大廈空調(diào)節(jié)能改造方案技術(shù)標

1、投資大廈空調(diào)節(jié)能改造方案技術(shù)標目錄第1章中央空調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造前的工況3第2章節(jié)能方案分析42.1中央空調(diào)系統(tǒng)大致構(gòu)成42.1.1 冷凍主機與冷卻水塔42.1.2 “外部熱交換”系統(tǒng)43.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的運行參數(shù)73.1.1 變頻節(jié)能功能：7軟啟動功能：83.2 空調(diào)水泵變頻改造方案8冷卻水系統(tǒng)的變頻調(diào)速83.5 改造清單123.5.1 水泵部分改造清單123.5.2 冷卻塔散熱風機部分改造清單13第4章變頻系統(tǒng)投資回報估算134.1 空調(diào)水泵部分134.1.1 估算參數(shù)設(shè)定（以下數(shù)據(jù)來源于調(diào)查登記表）134.1.2 水泵部分節(jié)電分析134.2 冷卻塔散熱風機部分144.2.1 冷卻塔散熱風機部

2、分節(jié)電分析15第5章計費標準與節(jié)能效益分配方案165.1 計費標準165.1.1 計費依據(jù)165.1.2 計費標準165.2節(jié)能效益分配方案16第六章、售后服務(wù)186.1建立客戶檔案186.2免費質(zhì)保期186.3及時維修186.4多種培訓(xùn)方式：18第1章中央空調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造前的工況在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，冷凍泵、冷卻泵的電機容量是根據(jù)建筑物的最大設(shè)計熱負荷選定的，都留有一定設(shè)計余量。由于四季氣候及晝夜溫差變化，中央空調(diào)工作時的熱負荷總是不斷變化。下圖2為一民用建筑物的平均熱負荷情況：     如上圖所示，該中央空調(diào)一年中負荷率在50%以下的時間超過

3、了全部運行時間的50%。通常冷卻水管路的設(shè)計溫差為56，而實際應(yīng)用表明大部分時間里冷卻水管路的溫差僅為24，這說明制冷所需的冷凍水、冷卻水流量通常都低于設(shè)計流量，這樣就形成了中央空調(diào)低溫差、低負荷、大工作流量的工況。在沒有使用節(jié)能系統(tǒng)前，工頻供電下的水泵始終全速運行，管道中的供水流量只能通過閥門或回流方式調(diào)節(jié)，這必會產(chǎn)生大量的節(jié)流及回流損失，同時也增加了電機的負荷，白白消耗了許多電能。中央空調(diào)水泵電機的耗電量約占中央空調(diào)系統(tǒng)總耗電量的30-40%，故對其進行節(jié)能改造具有很明顯的節(jié)能效果。第2章節(jié)能方案分析2.1中央空調(diào)系統(tǒng)大致構(gòu)成如圖1所示，中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：2.1.1 冷凍主

4、機與冷卻水塔2.1.1.1 冷凍主機冷凍主機也叫致冷裝置，是中央空調(diào)的“致冷源”，通往各個區(qū)間的循環(huán)水由冷凍主機進行“內(nèi)部熱交換”，降溫為“冷凍水”。近年來，冷凍主機也有采用變頻調(diào)速的，是由生產(chǎn)廠原配的，不必再改造。未采用變頻調(diào)速的冷凍主機，改造為變頻變速的例子還不多。2.1.1.2 冷卻水塔冷凍主機在致冷過程中，必然會釋放熱量，使機組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機提供“冷卻水”，冷卻水在盤旋流過冷凍主機后，將帶走冷凍主機所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機降溫。2.1.2 “外部熱交換”系統(tǒng)由以下幾個系統(tǒng)組成：2.1.2.1 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷

5、凍水管道，通過各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降，同時，房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收，使冷凍水的溫度升高。溫度升高了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機后又成為冷凍水，如此循環(huán)不已。從冷凍主機流出，進入房間的冷凍水簡稱為“出水”，流經(jīng)所有房間后回到冷凍主機的冷凍水簡稱為“回水”。無疑回水的溫度將高于出水的溫度形成溫差。冷凍水的出水溫度是由主機的制冷效果決定的，通常比較穩(wěn)定，因此冷凍回水溫度可以準確的反映室內(nèi)的熱負荷情況。由此，對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造，可以取回水溫度作為控制目標，通過變頻器對冷凍泵流量的自動調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制。2.1.2.2 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。

