中央空调变频改造节能方案.doc

中央空调节能技术方案

XX 大 厦
中 央 空 调 变 频 节 能 改 造 方 案

深圳市康灿科技有限公司
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XX中央空调变频节能改造方案
一、概况
XX大厦有3台中央空调。其中2台开利螺杆式冷水机组，型号均为30HXC400B ，制冷剂为R134a，制冷量为1366KW（388.4USRT），蒸发器流量235M3/H，冷凝器的流量为284M3/H，主机电机功率为288KW ；配套3台45 KW冷冻泵，流量315 M3/H，扬程32米，采用1用2备的工作方式，冷冻水温差一般3℃；配套3台37KW冷却泵，流量350 M3/H，扬程24米, 采用1 用2备的工作方式，冷却水温差一般3℃；
另外1台大金螺杆式冷水机组，型号为CUW200D5Y,制冷量为680KW（193.4USRT）；蒸发器流量117M3/H，冷凝器的流量为141.7M3/H，主机电机功率为144KW；配套2台30 KW冷冻泵，流量200 M3/H，扬程32米，采用1用1备的工作方式；配套2台30KW冷却泵，流量200 M3/H，扬程32米, 采用1 用1备的工作方式；
空调系统全年开机10个月，大机组（开利机组）从早上8：00～下午6：00，小机组（大金机组）从下午6：00～凌晨3:00 ,每天这样循环开机，每天运行19小时，每月570小时，空调系系统全年共计运行 5700 小时。
从现场调查的数据可以看到，该空调的运行工况偏离最佳工况点运行，主机能耗、水泵能耗增大，对冷冻和冷却水泵进行变频节能改造，合理调节水系统流量，使主机运行在最佳工况，保证中央空调系统在制冷负荷变化时，自动跟随、动态调节，可以有效实现系统和水泵的整体节能。
二、中央空调系统的设计依据
一般来说，中央空调系统的最大负载能力是按照天气最热，负荷最大的条件来设计的，存在着很大宽裕量，但实际上系统极少在这些极限条件下工作，根据有关资料统计，空调设备97%的时间运行在70%负荷以下波动，所以实际负荷总不能达到满负荷，特别是冷气需求量少的情况下，主机负荷量低，为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率，主机能在一定范围根据负载的变化加载和卸载，但与之相配套的冷却水泵和冷冻水泵却仍在高负荷状态下运行，（泵功率是按峰值冷负荷对应水流量的1.2倍选配）这样会带来以下一系列问题：
1. 水流量过大使冷水系统进水和回水温差降低，恶化了主机的工作条件、引起主机热交换效率下降，造成额外的电能损失 。
2. 由于水泵压力过大，通常都是通过调整管道上的阀门开度来调节冷却水和冷冻水流量，因此阀门上存在着很大的能量损失。
3. 传统的水泵和电机起停控制不能实现软启、软停、在水泵起动和停止时，会出现水锤现象，对管网造成较大冲击，增加管网阀门的跑冒滴漏现象。
4. 由于中央空调冷却水、冷冻水系统运行效率低，能耗较大且属长期运行，进行节能技术改造是完全必要的。
三．调节水泵转速的节电原理
采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途经，图一绘出了阀门调节和变频调速控制两种状态比较的水泵功率消耗—流量关系。

从上图中可见用变频调速的方法来减少水泵流量的经济效益是十分显著的，当所需流量减少，如水泵转速下降到额定转速的60%，此时变频调速比阀门控制更加节能60％ 。
当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降。如水泵转速下降到额定转速的60%即频率F=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，即节电率为78.4% 。
四、中央空调系统构成及变频节能改造技术方案

