白金五星酒店冷水機組選型經(jīng)濟技術(shù)分析

1、10KV冷水機組與380V冷水機組技術(shù)經(jīng)濟分析（初稿版）摘要：討論公共建筑制冷站采用10kV電機應用于大功率冷水機組替代380V電機運行方式的可行性，使其達到提高運行可靠性、減少初投資、降低損耗、經(jīng)濟運行的良好效果。關(guān)鍵詞：10KV冷水機組 變壓器損耗 經(jīng)濟運行一. 工程概述 本工程為希爾頓度假酒店，項目位于海南陵水縣清水灣， 根據(jù)本工程的特點，客房、裙房公共區(qū)域等功能區(qū)，采用集中的單冷中央空調(diào)系統(tǒng)，設置有效容積約2000m3的蓄冷水池，22：006：00時段低谷電時段蓄冷，水蓄冷蓄冷量13300kw.h作為部分負荷水蓄冷?？照{(diào)冷源選用三臺750 RT離心冷水機組共2250 RT,電動機功率4

2、57kW，其中2臺帶變頻，使主機的運行與實際使用對負荷的需求有較好的適應性和可靠性，兩臺離心式冷水機組為蓄冷冷源，互為備用。設計日總空調(diào)估算冷負荷為155300kw.h。二. 設備選型方案說明當建造大型公共建造需要進行冷水機組的電源配置時，若電機額定功率在300KW以下，采用380V低壓和星角啟動在技術(shù)和經(jīng)濟上都是合理和可行的。但當電機功率大于300KW時，采用10KV驅(qū)動，則剛好相反，無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟上，都比380V驅(qū)動更為合理。而且電機功率越大，這種經(jīng)濟優(yōu)勢更為明顯。當然，上述簡單的分析結(jié)果是將冷水機組的電氣系統(tǒng)考慮在內(nèi)而得出的。如果單純比較冷水機組的價格（包括啟動柜），10KV驅(qū)動的

3、投資將比380V驅(qū)動來得大。但如果將空調(diào)系統(tǒng)的投資范圍延伸至電氣設備的采購、安裝和調(diào)試，結(jié)果卻相反，總體上10KV驅(qū)動方式的初投資將低于380V驅(qū)動方式，而且相對380V的電氣系統(tǒng)而言，10KV驅(qū)動只有很少的中間設備，因此可以在效率和損耗問題上獲得效益，這樣用戶還會因為運行費用的減少而得到更大的好處。根據(jù)我國國情，中壓電力網(wǎng)絡，即城鎮(zhèn)供電及地方工業(yè)企業(yè)供電網(wǎng)絡的額定電壓規(guī)定為10KV。所以按建筑電氣設計手冊建議220KW及以上的馬達，條件允許時宜選用10KV電機。因此結(jié)合本項目所在區(qū)域供電情況和整體變配電設施的合理布局綜合考慮, 提出采用高壓10kV ( 市電電網(wǎng)電壓 較低壓380V 大功率電

4、動機的運行方案合理，從理論、數(shù)據(jù)、運行效果等方面作詳細分析。三. 理論分析采用高壓10kV電機應用于大功率冷水機組較低壓380V 電機運行方案如下優(yōu)點:3.1 大幅度降低電動機運行電流, 增強運行安全可靠性, 減少設備故障率。采用3 臺750 RT離心冷水機組的電動機功率每臺為457kW，若采用380V 供電方式, 其滿載電流每臺為819A；若采用10kV 供電方式, 其滿載電流每臺為32.5A，低壓電流為高壓電流的25倍,采用高壓電機將大大降低機組的最大啟動電流, 這對頻繁起動的大功率電動機而言，其操作運行的安全可靠性增強，故障率減少。3.2 10kV冷水機組大大減少在該項目的初期設備投資、

5、機房投資、運行費用、耗電等費用。A. 采用10kV 高壓供電, 可直接將電網(wǎng)電壓供給高壓電機, 省去投入2臺變壓器的費用, 此外, 機組可直接采用降壓啟動柜、DOL 開關(guān)柜、電抗式啟動柜, 省去星三角啟動柜、變壓器、低壓配電柜等8個開關(guān)柜, 而且接線電纜直徑大大減少, 長度縮短, 工程施工難度簡化, 大大降低電器設備的安裝費用( 相對于高壓機組, 低壓機組由于增加了變壓器, 而變壓器本身對系統(tǒng)而言是一個無功負荷, 將導致供電系統(tǒng)的功率因數(shù)變差, 因而原則上需要增加電力系統(tǒng)10kV 側(cè)的功率因數(shù)補償裝置費用 。詳細見數(shù)據(jù)表1。10KV驅(qū)動的電氣系統(tǒng)簡單。設備數(shù)量的減少意味著運行的可靠性增加，維護