6、冷凍主機在進行熱交換、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，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換。然后再將降溫了的冷卻水，送回到冷凍機組。如此不斷循環(huán)，帶走了冷凍主機釋放的熱量。流進冷凍主機的冷卻水簡稱為“進水”，從冷凍主機流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”。同樣，回水的溫度將高于進水的溫度形成溫差。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同時受室外環(huán)境溫度及室內(nèi)熱負荷兩方面影響，循環(huán)水管道單側(cè)的水溫不能準確反映該系統(tǒng)的熱交換量，因此以出水與回水之間的溫差作為控制室內(nèi)溫度的依據(jù)是合理的節(jié)能方式。在外界環(huán)境溫度不變的情況下，溫差大，說明室內(nèi)熱負荷較大，應(yīng)提高

7、冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)的速度；相應(yīng)的，溫差小則減小冷卻泵轉(zhuǎn)速。2.1.2.3 冷卻風機有兩種情況盤管風機安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。冷卻塔風機用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。可以看出，中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程是一個不斷地進行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。在這里，冷卻水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此，對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。中央空調(diào)各循環(huán)水系統(tǒng)的回水與出水溫度之差，反映了整個系統(tǒng)需要進行的熱交換量。因此，根據(jù)回水與出水的溫度差來控制循環(huán)水的流量，從而控制熱交

8、換的速度，是首選的節(jié)能控制方法。2.2方案結(jié)構(gòu)示意圖   根據(jù)上述分析，可得出整個節(jié)能工程結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示：由上圖，該節(jié)能方案的基本思路為：     分別在主機蒸發(fā)器回水處、冷凝器出水及回水處安裝溫度傳感器，實時檢測管網(wǎng)的溫度，以模擬信號（010V或者420mA）反饋給變頻器，通過變頻器內(nèi)置的PID運算輸出相應(yīng)的頻率指令后自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各循環(huán)水的熱交換速度，最終實現(xiàn)對室內(nèi)恒溫度的控制。需要特別說明的是，變頻器內(nèi)部在設(shè)計上集成了溫差反饋處理功能，系統(tǒng)無須另配專用控制模塊。第3章中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的具

9、體方案3.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的運行參數(shù)3.1.1 變頻節(jié)能功能：風機和水泵都是傳送流體的裝置，這類負載消耗的能量與流量的立方成正比，推算可得到能量消耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，具體的關(guān)系表達式：即 QK1N； H=K2n2； P=Q×H=K1K2n2=K3n3式中，K為常數(shù)，n為電機的轉(zhuǎn)速。又，三相交流異步感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速n=120×f×(1-s)/p通常在設(shè)；式中f為供電頻率，s為滑差率，p為電機極數(shù)。電機一旦選定后，S、P基本確定，則n可近似為n=k0f,即與供電頻率成線性正比關(guān)系。則，當頻率為50Hz時，n=k0×50轉(zhuǎn)/分，功率P1=K(k0×50)3

10、;當頻率為45Hz時，n=k0×45轉(zhuǎn)/分，功率P2=K（k0×45）3。P2/P1=K（k0×45）3/K（k0×50）3×100%=72.9%，由此可見，當電源頻率從50Hz降為45Hz時，就可節(jié)約電能達27.1%。當用閥的開度來控制水量的大小時，管阻檔板阻曲線與功率P變化（如圖1）。由曲線1到曲線2，水量減少了，而功率卻沒有減少多少。而通過改變轉(zhuǎn)速n來調(diào)節(jié)風量情況就不同了（如圖2）。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時H-Q曲線由曲線1到曲線2，閥的開度100%時，管阻曲線不變，功率節(jié)省了很多。節(jié)省量，其中n1為調(diào)節(jié)前的轉(zhuǎn)速，其中n2為調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速。上述推算，可得

11、到一個定性的概念。也就是說，對于一個傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，由于空調(diào)設(shè)備均按設(shè)計工程選配，絕大多數(shù)時間設(shè)備均在低負荷情況下運轉(zhuǎn)，這樣無用功耗掉很大一部分能量。如果改由變頻器進行變速驅(qū)動，可能此時電機只需以5Hz的速度運轉(zhuǎn)就能滿足對整個系統(tǒng)溫度控制要求。根據(jù)上面的理論推算可知，實際節(jié)能就可高達27.1%。因此在沒有風機水泵的機械中，采用變頻調(diào)速的，采用變頻調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風量或流量，在節(jié)能節(jié)電上是個有效的方法。軟啟動功能：由于電機全壓啟動時，空載啟動電流等于（3-7）倍于額定電流，因此通常在帶載電機啟動時，會對電機和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，導(dǎo)致對電網(wǎng)容量要求過高，而且啟動時對設(shè)備產(chǎn)生的大電流和震動對設(shè)備