图二 中央空调系统构成及变频节能改造示意图
l 节能系统主要配置：E5-H系列变频器、人际界面、KC智能模糊控制器、电度表计量系统等；
l 实现功能：采用智能模糊控制，根据冷冻、冷却出回水的温差和温度进行自动变频运行，在满足冷气量需求的同时，实现最大限度的节电率；采用RS485通讯控制，能在人机界面上显示电动机的实时电参数，如：电动机的功率、电流、电压、运行频率、节电率等等，使节能效果一目了然。
l 采用先进的三菱工控产品和智能模糊控制技术改造冷冻水泵和冷却水泵。
l 冷冻泵、冷却泵的变频器采用1拖5的方式工作，大小机组的水泵均可以在变频运行的条件下实现较大幅度的节能效果。

图三 约金銮大厦中央空调变频节能改造系统框图

深圳市康灿科技有限公司 联系人：程轼 电话：29427392 15112498345 传真：82974056第29页
图四 金銮时代大厦冷冻泵主电路原理图
图五 金銮时代大厦冷却泵主电路原理图

采用图三～图五的配置，可以保持1台冷冻水泵和1台冷却水泵可以同时在变频状态下运行；也可以切换到工频状态运行，在工频和变频混合开机时，最多可以同时运行5台冷冻水泵和5台冷却水泵，这样配置系统的可靠性大大提高；水泵系统中装有1个电度表，可以实测冷冻和冷却水泵，分别在变频和工频运行时的电能消耗，节电效果一目了然。
l 系统中还有以下功能：
具有水泵高速运行时间的设定和自动运算功能，自动根据当前的水温和环境，经模糊运算后得出水泵最佳最短的高速运行时间，使其与主机的负荷和现场的制冷效果自动匹配，从而获得最佳的节电效果。
1）对冷冻泵进行变频改造原理
控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻泵的回水温度和出水温度读入内存，并计算出温差值；然后根据冷冻泵的回水与出水的温差值和温度进行模糊运算，来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能；变频器的启动、停止、运行频率的改变及监控显示数据如变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流，输出电压等都是由PLC控制器通过485通信协议实现的，并且系统能自动进行冷冻泵（冷却泵）节电率计算。
2）对冷却泵进行变频改造原理
由于冷冻机组进行热交换时，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，进行降温冷却处理后，再送回冷冻机组。因此，对冷却泵来说，以进水和回水间的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却泵的循环速度，以节约电能。
五、我公司配置的中央空调泵系统节能设备的特点
1） 变频系统采用E5-H系列变频器,对励磁电流进行最佳的调整, 使电动机的效率得到更大幅度的提高,更进一步实现高效节能；
2） 配备触摸屏人机介面，操作控制简捷，各种数据显示直观；
3） 配备可编程控制器、4CH温度A/D模块、RS485通信模块等；
4） 采用先进的智能模糊控制技术，节电效果大幅提高；
5） 智能模糊控制系统不会出现超调现象，同时抗干扰能力很强；
6） 内置瞬时停电再启动功能及再试启动功能,在无人看管的情况下,完全自动化运行；
7） 具有宽广的输入电压范围；
8） 对水泵实现软停和软起，可完全消除网管水锤效应；
9） 可随时调节管路中的压差，保证在合适的范围内；
10） 配置灵活，自动化程度高，各种功能（含保护功能）齐全，灵活可靠；
11） 占地面较小，投入少，效率高；
12） 运行合理，电机、水泵、联轴器的使用寿命将大大提高；
13） 冷冻泵和冷却泵的年平均节电率在40 %以上。
六、触摸屏人机介面的功能
触摸屏作为图形操作终端，已成为操作者与其所控制的机器之间的一种完整连接，使用触摸屏可以增进人和机器之间的关系，从而可不断提高机器性能，并增加许多新的功能；以其极高的性能价格比在业界得到了广泛的应用。

