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          節能水泵
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          中央空調系統冷凍水的能耗分析及案例

          2020-09-25

          中央空調系統的制冷是一個逆向熱交換的過程。冷凍水在空調末端經換熱吸收熱量后,經過冷凍水泵的驅動,將吸熱升溫后的冷凍水12°c輸送到冷水機組蒸發器內,液態制冷劑經蒸發吸收了熱量,冷凍水溫度降到7°c后再次進入空調末端,如些循環往復。然而,在中央空調系統變流量調速控制技術問世之前,一般為定流量系統,由于空調系統負荷的不確定性,在空調系統熱交換的過程中,冷凍水循環系統常常運行在大流量、小溫差的狀態,致使冷凍水泵效率低以及輸送能耗的白白浪費。所以,實時依據空調系統末端熱交換的情況來節冷凍水流量,能夠有效的降低空調水系統的耗能,下面,我們從以下幾個方面來分析:

          1 冷凍水循環系統的結構分析:

          中央空調系統冷凍水的能耗分析及案例

          1.1 該部分由冷凍泵;室內風機及冷凍水管等組成。從主機蒸發器流出的冷凍水(7度),由冷凍泵加壓送入冷凍水管路(出水),進入室內進行熱交換,帶走房間內的熱量,最后回到主機蒸發器內(回水12°c)。室內風機用于降低空氣溫度,加速室內熱交換。

          1.2:冷凍水循環系統是中央空調系統的能量輸送與分配過程,由冷凍水泵、分水器、集水器、水處理裝置及管網等構成。由于管網結構形式復雜,管網中各個末端負荷變化情況各異、分布不同,管路系統的揚程損失大,使冷凍水循環系統的容量延遲和管流阻力特性此時變化。

          1.3:對于大型建筑物的中央空調系統,空調覆蓋面積大,冷凍水循環系統的管網復雜、造成系統的熱容量及熱慣性比較大,并且系統管道路徑長,冷凍水循環一次需要一個相應的時間,從而,回水溫度無法控制。

          總之。冷凍水系統在運行過程中涉及到的變量有熱交換負荷、水流量、水壓力、供回水總管溫度、水泵能耗等,它們之間相互關聯。

           2 冷凍水變流量運行的必要性與可行性分析:

          2.1中央空調的實際負荷是隨著人流量和室外氣溫條件的變化而變化的,而冷凍水流量的變化很多時候只能根據水泵運行的數量來控制,這樣就出很多時間內冷凍水流量大于冷水機的制冷量的情況,且一次泵始終處于滿負荷運行,致使冷凍水泵輸送能耗的白白浪費。

          2.2在空調水系統中考慮使用調速變流量的主要原因是空調負荷是隨著外界環境和系統使用功能的而改變的,而設計空調系統時,往往是按最不利工況來選擇設備的,這樣在部分負荷時,定流量系統就會造成能耗的浪費,而調速變流量水泵循環系統會隨著負荷的變化動態調節冷凍水流量,使其與機組的制冷量相匹配,并不會引起蒸發器結凍的現象發生。

          2.3變流量水系統的原理是利用變頻器調節水泵的轉速,進而調節系統水流量,隨著科技的發展,變頻技術己比較成熟,在空調領域的應用也越來越多,關于變流量的理論研究和工程實踐也己證明實現空調冷凍水循環系統變流量是可行的,作為一種高效的調節手段,為實現系統能耗的降低提供了有力保障。冷水機組所允許的流量變化范圍越大,就越有利于冷凍水的流量調節;冷水機組所允許的流量變化率越大,則冷凍水循環系統變流量時冷水機組的出水溫度的波動范圍就越小。

          3. 實現冷凍水變流量的方法:

          3.1 檢測出空調冷凍泵系統的管路特性曲線,定制一款具備寬廣效率區且適應可調速的水泵,水泵的能耗隨轉速而三次方改變,節能效果顯著,在滿足系統需求的同時,實現節能。

          4 空調系統冷卻泵節能案例:

          4.1無錫浩華節能公司在對中節能無錫空調系統冷卻泵運行狀態的檢測和對運行數據的分析后,與業主就水泵節能改造協商后達成一致意向: 我公司針對該系統常態熱交換過程對循環水系統的客觀要求,利用先進的系統水力學模型,計算機輔助設計,同時,我方將檢測出原系統的實際能耗;各管路上的沿程水力損失;水循環系統的控制及冷水機的制冷量,從而計算出原系統及管路的特性,進而選擇與管路特性吻合的高效泵組。使優化后的循環水系統在運行時達到工況,

          現場對該系統變頻45HZ運行控制泵實際運行參數如下:

          原水泵形式為管道泵,45HZ變頻運行

          P1原水泵銘牌參數Q=791m3/h   H=23.5m   配套功率P=75KW

          原水泵測試數據:變頻45HZ運行,1臺泵Q=540m3/h   H=20m 

          運行時電流I=107A  U=407V  COSφ=0.87電機效率η電機=93.6%

          水泵實際功率P1=1.732×407×107×0.87=65.62KW

          變頻運行時,水泵有功軸功率P2=65.62×93.6%=58.61KW

          變頻運行時,水泵總體實際效率:η=20×540/367/65.62=44.84%

          當前運行工況明顯效率偏低,水泵長期運行在低效區造成大量能源浪費;由上表可以看出:水泵工作點嚴重偏離標稱工況,并且水泵均在較低效率點運行。由于效率低下,系統中水泵均存在運行成本偏高的問題,長期運行將造成極大的能源浪費及經濟損失。

          4.2改造方案:

          在不改變現有水泵的運行控制模式和現有管路安裝的前提下,我方將根據冷凍泵系統實際用水的需求;系統管路的特性及水泵進;出口的沿程水力損失的狀況,用我們公司在供給水系統中節能創新的;獨特的水力雙流道線形穩流增壓設計,為該系統制造高效節能泵組。

          4.2-1 高效泵設計:從設計、制造環節全面提高泵的運行效率,降低泵的運行能耗

          4.2-2根據系統管路布置、熱交換負荷、冷水機運行參數,計算出管路實際特性曲線,在滿足正常冷凍水循環的前提下,設計并量身定做與系統最匹配的高效節能水泵,確保水泵實際運行于該泵的高效率點,解決原系統設備偏離設計工況運行導致泵效率降低的問題。

          4.2-3 水泵的材質及配件根據供水系統水質特性確定,針對供水系統水質的特殊性,量身定制適合于該系統運行的水泵,提高水泵運行壽命,降低水泵的故障維修率及維修成本。

          4.2-4 高效泵流量;揚程設計滿足冷水機的制冷量的需求和系統沿程管路損失。

          4.2-5 配置和高效泵匹配的水泵進口穩流器及水泵出口降阻器(二個配套設備是我公司在供給水系統節能的專利產品)

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          現根據實際測試值技改項目使用更適合現有系統運行且高效節能的水泵。

          選用與實測工況盡量匹配的高效率臥式雙吸泵或者端吸泵,以糾正原系統循環泵變頻非受控運轉時效率低下的問題。新選用的循環泵型,額定功率均比現有系統低,且運行效率均有明顯提高,節電率為:45%、系統: 50 %,節能效果顯著。投資回報周期僅: 6 個月。

          6. 項目驗收及標準

          6.1.性能驗收標準:系統改造后連續運行24小時,設備性能滿足供水系統生產工藝需求。設備運行參數達到設計指標;

          6.2.設備綜合節電率達到承諾節電率;

          6.3.系統驗收合格后,雙方簽訂系統節能驗收單。


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