12、極為不利；而啟、停時，大錘效應(yīng)極易造成管道破裂，采用變頻器的軟啟動功能將會使啟動電流遠遠低于額定電流實現(xiàn)電機真正意義上的軟啟動。不但減少了對電網(wǎng)和管網(wǎng)的沖擊，且能延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備維修費用。3.2 空調(diào)水泵變頻改造方案冷卻水系統(tǒng)的變頻調(diào)速3.2.1.1 控制的主要依據(jù)基本情況：冷卻水的進水溫度也就是冷卻水塔內(nèi)水的溫度，它取決于環(huán)境溫度和冷卻風的工作情況；回水溫度主要取決于冷凍主機的發(fā)熱情況，但還和進水溫度有關(guān)。溫度控制：在進行控制時，有兩個基本情況：如果回水溫度太高，將影響冷凍主機的冷卻效果，為了保護冷凍主機，當回水的溫度超過一定值后，必須進行保護性跳閘。一般情況下，回水溫度不得超過3

13、3度。因此，根據(jù)回水溫度來決定冷卻水的流量是可取的。即使進水和回水的溫度很低，也不允許冷卻水斷流。因此，在實行變頻調(diào)速時，變頻器需預(yù)置一個下限頻率。綜合起來，即是：當回水溫度較低時，冷卻泵以下限轉(zhuǎn)速運行；當回水溫度較高時，冷卻泵的轉(zhuǎn)速也逐漸升高，而當回水溫度升高到某一設(shè)定值（如32度）時，應(yīng)該采取進一步措施；或增加冷卻泵的運行臺數(shù)，或增加水塔冷卻風機的運行臺數(shù)。溫差控制溫差量能反映冷凍主機的發(fā)熱情況、體現(xiàn)冷卻效果的是回水溫度T0與進水Ti之間的“溫差”t,因為溫差的大小反映了冷卻水從冷凍主機帶走的熱量，所以，把溫差t作為控制的主要依據(jù)，通過變頻調(diào)速實現(xiàn)溫差控制是可取的。即：溫差大，說明主機產(chǎn)生

14、的熱量多，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速、加快冷卻水的循環(huán)，反之，溫差小，說明主機產(chǎn)生的熱量少，可以適當降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速、減緩冷卻水的循環(huán)。實際運行表明，把溫差值控制在3-5度的范圍內(nèi)是比較適宜的。溫差與進水溫度的綜合控制由于進水溫度是隨環(huán)境溫度而改變的，因此，把溫差恒定為某值并非上策。因為，當我們采用變頻調(diào)速系統(tǒng)時，所考慮的不僅僅是冷卻效果，還必須考慮節(jié)能效果。具體地說，則：溫差值定低了，水泵的平均轉(zhuǎn)速上升，影響節(jié)能效果：溫差值定高了，在進水溫度偏高時，又會影響冷卻效果。實踐表明，根據(jù)進水溫度來隨時調(diào)整溫差的大小是可取的。即：進水溫度低時，應(yīng)主要著眼于節(jié)能效果，控制溫差可是當?shù)馗咭稽c；而在進水溫度高時，

15、則必須保證冷卻效果，控制溫差應(yīng)低一些。控制方案根據(jù)以上介紹的情況，冷卻泵采用變頻調(diào)速的控制方案可以有多種，考慮到節(jié)能和制冷的綜合效果，我們利用溫差控制為主，回水溫度控制為輔來控制冷卻水系統(tǒng)。用一臺變頻器切換控制二臺電機，具體方式是:用傳感器采集冷卻水進水和出水溫度，PID將溫差量變?yōu)槟M量反饋給中央處理器，然后由中央處理器控制變頻器輸出為設(shè)定的低頻值，電機轉(zhuǎn)速減慢，水流量減少；當溫度較高時，冷凍機組有更多的熱量需要帶走，這時中央處理器使變頻器輸出為設(shè)定的較高頻率值，電機轉(zhuǎn)速加快，水流量增加，帶走更多的熱量。如果冷卻水的回水溫度超過32時（可以根據(jù)實際情況設(shè)定），變頻器優(yōu)先以較高頻運行。這樣能夠

