某中央空调循环水泵节能分析

2021-07-12王勇毅

城市建设理论研究（电子版） 2021年13期

关键词：三者节电中央空调

王勇毅

河北省第四建筑工程有限公司河北石家庄 050000

1 .项目概况

本项目位于北京市，为公共办公楼，在夏季供冷期采用中央空调运行供冷，根据现场实际勘察情况，原有中央空调冷冻循环水泵和冷却循环水泵具体参数情况如下：

2 .系统分析

2.1 设计余量分析

在中央空调系统中，通常按极端环境（即当地平均最高或最低气温）条件计算空调冷热负荷，即以其最大冷或热负荷的1.1-1.3倍确定空调主机及外围设备的额定容量。然而由于气候条件、环境温度、房间使用率、房间人数等因素变化，实际需要的最大冷、热负荷的时间每年不超过十五天；又加上国内电网存在着一定的问题和考虑到未端用户的正常使用电压，国内供电电压一般在400V左右；而使用电机最佳的运行电压为380V，电机常期在高电压下运行，不仅增加了耗电量，而且也增大了电机的磨损，减少了设备使用寿命，所以在大多数情况下系统存在着严重的能源浪费现象。

2.2 运行情况及工艺分析

从美国制冷协会标准880—56数据显示可见，中央空调年平均负荷在60%左右。（见下表）

在冷冻水进出口温度差为5℃时，空调主机的热交换效率最高，然而，运行过程中随着季节、气候以及所服务区域等各种变化，大部分时间温差都在5℃以下，冷冻循环水泵、冷却循环水泵一直处在满负荷运行。安装智能化节电装置后，通过对冷冻回水温度变化的跟踪，由计算机控制系统根据当前的具体数据进行计算，同时检测电机、水泵、变频器三者的运行曲线，自动调节智能化节电装置输出频率，并对该装置进行控制，将三者的运行曲线进行优化并控制运行，提高三者的工作效率。当循环水泵电机频率下降时，循环水泵电机的功率也相应降低，从而达到节能节电的目的。

其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。

由上式可以看出流量的减少与转速降低的一次方成正比，功耗的减小与转速降低的三次方成正比。

如：假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由（2）式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100x〔1-(90/100)〕=10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100x〔1-(90/100)3〕=27.1可以得出，功率将减少27.1个单位，即比原来降低27.1%。以此类推。（见下表）

3 .智能化设备节电原理

智能化节电装置借用变频器技术，依据计算机控制理论，结合PID控制原理，利用多元化控制功能，采用优化控制，根据系统实际需求，自动检测并计算系统负荷量的大小，根据负载变化情况适时调整变频器、电机、负载的运行状态，使三者始终在最佳状态下运行，并对系统进行精细的优化控制。确保在满足系统需求的前提下大幅度的提升系统效率，达到最佳节能节电效果。

依据变频器、电机、负载的运行曲线，使三者运行曲线均达到最佳，让它们始终在一个最佳效率区间内运行，这个区间也就是图中的阴影区域。

下图示例：

智能化节电装置就是通过对三者运行曲线进行优化，让它始终处在一个最佳效率区间内运行。这个区间就是图形中的阴影区域。只有在该区域内，三者运行的工作效率才能达到最大化。通过智能化节电装置的控制能达到对动力系统的智能化管理和自动化控制，最大限度的提高了循环水泵电机的工作效率。根据循环水泵的运行情况，实时采集信号，同时监控变频器、电机与负载的变化，并能够适时调整循环水泵电机的运转速度，从而使循环水泵电机节能节电率达到最大化。

安装智能化节电设备前后功率因数、电流、电压测试比对表

4 .项目经济性分析与比较

4.1 造价估算

安装智能化节电设备后项目造价估算情况包含如下：

上述造价含该项目材料费、安装费、配件费等。

4.2 该项目运行费用分析

4.2.1 传统方式运行费用分析

中央空调循环水泵系统运行费受全年室外温度、室内设计温度和控制精度、设备逐时散热量等很多很多因素影响，很难精确计算，可根据调研确定。估算运行费时可据项目在不同时段和不同温度区间的累计耗能量，计算制冷系统总耗功率，然后据电费可计算制冷系统运行费。

常规循环水泵运行费用表

4.2.2 节能系统运行费用分析

安装智能化节电装置后中央空调循环水泵运行费用如下：

安装智能化节电装置后循环水泵运行费用表

中央空调系统冷冻循环水泵系统和冷却循环水泵系统上分别安装智能控制节电设备后，在一个供冷期即120天可节约电费约为26.4万元。冷冻循环水泵和冷却循环水泵实际使用寿命可达15年，在15年内供冷期累计至少可节约电费约为396万元。同时不仅响应了国家节能减排的号召，而且提高了运行效率和延长了设备的使用寿命，从而避免了大量的额外支出。