图六 触摸屏画面
l 由于采用了智能自动化工控系统，配合通信协议，各种监控数据直接从变频器中读出，数据显示更加准确，且直观明了，可在触摸屏上显示变频器输出功率、变频器输出频率、输出电流，输出电压等等（如图六所示）。
l 具有画面显示功能，最多可显示500幅制作画面，可以全中文显示和操作，操作者（使用者）按照中文提示可以方便地对设备或系统进行操作（见上图）；
l 具有监视功能，可用数值或条形图监视并显示可编程控制器字元件的设定值或现在值；
l 具有数据变更功能，可以变更正在监视的数值；
l 具有报警功能，可以对各种预先设定的条件进行报警。
七、节能改造后的冷水泵变频节能效果分析
一、 主机制冷时，全年开机10个月，全年共计运行5700小时：
1) 开1台45 KW的冷冻泵和1台37 KW冷却泵，每天运行10小时，每月运行300小时，每年可运行3000小时，全年可以节约电能＝（45 KW＋37WK）×3000 小时/年×40 ％（节电率）＝ 98400 KWH
2) 开1台30 KW的冷冻泵和1台30 KW冷却泵，每天运行9小时，每月运行270小时，每年可运行2700小时，全年可以节约电能＝（30 KW＋30WK）×2700 小时/年×40 ％（节电率）＝ 64800KWH
3) 系统每年可节约电能＝ 98400 KWH+64800KWH=163200 KWH
二、电费：1.00元/ KWH
三、空调系统每年可节约电费＝163200KWH×1.00元/ KWH＝163200元
四、改造后的中央空调机组的实际节电率与天气温度等等因素有较大的关系，预计经过变频改造后水泵平均能节能40%以上，很快就可收回所有的投资费用。
五、经过水泵的变频改造后，由于水系统的运行进行了优化调整，空调主机也会实现5%~10%的间接节能效果，主要体现在主机电流负载率的降低上。
八、节能设备投资及回收周期分析
1. 包含以上材料、节电系统设计费、安装调试费、维护管理费、利润、税金的节能设备改造投资为X元；
2. 水泵系统每年节约电费＝163200元；
3. 投资回报期＝设备总投资费用X÷每年节约电费163200≈X年；
4. 经过X个月的节能运行后，即可收回所有的投资费用，而改造后若节电率提高，回收周期将大大缩短。
九、技术改造后对系统设备带来的好处
对水泵而言，由于大多数的时间都运行在额定转速以下，使得设备机械部件的磨损如电机轴承的机械磨擦减少，机械部件的使用寿命大大延长，从而也使得中央空调机组设备的维护周期延长，设备的维护费用成倍减少，综合经济效益大幅提高。
由于变频器采用软启动方式，启动电流得到了有效的抑制，避免了原来降压启动带来的对设备的冲击，特别是对变压器的冲击，为系统设备和变压器的安全运行提供了有利的技术保障，同时也延长了系统设备的使用寿命。
采用变频器运行后，提高了机组运行的工作效率，降低了电机的噪声和温升，也降低了电机的震动，提高了设备的自动化水平，电气故障率大大降低，可靠性提高；全中文操作系统，人机界面友好，设备档次大幅提高。

十、 中央空调泵系统节能改造实例：
实例一：锦湖宾馆中央空调节能改造

锦湖宾馆开利中央空调自2002年5月1日经变频节能改造后，投入运行以来系统节电运行效果十分显著，一直以来冷冻泵运行频率在30—35Hz左右；冷却泵运行频率在30—40Hz左右，系统节电率在60%以上，取得了显著的经济效益，以下为实测的数据：（冷冻泵功率45KW，冷却泵功率30KW）

项 目
运行日期与时间
改造前的水泵
改造后的水泵
节能效果
基准功
率KW
耗电量
Kwh
运行平均
功率KW
耗电量
Kwh
节电量KW
节电率％
2002年5月
720小时
75
54000
28.08
20220
33780
62.55
2002年6月
724小时
75
54300
27.31
19770
34530
63.59

