(4)減少水系統泵機的電耗。
空調系統中的水泵耗電量也非常大。空調水泵的耗電量占建筑總耗電量的8%~16%,占空調系統耗電量的15%~30%,所以水泵節能非常重要,節能潛力也比較大。減少空調水泵電耗可從以下幾個方面著手:
①減小閥門、過濾網阻力
閥門和過濾器是空調水管路系統中主要的阻力部件。在空調系統的運行管理過程中,要定期清洗過濾器,如果過濾器被沉淀物堵塞,空調循環水流經過濾器的阻力會增加數倍。
閥門是調節管路阻力特性的主要部件,不同支路阻力不平衡時主要靠調節閥門開度來使各支路阻力平衡,以保證各個支路的水流量滿足需要。由于閥門的阻力會增加水泵的揚程和電耗,所以應盡量避免使用閥門調節阻力的方法。
②提高水泵效率
水泵效率是指由原動機傳到泵軸上的功率被流體利用的程度。水泵的效率隨水泵工作狀態點的不同從0~最大效率(一般80%左右)變化。在輸送流體的要求相同,如果水泵的效率較低,那么就需要較大的輸入功率,水泵的能耗就會較大。因此,空調系統設計時要選擇型號規格合適的水泵,使其工作在高效率狀態點。空調系統運行管理時,也要注意讓水泵工作在高效率狀態點。
③設定合適的空調系統水流量
空調系統的水流量是由空調冷負荷和空調水供回水溫差決定的,空調水供回水溫差越大,空調水流量越小,從而水泵的耗電量越小。但是空調水流量減少,流經制冷機的蒸發器時流速降低,引起換熱系數降低,需要的換熱面積增大,金屬耗量增大。所以經過技術經濟比較,空調冷凍水的供回水溫差4~6℃較經濟合理,大多數空調系統都按照5℃的冷凍冷卻供回水溫差工況設計。
空調循環水泵的耗電量跟流量的3次方成正比,實際工程中有很多空調系統的供回水溫差只有2~3℃,如果將供回水溫差提高到5℃,水流量將減少到原來的50%左右,所以如果水流量減少50%,水泵耗電量將減少87.5%,節能效果非常明顯。
3、中央空調改造方案:
(1)中央空調節能改造還可采用智能變頻調速控制系統,使其能根據室外天氣的變化,自動完成冷水流量的跟蹤控制,使循環水流量恰倒好處地與制冷量相匹配,并實現空調末端自動恒溫控制,從而達到節能的目的。一般來說,采用該系統的中央空調可節電20%~45%。
系統特點
①具有可靠的安全保護
通過全面的運行參數采集,實現了系統工作狀態的全面監控,并設置了冷凍水、冷卻水的低限流量保護和低溫保護,有效地保障了冷凍水和冷卻水系統在變流量工況下空調主機蒸發器和冷凝器的安全穩定運行。
②實現動態負荷跟隨,保障了末端的服務質量
突破傳統中央空調冷媒系統的運行方式(定流量模式或冷源側定流量而負荷側變流量模式),實現最佳輸出能量控制,即空調主機冷媒流量自動跟隨末端負荷需求而同步變化(即變流量),因此,在空調系統的任何負荷狀況(滿負荷或部分負荷)下,都能既保障中央空調系統末端的服務質量(舒適性),又實現最大的節能。
③具有自尋優、自適應的智能模糊控制
對于中央空調這樣多參量相互影響的復雜系統,要實現冷凍水和冷卻水系統全部變流量運行,只有充分利用當代最新科技成果,采用具有智能控制功能、能進行類似人腦的知識處理和推理的先進的控制技術,才有可能成功。因此系統采用了模糊控制技術,使系統具有自學習、自尋優和自適應的優化控制功能,實現了中央空調系統各種負荷條件下的最大節能,使空調水系統節能達到16%~30%。
④優化了空調主機運行環境
系統全面采集中央空調的各種運行參量,再利用先進的模糊控制技術對這些相互關聯、相互影響的運行參量進行動態優化控制,以滿足中央空調系統非線性和時變性的要求,使空調主機始終運行在最佳工況,以保持最高的熱轉換效率,從而減少主機的能耗5%-10%。