16、根據(jù)系統(tǒng)實時需要，提供合適的流量，不會造成電能浪費。冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制的主要依據(jù)在冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速方案中，提出的控制依據(jù)主要有兩種：1）壓差控制即以出水壓力和回水壓力之間的壓差作為控制依據(jù)，基本考慮是使最高樓層的冷凍水能夠保持足夠的壓力。這種方案存在著兩個問題：沒有把環(huán)境溫度變化的因素考慮進去，就是說，冷凍水所帶走的熱量與房間溫度無關(guān)，這明顯地不大合理。2）溫度或溫差控制嚴格地說，冷凍主機的回水溫度和出水溫度之差表明了冷凍水從房間帶走的熱量，應(yīng)該作為控制依據(jù)。但由于冷凍主機得出水溫度一般較為穩(wěn)定，故實際上，只需根據(jù)回水溫度進行控制就可以了。為了確保最高樓層具有足夠的壓力，在回水管上接

17、一個壓力表，如果回水壓力低于規(guī)定值，電動機的轉(zhuǎn)速將不再下降。控制方案綜合上述分析，可以改進的控制方案有兩種：壓差為主溫度為輔的控制以壓差信號為反饋信號，進行恒壓差控制。而以回水溫度信號作為目標信號，使壓差的目標值可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)回水溫度進行適當調(diào)整。就是說，當房間溫度較低時，使壓差的目標值適當下降一些，減小冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，提高節(jié)能效果。這樣一來，既考慮到了環(huán)境溫度的因素，又改善了節(jié)能效果。溫度（差）為主壓差為輔的控制以溫度（或溫差）信號為反饋信號，進行恒溫度（差）控制，而以壓差信號作為目標信號。就是說，當壓差偏高時，說明負荷較重，應(yīng)適當提高目標信號，增加冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，確保最高樓層具有

18、足夠的壓力。根據(jù)大廈的空調(diào)系統(tǒng)、樓層高度，對于冷凍水系統(tǒng)我們采用全閉環(huán)溫度控制。用一臺變頻器切換帶動兩臺冷凍電機。具體方法是：在保證冷凍機組冷凍水流量所需前提下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，可將其設(shè)定為下限頻率。水泵電機頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在系統(tǒng)管道上溫度傳感器測回水溫度。溫控器將其與設(shè)定值進行比較。當冷凍回水溫度大于設(shè)定值時，變頻器輸出上限頻率，水泵電機高速運轉(zhuǎn)；當冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時電機以設(shè)定的頻率曲線工作。信號的轉(zhuǎn)換溫度信號的轉(zhuǎn)換一般來說，由于溫度較低，變化范圍也不大，故溫度傳感器以鉑電阻（Pt100）為宜，信號轉(zhuǎn)換我們直接采用AL808溫差PID，不但將溫度信號轉(zhuǎn)換0-

19、10V的標準模擬量信號，而且可以顯示回水溫度、進水溫度、溫差值使用起來很方便。節(jié)能裝置控制功能：閉環(huán)全自動運行功能將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“閉環(huán)”位，“閉環(huán)運行”指示燈亮，此時變頻器的運行頻率由PID自動給定，無需人工調(diào)節(jié)。 3.3主要特點：從運行情況看，進行變頻節(jié)能改造后：1） 節(jié)能效果顯著；2） 改善了制冷環(huán)境，提高了效率；3） 減少了制冷注機的頻率啟停，增長了使用壽命；4） 實現(xiàn)了軟起動，電機起動電流大幅度下降，避免了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊；5） 設(shè)備運行更平穩(wěn)，消除了啟動和停機時的水錘效應(yīng)；6） 實現(xiàn)了閉環(huán)全自動控制，提高了自動化水平，運行安全可靠。3.4投資大廈中央空調(diào)系統(tǒng)改造：投資大廈更換與

20、原品牌一致的特靈RTHG250主機一臺和國產(chǎn)名牌水泵三臺，變頻控制系統(tǒng)為西門子或ABB設(shè)備?；赑LC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)計算機集中控制。加裝閥門電動機構(gòu)及電動閥，實行遠程控制。3.5改造清單3.5.1 水泵部分改造清單水泵部分改造清單序名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1 電箱400mm×500mm 個1 700mm×800mm 個1 2 四芯屏蔽線0.5m×4 米100 3 電線35m米100 4 線槽100mm×50mm 米200 5 線管直徑16 米40 6 電源轉(zhuǎn)換器220VAC/24VDC 個1 7 控制儀S4K002 套1 8 二極開關(guān)C65N2PC