锦湖宾馆实际节能效果测试及经济效益分析
    如：5月份（1—31日）实测数据为：节能运行时间=720小时，本月电度表度数=20220 Kwh；按变频改造前的功率核算月耗电量=75Kw×720h=54000 Kwh；5月份节能运行后共节电33780 Kwh，本月节电率为62.55% ，取得了令人瞩目的经济效益（注：冷冻和冷却水泵基准功率合计为75KW，在改造前多次实测后，已用合同形式确认）。
    6月份实测数据为：节能运行时间=724小时，本月电度表度数=19770Kwh；按变频改造前的功率核算月耗电量=75Kw×724h=54300 Kwh；5月份节能运行后共节电34530 Kwh，本月节电率为63.59% ，节电效果比5月份来理想。
    经实测的用电量数据比较，经变频改造后保守计算的平均节电率应在50%以上，按每年运行7000小时计，每年耗电量为75 Kw×7000 h =525000 kwh ，改造后每年可节电525000×50%=262500 kwh 电价按0.87元/kwh计，每年可节约228375元。 锦湖宾馆最近的现场调查情况： 在2004年8月10日现场调查，冷冻泵和冷却泵累计运行了12600小时，若按工频运行的话，消耗的电度＝12600×75KW＝945000Kwh，而实际的电度表读数为10414×30（电流互感器倍率）＝312420Kwh，节电率＝[（945000－312420）÷945000]×100％＝66.9％，两年来该节能系统已为锦湖宾馆节电632580 Kwh，节约电费550345元，经济效益十分显著。
实例二：深圳市中港城购物广场有限公司中央空调节能改造

该购物广场的一台780冷吨中央空调，自2005年6月27日经变频节能改造后，投入运行以来系统节电运行效果十分显著，冷冻泵运行频率在30Hz左右，冷却泵运行频率在30Hz左右，系统平均节电率在60%以上，取得了显著的经济效益，下表为实测的数据：（其中冷冻泵功率75KW，冷却泵功率55KW，主机功率518KW,冷冻水泵和冷却水泵合计的核定基准功率为123KW）。

运行日期与时间
改造前的水泵
改造后的水泵
节能效果
2005年7月1日－
2006年7月31日
核定基准
功率KW
耗电量
Kwh
运行平均
功率KW
耗电量
Kwh
节电量
Kwh
节电率

累计变频运行4559小时
123
560757
46.42
211620
349137
62.26%
主机节电效果经反复测试在10％以上，主机全年平均负载率在45％左右，经过水系统优化后，主机在运行4559小时后的节电效果：518KW×45％×4559H×10%=106270KWH。
2005年7月1日－2006年7月31日，主机和水泵在进行变频节能改造后，累计节电：349137 KWH + 106270KWH＝455407KWH，电费按0.95元/KWH，自2005年7月1日－2006年7月31日，共节约电费：455407KWH×0.95元/KWH＝432636元。

实例三：深圳市水贝国际珠宝交易中心中央空调节能改造心

水贝国际珠宝交易中心的中央空调主机为2台开利螺杆机组30HXC200A(双螺杆机组)，系统参数如下：主机为200RT的机组，主机输入功率为138KW；冷冻泵为30KW三台，1用2备；冷却泵为45KW三台，2用1备；

变频运行工况：（单台主机的1台螺杆压缩机+1台冷冻泵+2台冷却泵） 工频运行工况：（单台主机的1台螺杆压缩机+1台冷冻泵+2台冷却泵）
2006年12月25日空调系统工频运行，实测系统合计耗电量：1562 KWH，26日空调系统变频运行，实测系统合计耗电量：570 KWH；实现主机节电率：25%，冷冻泵节电率：72%，冷却泵节电率：79%，空调系统节电率：63% 。
变频节能改造后深圳市水贝国际珠宝交易中心的中央空调中央空调系统全年可以节约电费：32万元。
深圳市康灿科技有限公司近年以来完成节能改造项目
序号
项目名称
机组类型及制冷量
备注
1
深圳市新纪元公司锦湖宾馆中央空调变频节能改造工程
2台300冷吨开利螺杆机