6、的減少。B. 采用10kV 高壓冷水機只配置10kV 電抗啟動柜等, 而采用380V 低壓冷水機須需增加2 臺變壓器8臺低壓配電柜, 若按2 臺變壓器需增加40，8臺低壓開關(guān)柜需增強40m 機房面積, 每平方米機房的投資造價大約為1600 元計算,采用高壓電機, 可節(jié)約機房土建投資。3.3 能耗與運行費用10kV冷水機組采用高壓電機驅(qū)動, 配置高壓電機與低壓電機的冷水機組效率是相同的, 但低壓電機需配置的變壓器存在鐵損和銅損, 而且功率因數(shù)相對較低, 將增加冷水機組的實際運行費用。同樣相同容量的冷水機組, 高壓機組相比于低壓機組的啟動電流, 運行滿載電流均小, 電機的發(fā)熱損失等功率損耗要比低壓

7、機組要小。因此，采用高壓電機比采用低壓電機機組每年均可節(jié)省大量的運行費用。詳細見數(shù)據(jù)表見運行計算。四. 數(shù)據(jù)分析下面就二個配置方案進行數(shù)據(jù)分析見下表。序號對照項目380V變頻方案10kV 方案備注1壓縮機電動機功率( 臺/kW3×4573×4572壓縮機電動機供電電壓(V380100003壓縮機電動機滿載電流(A3×8193×32.5410kV 高壓開關(guān)柜(臺/萬元2×16=323×36=10852000kVA 干式有載調(diào)壓器(臺/萬元1×31=3106低壓開關(guān)柜( 萬元8×11=8805壓縮機電力拖動主要改變因素

8、( 萬元增加2臺變頻器3臺高壓電動機63 臺冷水機組總價( 萬元399469.47以上三項設備安裝費( 萬元40308增加設備的機房：投資( 萬元6.409合 計596.4607.4備注：以上設備價格為概算數(shù)據(jù)，具體價格應以廠家報價為準。五. 運行費用變壓器損耗計算（1） NPLV概念引入由于冷水機組大部份的運行時間內(nèi)都是處于在部份負荷狀況，全年只有少數(shù)時間處于滿負荷及最低負荷，大部份時間在中負荷情況。因此機組的耗電及其能效要按一個叫綜合部份負荷值來考慮。美國空調(diào)制冷學會（ARI）通過大量資料定出如下之綜合部份負荷IPLV或 NPLV計算公式： 其中：A=100%負荷時的KW/tonB= 75

9、%負荷時的KW/tonC= 50%負荷時的KW/tonD= 25%負荷時的KW/ton輸入功率457KW冷水機組100%負荷時，耗電0.609KW/TR 綜合耗電指標NPLV為：0.479KW/TR（2） 變壓器的投耗計算a 變壓器資料：低能耗型環(huán)氧樹脂干式變壓器，2000KVA，10KV/380VPo = 2900W Pk = 13700W b 變壓器之鐵損W0 =P0×T×10-3=2900×8760×10-3=25,404KWh式中T=8760小時，為變壓器全年接入電網(wǎng)的小時數(shù)c 變壓器的銅損式中：Sjs變壓器計算容量Sjs=3×750R

10、T×NPLV=3×750×0.479=1077.75KW綜合功率因數(shù)，取0.8Sjs=1347.19 KVASr為變壓器額定容量Sr =2000KVA:綜合負荷下之實際運行小時數(shù)，陵水縣地區(qū)全年有10個月空調(diào)時間，每月取30天，每天10小時，即=10×30×10=3000小時,每天夜間蓄冷8小時，2臺主機運行。d 變壓器的總損耗 Wt = Wo+Wk=25404+186486630.41=50682.41按海南供電局規(guī)定電價為1.15元/KWH，故電能損失費用每年為50682.41×1.15=58284.77元，（3） 馬達之電能損失一般同容量之10KV馬達電能損耗要比380V馬達遠少（由于缺馬達參數(shù)，此項從略）六. 結(jié) 論通過上述運算結(jié)果顯示，此案例10KV拖動較380V驅(qū)動投資貴110000.00元，然而10KV方案可節(jié)省電能每年58284.77元，電能的節(jié)省可以在1.88年回收投資差額。綜上所述, 將離心冷水機組驅(qū)動電壓由3