于在软件中 实现简单的技术功能任务，例如：运动控制、标准/模块化PID控制运行软件实现闭环控制任务和可以使用于过程处 理相关的功能，自带的 ProfiNet接口可以实现和 WinCC快速通讯，确保数据传输的实时性。上位监控软件选用 SIEMENS司的WinCC SIMATIC WinCC（视窗控制中心）是 西门子（SIEMENS在自动化领域中的先进技术和 Microsoft 的强大功能相结合的产物。SIMATIC WinCC是
10、一个模块化、可延展的系统，扩展非常灵活，能用于工业工程中的单用户 系统，直到复杂的多用户解决方案。 用于操作和监控、报警、 记录、归档和管理等功能。该控制系统为8台空调机组新安 装了变频器，具备就地，远程控制；自动，手动控制功能。统的再调试才是空调系统真正实现节能效果的关键。 在保持 换次次数不变的前提下， 逐次减少变频器频率，同时逐次开 大各送风阀的开度，保持机组送风量不变。调整结果如下：轻置设备編号颔左冈量电机功率KW调整后頻率Hz调整后供風量 m3ZhpernAHU014QQ0Q30402&000AHU022500022狎1300ftAHU0335000304521000PCI2AHUO
11、d45000374036000AHU0&45000374023000BHK2AHU0?400003035300 J DAHU0S70005. 54562004空调机组变频节能验证理论上风机功率与电源频次的三次方成正比。通过测试风机电机的运行电流进行验证。在空调系统再调试中，对4#空调机组进行了数据测试。数据如下：5DHZ运行5050血运行电流（贏）425QHz实际送佩疑3/H）俪34调整后皿数40调整后运行电流仏）23.2调整后实际送凤量（13/H）37917根据公式：风机功率P=、.3UI，计算结果如下:凤机的轴功率与电源频率的三次方成正比验证频率实測运 行电流冈机功率运行电流计 算功率比率
12、频率计算功率比 率504227. 643402315, 13S0. 5480,512结论：风机功率与电源频次的三次方成正比。5本项目节电效果及投资回报期根据空调机组调整后的频率数，年运行天数取300天，综合电费取0.75元/度。经计算年节约电 65万度，电费49 万元，总节能率 48.8%。本项目总投资 80万元。投资回报 期=1.6年。同时本动力监控系统实现了以下功能作为附加 值：全部动力系统关键控制参数的自动监视，记录，报警； 历史数据归档查询；手机短信报警；局域网远程监视等功能。 本项目根据目前洁净室的换气次数 =20次/小时，日常尘埃 粒子检测数据与标准对比，还有通过减少换气次数节能的
13、潜 力。同时有在不生产期间维持最低频率运行的节能潜力。等待进一步研究实现。节能计算如下：设备 编号电机功率KW调整后频率 Hz节电百 分百年度节电数 度年度节电费 元AHUO1304048.8%10540879056AHUO222404S.IF259.2679T4.4AHU03304527.1%5853643902AHUO437 4048. E%130003. 297502.4AHUO5374043. 0%130003.297502.4AHUO7303565.7%141912106434AHU0S5.54527.1%10731.68048.7鸟计2490419.96结语空调机组变频节能在今天已
14、经普遍应用，但是一些老 系统由于局限于当时设计理念，投资费用，技术水平的局限性，在建造时没有配置变频器。现在可以通过技术改造进行 变频节能。但是一些单位和运行人员对变频器节能的基本工 作原理存在理解的误区，认为只要安装变频器就能实现节 电。其实新安装变频器节电最基本的基础是原风机存在“大马拉小车”的现象，即风机的额定风量远大于实际需要的送风量。变频器安装后一定要进行空调系统的再次调试，在减少运行频率的同时，还要保证风机送风量不变， 及房间换气 次数不变。所以建议在新建项目中， 空调系统一定要配置变频器， 单台风机PLC(或DDC)控制，安装基于PC机工作站的空调管 理系统 HMS(HVAC Management System)，实现空调系统的 节电。并计算定义不生产期间，为保持房间正压的最低运行 频率。最好空调控制系统设置节能键，一键完成设置。在本次空调系统的再调试中，还有一个意外收获，风机总送风量与房间内实际测岀的总风量存在较大差距。分别是：18168M/H, 16319 M 3/H。说明总系统漏风率相当严重， 但是基于现状，没有很好的措施解决该问题。因此在空调风 管施