2
深圳罗湖边检办公楼中央空调变频节能改造工程
2台450冷吨开利离心机
1台100冷吨开利螺杆机

3
深圳市平安大厦风柜变频节能工程

4
深圳市新纪元公司锦湖宾馆恒压供水工程

5
深圳市鹏基花园六期直饮水变频节能工程

6
深圳大学光电子所100冷吨中央空调变频节能改造
1台100冷吨开利螺杆机

7
深圳大学光电子所280冷吨中央空调变频节能改造
2台280冷吨开利螺杆机

8
深圳大学光电子所恒压供水工程

9
广西桂西制药有限公司中央空调变频节能改造
2台100冷吨国产活塞机组

10
惠州家华百佳中央空调变频节能改造
2台500冷吨开利离心机

11
深圳波托菲诺中央空调变频节能改造
1台100冷吨大金螺杆机

12
广州东山雅筑中央空调变频节能改造
2台300冷吨约克螺杆机

13
广州正佳广场冷库水泵变频节能改造

14
东莞聚福豪苑中央空调变频节能改造
2台300冷吨约克螺杆机

15
东莞维多利花园中央空调变频节能改造
2台300冷吨约克螺杆机

16
东莞虎门哲信公园中央空调变频节能改造
2台250冷吨约克螺杆机

17
东莞文化广场风柜变频节能改造

18
中山假日广场百佳中央空调变频节能改造
1台250冷吨约克螺杆机
1台400冷吨约克离心机

19
广州天河都市广场中央空调变频节能改造
1台450冷吨特灵离心机

20
安徽省合肥市第一人民医院中央空调变频节能改造
2台450冷吨麦克维尔离心机

21
佛山市高明区电信局中央空调变频节能改造
3台100冷吨日立螺杆机

22
深圳中港城中央空调变频节能改造
1台780冷吨约克离心机

23
安徽省合肥市妇幼保健院中央空调变频节能改造
1台360冷吨开利直燃溴化锂机组（冷温型）

24
深圳大学光电子所风柜变频节能改造

25
安徽省池州市人民医院中央空调变频节能改造
1台415冷吨开利蒸汽溴化锂机组（冷水型）

26
深圳市福田保税区BOOKHAM公司中央空调变频节能改造
3台400冷吨开利离心机

27
爱普生技术（深圳）有限公司空调冷却水泵变频节能改造

28
深圳国际珠宝交易中心
2台200冷吨开利螺杆机

29
深圳市丽都酒店
冷热水泵双恒压供水系统

30
安徽省合肥市妇幼保健院风冷空调变频节能改造

31
深圳市缔梦园中央空调变频节能改造
1台200冷吨大金螺杆机

32
广州市珠江俊园中央空调变频节能改造

33
深圳市龙岗区星港城中央空调变频节能改造
1台90冷吨日立螺杆机

34
东莞移动中央空调变频节能改造
3台430冷吨麦克维尔螺杆机

35
深圳市罗湖区委中央空调系统节能改造
3台600冷吨开利离心机

36
东莞市盈丰广场中央空调变频节能改造
315RT约克螺杆机组1台
430RT约克螺杆机组1台

37
广州市保利丰花园中央空调变频节能改造
400RT约克螺杆机组2台

38
广州市晓港湾中央空调变频节能改造
113.6RT恒星螺杆机组2台

39
广州市金田花园中央空调变频节能改造
420RT新晃螺杆机组2台

40
广州市富景花园中央空调变频节能改造
540RT约克螺杆机组2台

41
深圳市高训大厦中央空调主机变频节能改造和水泵变频节能改造
400RT开利离心机组3台

42
中国移动广东公司深圳坂田机楼中央空调变频节能改造
236冷吨麦克维尔螺杆式机组2台

43
中国移动广东公司深圳龙岗机楼中央空调变频节能改造
236冷吨麦克维尔螺杆式机组2台

44
中国移动广东公司潮州综合楼中央空调变频节能改造
200冷吨约克螺杆式机组2台

45
中国移动广东公司揭阳综合楼中央空调变频节能改造
特灵螺杆式机组3台

46
中国移动广东公司梅州市综合楼中央空调变频节能改造
200冷开利螺杆式机组冷吨2台

47
中国移动广东公司汕头移动信息大厦中央空调变频节能改造
特灵螺杆式机组2台

48