水系統采用變流量模糊控制變頻節能技術:
在中央空調系統中,冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機的容量是按照建筑物最大設計熱負荷選定的,且留有10%—15%的余量,在一年四季中,系統長期在固定的最大水流量下工作。由于季節、晝夜和用戶負荷的變化,空調實際的熱負荷在絕大部分時間內遠比設計負載低。一年中負載率在50%以下的運行小時數約占全部運行時間的50%以上。當空調冷負荷發生變化時,所需空調循環水量也應隨負荷相應變化。所以采用變頻調速技術調節水泵的流量,可大幅度降低水系統能耗。由于中央空調系統是一種多參量非常復雜的一個系統,即當氣溫、末端負荷發生改變時,水系統溫度、溫差、壓力、壓差、流量等均會發生長改變。單純的PID調節根本滿足不了要求,只有采模糊控制技術才能實現最佳節能控制。
由于建筑全年平均冷熱負荷只有最大冷熱負荷的50%以下,通過使用變頻調速水泵使水量隨冷熱負荷變化,那么全年平均的水量只有最大水流量的50%左右,水泵能耗只有定水量系統水泵能耗的12.5%,節能效果是非常明顯的。
(2)中央空調變風量技術:
空調系統中風機包括空調風機以及送風機、排風機,這些設備的電耗占空調系統耗電量的比例是最大的,風機節能的潛力也就最大,風機的節能也應引起最大的重視。減少風機能耗主要從以下幾個方面入手:定期清洗過濾網、定期檢修、檢查皮帶是否太松、工作點是否偏移、送風狀態是否合適。使用變頻風機將定風量控制改為變風量控制,降低送風的風速,減小噪音。末端風機改為變風量控制系統,可根據空調負荷的變化及室內要求參數的改變,自動調節空調送風量(達到最小送風量時調節送風溫度),最大限度的減少風機動力以節約能量。室內無過冷過熱現象,由此可減少空調負荷15%~30%。
將中央空調末端風機改為VAV變風量控制系統。VAV空調系統可根據空調負荷的變化及室內要求參數的改變,自動調節空調送風量(達到最小送風量時調節送風溫度),以滿足室內人員舒適要求或其它工藝要求。同時根據實際送風量自動調節送風機的轉速,最大限度的減少風機動力以節約能量。
由于末端系統采用了輸出能量的動態控制,實現空調主機冷媒流量跟隨末端負荷的需求供應,使空調系統在各種負荷情況下,都能既保證末端用戶的舒適性,又最大限度地節省了風機的能量消耗。
一般地講,VAV空調系統有以下特點:
①區域的靈活控制,可根據負荷的變化及人舒適要求自動調節
②調節各區域的送風量,在考慮同時使用系數的情況下空調總裝機容量可少10%-30%
③室內無過冷過熱現象,由此可減少空調負荷15%-30%。
④部分負荷運轉時可大量減少送風動力,據模擬計算,全年空調負荷率為60%時,VAV空調系統可節約風機動力70%以上。
在空調改造時選用或改造冷凍泵、冷卻泵時可考慮采用新型高效節能水泵。該水泵應用特殊設計的葉片、葉輪,新型的水泵材質,新的水泵結構,使其運行效率比原有的水泵運行效率提高20%~40%。節能水泵還裝有優質機械密封,徹底根除了水泵軸向滲漏現象,有效地減少了水泵維修保養的工作時間,提高了設備使用壽命。用該高效節能水泵取代現役水泵,提高水泵的運行效率,減少水泵的無功損失,節省水泵用電量。
深圳市屬于海洋性氣候,夏季并不太熱,最高氣溫也就在33℃左右,晚上氣溫較低,深圳市夏季夜晚大多數時間是可以利用自然通風解決熱舒適的問題。如果自然通風解決的好,夏季可以節約一半的空調啟時間,而且室內空氣品質顯著提高。
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