中央空調(diào)水泵節(jié)能改造的必要性

　　
　　
　　

　　 　　中央空調(diào)的使用提高了人的舒適度，集中供冷供熱效率高，便管理，節(jié)省投資等，為此幾乎企業(yè)、高層商廈、商務(wù)大樓、會場、劇場、辦公室、圖書館、賓館、商場、超市、酒店、娛樂場、體育館等中大型建筑上都采用中央空調(diào)，它是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施(shè shī)之一。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負載并增加一定余量設(shè)計，而實際上在一年中，滿負載下運行最多只有十多天，甚至十多個小時，幾乎絕大部分時間負載都在70%以下運行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機的負荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調(diào)節(jié)負載，幾乎長期在100%負載下運行，造成了能量的極大浪費，也惡化了中央空調(diào)的運行環(huán)境和運行質(zhì)量。
隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PL
　　C、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量；采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿意，可使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，更重要的是其節(jié)能效果高達30%以上，能帶來很好的經(jīng)濟效益。

　　一、水泵節(jié)能改造的必要性
寫字樓中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶，每年的電費中空調(diào)耗電占60% 左右，因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。
由于設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負荷最大時設(shè)計，并且留10-20% 設(shè)計余量，然而實際上絕大部分時間空調(diào)是不會運行在滿負荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機可以根據(jù)負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費。
水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調(diào)最末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題(Emerson)需使水泵隨著負載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。
再因水泵采用的是Y- △起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3 ～ 4倍，一臺90KW的電動機其起動電流將達到500A ，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維護修理工作量和備品、備件費用。
采用變頻器控制能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速，在滿足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。水泵電機轉(zhuǎn)速下降，電機從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少。
其減少的功耗 △ P=P0 〔 1-(N1/N0)3 〕
　　(1)式
減少的流量 △ Q=Q0 〔 1-(N1/N0) 〕

　　(2)式
其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速， N0為電機原來的轉(zhuǎn)速， P0為原電機轉(zhuǎn)速下的電機消耗功率， Q0為原電機轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。
由上式可以看出流量的最大化減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。
如：假設(shè)原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉(zhuǎn)速降低10個單位，由
　　(2)式△ Q=Q0 〔 1-(N1/N0) 〕 =100 ＊〔 1-(90/100) 〕 =10可得出流量改變了10個單位，但功耗由
　　(1)式△ P=P0[1-(N1/N0)3]=100 ＊〔 1-(90/100)3 〕 =27.1可以得出，功率將減少27.1個單位，比原來減少27.1% 。
再因變頻器是軟啟動方式方法，采用變頻器控制電機后，電機在起動時及運轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命最主要、最直接的因素，同時采用變頻器控制電機后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。中央空調(diào)安裝為了均衡用電，削峰填谷，世界各國都全面實行了峰谷電價政策，我國政府和電力部門在建設(shè)節(jié)約型社會思想的指導(dǎo)下，大力推廣需求側(cè)管理（DSM），以緩解電力建設(shè)和新增用電矛盾。各地區(qū)也出臺了促進蓄冰空調(diào)發(fā)展的相關(guān)政策，推動了蓄冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。特別是逐步拉大峰谷電價差，多數(shù)地區(qū)峰谷電價差已達三倍以上。隨著各地峰谷電價實施范圍的進一步擴大和峰谷電價比的加大，為電力蓄能技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了更為有利的條件。


　　二、中央空調(diào)系統(tǒng)水泵楊程的計算
1.冷水機組阻力：由機組制造廠提供，一般為60~100kPa。（采用板式換熱器的設(shè)備在120kPa左右）
2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力。
3.空調(diào)未端裝置阻力。
4.冷卻塔部分的阻力。不管系統(tǒng)的大小，其實中央空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)的水阻相差不大，一般在0.15Mpa—0.25Mpa之間。
在現(xiàn)實設(shè)計中，揚程普遍偏大，主要原因有：
1.過大估計了水系統(tǒng)沿途的各種配件的阻力。
2.相互套用設(shè)計參數(shù)。
3.對自己設(shè)計不自信，總認為大點保險。
揚程設(shè)計偏大，在使用中水泵電機功率因數(shù)很低，水泵電機電流比額定電流偏小。中央空調(diào)改造冰蓄冷系統(tǒng)，是在電力負荷較低的用電低谷期，利用優(yōu)惠電價，采用電制冷空調(diào)主機制冰，并貯存在蓄冰設(shè)備中；在電力負荷較高的白天，避開高峰電價，停止或間歇運行電制冷空調(diào)主機，把蓄冰設(shè)備儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調(diào)負荷的需要。為水泵變頻改造提供了空間。

　　三、水泵變頻的基本原理
1.P(功率)=Q(流量)╳H(壓力)
2.流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比
3.壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比
4.功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比
5.變頻的主要目的是通過改變水泵的頻率，降低水泵轉(zhuǎn)速，提高水泵的功率因數(shù)以達到節(jié)能的目的。

　　四、水泵的變頻會損失大量流量
1.由于設(shè)計揚程偏大，水泵的功率因數(shù)會很低（50%-60%）
2.變頻器是按照監(jiān)控水泵功率因數(shù)來決定變頻的比例。
3.自動運行變頻器的時候，基本變頻的比例都在30%。
4.同時損失的30%流量就對系統(tǒng)的使用帶來了問題。

　　五、寫字樓中央空調(diào)系統(tǒng)水泵改造的出路
1.既然原設(shè)計揚程偏大，那就調(diào)換一個水泵。
2.調(diào)換沒有現(xiàn)成的規(guī)格時，進行水泵泵體的改造。

　　六、水泵泵體改造的辦法
決定水泵送水流量的關(guān)鍵是水泵葉輪的泵水槽寬度。
決定水泵揚程的關(guān)鍵是水泵葉輪的外徑和泵殼的間距。
七、水泵節(jié)能改造的辦法
通過對水泵也輪本身的改造或者從配達到需要的流量(單位:立方米每秒)和揚程。中央空調(diào)維保制冷工質(zhì)將在低溫、低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)；并在常溫、高壓下冷凝，向周圍環(huán)境或冷卻介質(zhì)放出熱量。蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變?yōu)楦邏阂后w，還需要將其壓力降低到蒸發(fā)壓力后才能進入容器。
無需改變水泵原有安裝管道，在確定達到流量和揚程要求后根據(jù)電機的實際運行電流(Electron flow)選配新的電機。
一般情況下，電機改小的比例30%。

　　八、寫字樓中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的方向
1.大型離心機組的變頻改造。
2.水泵的節(jié)能改造。
3.冷卻塔風(fēng)機的節(jié)能改造。
4.中央空調(diào)運行智能化改造。
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