中国移动广东公司韶关全球通综合楼中央空调变频节能改造
162.5冷吨日立螺杆式机组2台

49
中国移动广东公司汕尾全球通综合楼中央空调变频节能改造
46冷吨WCFX27机组2台

50
中国电信南海分公司综合楼中央空调变频节能改造
3台100冷吨日立螺杆机

51
深圳市国信大厦恒压供水工程

52
洛阳市全聚德大酒店中央空调变频节能改造

53
浙江义乌舰洋大酒店中央空调变频节能改造

54
深圳市黄埔雅苑1、3、4栋恒压供水工程改造

55
深圳市湖北大厦恒压供水工程改造

56
广东省建设厅（深圳）培训中心恒压供水工程改造

57
河南义马金源盛酒店中央空调变频节能改造

58
中国移动广东公司东莞第二通信机楼中央空调风柜变频节能改造

59
佛山市第二人民医院中央空调变频节能改造

60
深圳市职业技术学院大运会体育馆中央空调变频节能改造

十一、售后服务承诺保证
1. 为用户提供优质、快捷的售后服务，实现用户满意之工作目标和宗旨。
2. 若出现故障，承诺在2小时内响应并及时赶往现场处理，排除故障。
3. 售后服务主要包括以下几个方面的内容：
1）.技术培训——工程安装后，我方应组织用户方有关技术人员进行相关的培训，以方便用户进行产品的维护及效益评估工作。
2）.产品维护——依据产品生产商提供的相关政策，承诺贰年内免费维护保养（进水、火灾、雷击、人为因素等除外），贰年后终身产品有偿维修保证服务。
3）.技术升级——当我公司研发出更新一代的控制系统软件时，可优惠提供升级服务。
4）.客户回访——我公司为每一用户建立客户档案，并定期进行跟踪回访，了解产品质量状况及节电效益，及时解决用户在使用产品过程中存在的问题，同时搜集相关信息以改进服务质量，进一步服务与市场。
4. 保证节能系统设计创新，技术含量高。
5. 保证自动化控制设计系统的合理性及先进性。
6. 我公司保证经过节能改造后，不影响贵方的制冷效果，保证冷冻泵和冷却泵的年平均节电率在40 %以上。

深圳市康灿科技有限公司
2010年11月23日
变频方案节能系统材料清单
序号
名 称
规 格
单位
数量
产 地
1
45KW变频器
E5-H-4T45L
台
1
深圳
2

37KW变频器
E5-H-4T37L
台
1
深圳
3
模糊智能控制器
KC-A45×1 –B30×1
套
1
深圳
4
人机界面
SA-5.7C
台
1
深圳
5
PLC控制器
FX系列
台
1
日本三菱
6
温度采集模块
FX系列
个
1
日本三菱
7
RS485接口模块
FX系列
个
1
日本三菱
8
通讯电缆
RS485/RS422等
条
2
日本三菱
9
三相四线有功电度表
DTS634系列
只
1
正泰
10
电流互感器
200/5
只
3
江苏
11
空气开关
ABE系列
只
4
LG
12
3
交流接触器
GMC系列
只
20
LG
13
机械联锁
AR系列
只
10
LG
14
PT100探头
3线
副
4
台湾
15
探头加工件

副
4
机加工
16
变频器配电柜
2000×850×550
个
1
国产
17
配电柜底座
底座
套
1
国产
18
按钮及转钮
φ22
批
1
亿维德
19
指示灯
φ22/AC220V
批
1
江阴
20
动力电线
35m㎡/25m㎡
批
1
国产
21
电缆线鼻
各种规格
批
1
国产
22
单股导线
1.0/1.5/2.5m㎡
批
1
国产
23
铁制蛇皮管

箱
1
国产
24
散热风扇（轴承）
150mm AC220V
个
2
国产
25
端子排
3位
个
10
台湾
26
绝缘材料

批
1
国产
27
多芯屏蔽电缆

卷
1
国产
28
导轨等安装附件

批
1
国产
29
节电系统设计费

30
安装调试费

31
维护管理费

32
利润

33
税金

深圳市康灿科技有限公司
2011年02月23日