談變頻離心機組在工程實例中的應(yīng)用

田 暉

(太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

談變頻離心機組在工程實例中的應(yīng)用

田 暉

(太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

結(jié)合工程實例，闡述了定頻離心式冷水機組和變頻離心式冷水機組在工程中的運行情況，對離心機組選型、運行狀態(tài)控制、成本分析進行了詳細論述。

變頻離心機組,節(jié)能,空調(diào)運行策略

隨著工業(yè)的發(fā)展和社會的進步，節(jié)約資源成為我國的基本國策，也是我們落實科學發(fā)展觀，提高經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量和效益、增強核心競爭力的根本要求。資源環(huán)境約束與經(jīng)濟快速增長的矛盾,已經(jīng)成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的嚴峻挑戰(zhàn)?？照{(diào)系統(tǒng)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用越來越廣,節(jié)能效果也非常顯著。近年來變頻離心式冷水機組在一些項目中出現(xiàn)，成為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一個亮點。筆者根據(jù)工程實例，介紹變頻離心式冷水機組的設(shè)計應(yīng)用情況，以資探討。

1 項目概況

1)本項目位于山西省太原市，為某綜合醫(yī)院遷建工程項目。

2)本工程總建筑面積50 170.62 m2，其中地上建筑面積37 437.37 m2，地下建筑面積12 733.25 m2。

3)本工程地上為5層，地下為2層，建筑高度24.7 m。院區(qū)內(nèi)主要設(shè)置急診部、門診部、住院部、醫(yī)技部等。

2 項目所在地氣象氣候條件

太原市位于山西省中北部，東經(jīng)112°33′，北緯37°47′，屬于北暖溫帶重半干旱氣候，冬季寒冷少雪，夏季較熱多雨。

其主要氣象指標如下：

冬季采暖室外計算溫度：-11 ℃。

冬季通風室外計算溫度：-5.5 ℃。

冬季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計算干球溫度：-12.8 ℃。

夏季通風室外計算溫度：27.8 ℃。

夏季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計算干球溫度：31.5 ℃。

當?shù)叵募敬髿鈮毫Γ?1.98 kPa。

夏季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度：23.8 ℃。

當?shù)囟敬髿鈮毫Γ?3.35 kPa。

3 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表1所示。

4 冷熱源

本項目總冷負荷為3 725 kW，空調(diào)面積冷負荷指標為93.1 W/m2；總熱負荷為4 529 kW，建筑面積熱負荷指標為113.2 W/m2；手術(shù)區(qū)等有凈化要求的房間采用獨立的冷熱源。

5 空調(diào)系統(tǒng)冷源方案的技術(shù)、經(jīng)濟性分析

5.1 冷熱源設(shè)計

冷源：方案一為兩臺普通離心式冷水機組(2 000 kW)+變頻循環(huán)水泵兩用一備。方案二為一臺普通離心式冷水機組(2 000 kW)，一臺高效直流變頻離心式冷水機組(1 934 kW)+變頻循環(huán)水泵兩用一備。

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù) ℃

熱源：由地下1層燃氣(油)鍋爐提供80 ℃～55 ℃的低溫熱水，經(jīng)地下1層換熱站換熱后供應(yīng)，供回水溫度為60 ℃～50 ℃。

5.2 離心式冷水機組運行策略

1)運行方案。

方案一：冷凍水系統(tǒng)供回水管設(shè)壓差旁通閥，變頻冷凍水泵變流量運行，冷凍水泵定流量運行，與冷水機組一對一匹配。

方案二：冷源采用一臺普通離心式冷水機組和一臺高效直流變頻離心式冷水機搭配運行。高效直流變頻離心式冷水機平時使用，普通離心機組作為調(diào)峰時使用。高效直流變頻離心式冷水機采用“全工況”設(shè)計方法：常規(guī)變頻離心機采用變轉(zhuǎn)速+導葉聯(lián)合進行冷量調(diào)節(jié)，在50%～60%負荷時，就開始關(guān)小導葉，降低部分負荷以下機組效率；高效直流變頻離心式冷水機組在10%～100%負荷范圍內(nèi)，通過變轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)，從而減少導葉節(jié)流損失，提高機組全工況性能，較普通離心機組節(jié)能40%以上。