21、10A 個溫度傳感器Pt100 個4 1 接觸器A95-30-11 個4 變頻器ACS510-01-096A-4 臺2 三極開關(guān)S1N125R10TM10lthFFC 個2 附件批1 3.5.2 冷卻塔散熱風機部分改造清單冷卻塔散熱風機材料清單序號名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1 控制器SFK002 臺1 2 四芯屏蔽線0.5m×4 米100 3 溫度傳感器Pt100 個2 4 電箱400mm×500mm 個1 5 附件批1 第4章變頻系統(tǒng)投資回報估算4.1 空調(diào)水泵部分4.1.1 估算參數(shù)設(shè)定（以下數(shù)據(jù)來源于調(diào)查登記表）(1).預(yù)設(shè)水泵運轉(zhuǎn)最小轉(zhuǎn)速N%為60%，所以水泵的軸功率不低

22、于22%；(2). 根據(jù)實測電流計算： 1套空調(diào)水泵的運行功率約為80kW；(3). 假設(shè)一個平均負荷比作預(yù)測計算。電費按1.2元/度計算。4.1.2 水泵部分節(jié)電分析月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 (1)改造前運行功率(kw) 80 8080808080808080(2)改造后運行功率(kw) 39.2 45.6 50.4 66.4 70.4 66.4 53.6 45.6 36.8(3)運行時間(h) 558 540 558 560 682 682 660 682 540(4)改造前用電44640 43200 44640 52800 54560 54560 52800

23、 54560 43200(5)改造后用電21873.6 24624 28123.2 43824 48012.8 45284.8 35376 31099.2 19872計算公式：改造前用電量=(12)（kwh） =444960（kwh）；改造后用電量=(12)（kwh） =298089.6（kwh）；年節(jié)電量比率=（改造前用電量-改造后用電量）÷改造前用電量×安全系數(shù)=（444960-298089.6）÷444960×0.88=29.05% 年節(jié)約電費=改造前用電量=(12)×年節(jié)電量比率×每小時電費 =444960×29.0

24、5%×1.2 =155113.056元4.2 冷卻塔散熱風機部分4.2.1 冷卻塔散熱風機部分節(jié)電分析月份1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 (1)改造前運行功率(kw) 25 30 35 35 5 35 35 35 30 (2)改造后運行功率(kw) 15 20 20 25 30 35 35 30 25 (3)改造后節(jié)省功率(kw) 10 10 15 10 5 0 0 5 10 (4)運行時間(h) 558 540 558 560 682 682 660 682 540 (5)改造前用電13950 16200 19530 19600 23870 0 0 23870

25、16200 (6)改造后節(jié)省用電量(kwh) 5580 5400 8370 5600 3410 0 0 3410 5400 計算公式：每月用電量（kwh）=每月運行時間（h）×運行功率（kw）原電量（人工控制）(kwh)= (12) 每月用電量（kwh）=133220 kwh 改造后節(jié)省電量(kwh)= (12) 每月節(jié)省用電量（kwh）=37170kwh 改造后節(jié)電率=改造后節(jié)省電量(kwh)÷改造后節(jié)省電量(kwh)=37170÷133220 =27.9% 年節(jié)約電費=改造后節(jié)省電量(kwh)×每小時電費=37170×1.2 =44604元

26、由 4.1和 4.2分析得出，對中央空調(diào)水泵部分及冷卻塔散熱風機部分節(jié)能改造后，年節(jié)約電費約為20萬元。如電流、開機天數(shù)、不同季節(jié)的開機時間等，在技術(shù)方面會影響到的所有數(shù)據(jù)，因此實際情況與上述分析數(shù)據(jù)不相符時，要作相應(yīng)修正。上述只是針對中央空調(diào)水泵部分以及冷卻塔散熱風機部分進行節(jié)能估算分析，并未計算因水泵部分及散熱風機部分改造后減少主機負載的節(jié)能部分，因此中央空調(diào)系統(tǒng)的總體節(jié)電量會比上述兩部分的節(jié)電總量要高。第5章計費標準與節(jié)能效益分配方案5.1計費標準5.1.1 計費依據(jù)1、大廈過去三年全年的電費單；2、大廈過去三年中央空調(diào)系統(tǒng)全年的電費單；3、大廈過去三年中央空調(diào)系統(tǒng)每月運行度數(shù)；4、大廈過去三年中央空調(diào)每日