2)冷水機組運行控制策略。

因為高效變頻離心機組可實現(xiàn)10%～100%的負荷工況，25%～50%負荷工況時，運行高效變頻離心機組，75%～100%負荷工況時，高效變頻離心機組和普通離心機組同時運行。

制冷工況時，高效變頻離心機組優(yōu)先普通離心機組使用，當無法滿足用戶負荷時，供回水管之間的旁通管壓差低于用戶壓差時，開啟普通離心機組。當機組負荷大于用戶負荷時，壓差旁通閥流量調(diào)節(jié)到高效變頻離心機組允許最小流量時，關(guān)閉普通離心機組。

當供回水管之間的旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)時，變頻水泵根據(jù)壓差信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，直至變頻下限。變頻水泵的下限流量不小于變頻離心機組允許最小流量。

當供回水管之間的旁通閥處于開啟狀態(tài)時，變頻水泵無動作，直至旁通閥至關(guān)閉位置，再進行變頻調(diào)節(jié)。

3)冷源系統(tǒng)控制要求說明。

冷水機組自身裝備有安全保護和能量自動調(diào)節(jié)的控制器，對機組運行狀態(tài),運行參數(shù)及故障狀態(tài)的監(jiān)視與運行參數(shù)的設(shè)定都通過自控系統(tǒng)與機組控制器之間的通信接口來完成。

根據(jù)冷源系統(tǒng)總負荷量(一次供回水溫差×總流量)進行冷源機組臺數(shù)控制。自動控制的要求是實現(xiàn)投運機組臺數(shù)與負荷相匹配；機組最優(yōu)啟停時間控制,平均分配設(shè)備運轉(zhuǎn)時間。使設(shè)備進行交換運行(即啟動停止時間最長的優(yōu)先，停止時啟動最長的優(yōu)先),均衡各主機設(shè)備的運行時間。對各季節(jié)的優(yōu)先使用設(shè)備(基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)設(shè)備)進行指定，在發(fā)生故障時自動切換。

表2 普通離心機組運行費用

冷水機組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、冷卻塔進水閥實現(xiàn)聯(lián)鎖與聯(lián)動,備用設(shè)備能自動切換投運。冷水機組,冷凍泵,冷卻泵,冷卻塔連鎖要求:開機時,壓差調(diào)節(jié)通電→冷卻塔風機→冷卻水電動閥門→冷卻泵啟動指示→冷凍水電動閥門→冷凍泵啟動→冷凍水水流開關(guān)信號指示→監(jiān)視水流狀態(tài)→關(guān)機時,順序相反,當主機停止后,應(yīng)延遲15 min再停冷凍水泵，冷卻塔風機需設(shè)就地啟停裝置,并在制冷機房控制室設(shè)集中聯(lián)運和手動啟停顯示裝置,一旦停機,不能立即啟動,以保證安全。

中央監(jiān)控對系統(tǒng)中各溫度值,設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測和報警以及各動力設(shè)備的啟停。

5.3 離心機組的運行費用

1)方案一運行費用。

采用普通離心機組的運行費用見表2。

2)方案二運行費用。

采用高效變頻離心機組的運行費用如表3所示。

表3 高效變頻離心機組運行費用

表2與表3運行費用比較：冷水機組采用變頻控制后每年節(jié)省費用27.36-19.43=7.93萬元。

6 結(jié)語

本工程空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)綜合醫(yī)院工作特點，冷源采用高效變頻離心機組和普通離心機組結(jié)合使用，滿足不同負荷工況時機組運行的高效節(jié)能。通過冷水機組的能量調(diào)節(jié)、臺數(shù)控制及冷凍水泵的變頻控制，既保證機組安全可靠運行，又節(jié)約能源,更好的實現(xiàn)了系統(tǒng)節(jié)能的要求。為今后變頻冷源系統(tǒng)設(shè)計、推廣應(yīng)用、運行管理提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[3] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2015.

Applicationoffrequencyconversioncentrifugalunitinengineeringexample

TianHui

(TaiyuanInstituteofArchitecturalDesignandResearch,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering example, expounds the fixed frequency centrifugal chillers and variable frequency centrifugal chillers operate in engineering, the centrifugal unit selection, operation control and cost analysis are discussed in detail.

variable frequency centrifugal unit, energy saving, operation strategy of air conditioning

2017-10-09

田 暉(1985- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0132-02

TU831.3

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