基于環(huán)境負(fù)荷性能的離心式冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行

摘 要：本文探討了在換季時(shí)期離心式冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行策略，指出離心式冷水機(jī)組換季負(fù)荷變化時(shí)對(duì)其運(yùn)行能耗的影響，并提出節(jié)能運(yùn)行方案。

關(guān)鍵詞：換季；冷水機(jī)組；節(jié)能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.053

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源供應(yīng)問(wèn)題日趨突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工廠能耗已占國(guó)內(nèi)能源消耗的70%，而中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗可占工廠能耗的10%。由于工廠環(huán)境負(fù)荷的變化，大部分情況下機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行，造成很大的能耗浪費(fèi)。本文就此進(jìn)行原因分析并提出改進(jìn)措施。

2 某發(fā)動(dòng)機(jī)工廠中央空調(diào)系統(tǒng)概況

某工廠制冷站制冷量設(shè)計(jì)值11588KW，供工廠中央空調(diào)與機(jī)床冷卻使用。制冷站由兩臺(tái)麥克維爾3860KW冷水機(jī)組與一臺(tái)3868KW冷水機(jī)組供冷，其中3860KW機(jī)組為10KV工頻機(jī)組，3868KW為380V變頻機(jī)組。配備4臺(tái)KT250-200-400冷凍水泵（參數(shù)為流量765m3/h，揚(yáng)程44m，功率132KW），4臺(tái)KT300-250-315A冷卻水泵（參數(shù)為流量915m3/h，揚(yáng)程28m，功率110kw），三臺(tái)功率為35KW冷卻塔。

夏季極端氣候下開(kāi)啟2至3臺(tái)制冷機(jī)與相應(yīng)循環(huán)水泵供冷，而換季時(shí)期冷負(fù)荷急速下降，到每年十一月，制冷站僅開(kāi)啟一臺(tái)制冷機(jī)一臺(tái)相應(yīng)循環(huán)水泵，制冷機(jī)額定電流比50%便可滿足需求。冷凍水供回水溫差在50%負(fù)荷下為1-2℃，存在很大的能源浪費(fèi)。

3 能源浪費(fèi)原因分析

3.1 水泵流量偏大

現(xiàn)對(duì)水泵流量參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，水泵流量計(jì)算公式：

式中G為水泵流量（m3/h），Q為制冷機(jī)主機(jī)冷負(fù)荷（KW），現(xiàn)單臺(tái)冷負(fù)荷為3668KW；

Ρ為水密度，1000kg/m3，C為介質(zhì)比熱容，4.19KJ/kg℃，Δt為介質(zhì)溫度變化幅度，取設(shè)計(jì)溫差5℃。

將以上數(shù)據(jù)代入（1）式。

G1==630.3m3/h，冷凍水泵選型為G0=765m3/h

由水泵流量G1/G0=f1/f2

得知額定工況下水泵頻率應(yīng)為：

F0=G0f1/G1= =41.2HZ

但換季季節(jié)，制冷機(jī)主機(jī)冷負(fù)荷為1834KW。

對(duì)應(yīng)水泵流量為：G2==315.2m3/h；對(duì)應(yīng)水泵頻率應(yīng)為：f2= =20.6HZ。

可見(jiàn)，該工廠制冷站循環(huán)水冷凍水流量偏大，多余水泵功率被浪費(fèi)，同時(shí)主機(jī)能耗增加。

3.2 蒸發(fā)溫度偏低

在換季時(shí)間，冷負(fù)荷低，該工廠機(jī)組是部分負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行的。在此期間由于環(huán)境溫度不高，濕度也偏低，總體來(lái)說(shuō)對(duì)制冷量的需求不大。在部分負(fù)荷的運(yùn)行條件下，由于除濕部分的負(fù)荷減小，末端風(fēng)機(jī)盤管的水溫即使稍有提高，也能制得需要的室內(nèi)溫度。通提升冷凍水的出水溫度就能降低壓縮機(jī)運(yùn)行壓頭，從而起到節(jié)能的效果。現(xiàn)考慮該工廠實(shí)際情況，自工廠開(kāi)工以來(lái)冷凍水出水溫度設(shè)置為8℃，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床報(bào)警溫度為23℃。可見(jiàn)，蒸發(fā)溫度的偏低，造成了能源的浪費(fèi)[1]。

4 改進(jìn)措施

4.1 適當(dāng)降低循環(huán)水泵頻率

一直以來(lái)，該工廠的循環(huán)水泵頻率為42HZ，前文計(jì)算所得，當(dāng)換季時(shí)制冷機(jī)冷負(fù)荷為額定負(fù)荷50%時(shí)僅需流量315m3/h，冷凍水泵頻率為20.6HZ。然而實(shí)際上，變頻水泵頻率不能長(zhǎng)期在35HZ以下運(yùn)行?，F(xiàn)暫時(shí)將循環(huán)水泵的頻率設(shè)置為39HZ，保證在現(xiàn)有情況下制冷機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行且節(jié)約能耗[2]。

4.2 適當(dāng)提高冷凍出水溫度

對(duì)于前文所述制冷機(jī)蒸發(fā)溫度在換季時(shí)間偏低，該工廠冷凍水出水溫度開(kāi)工以來(lái)設(shè)置為8℃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將冷凍水出水溫度設(shè)置為15攝氏度，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)省。

5 節(jié)能分析

5.1 水泵與制冷主機(jī)節(jié)約能耗分析

制冷機(jī)在過(guò)渡季節(jié)采取適當(dāng)調(diào)高冷凍水供水溫度，可節(jié)約能耗約10%。由能耗節(jié)約公式：E=K×P0×D×H

式中 K為能耗節(jié)約率，為10%

P0為制冷機(jī)組與循環(huán)水泵功率，約為900KW；

D為制冷機(jī)運(yùn)行天數(shù)，為每年300天；

H為制冷機(jī)每天運(yùn)行小時(shí)數(shù)，為每天20h；

代入式（3）：E==540000KWh。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述措施，該工廠在每年過(guò)渡季節(jié)采用適當(dāng)調(diào)高冷凍水出水溫度，降低水泵頻率。在節(jié)能減排方面取得了良好的效果。同時(shí)，對(duì)于冷水機(jī)組的管理應(yīng)重視冷凍水、冷卻水的水質(zhì)，抓好水處理工作。經(jīng)常檢查、督促水處理公司的工作，保證冷凝器、蒸發(fā)器內(nèi)不結(jié)垢，無(wú)污物，以免影響冷凝器、蒸發(fā)器的熱交換效果，增加主機(jī)的耗電量，達(dá)到了最優(yōu)的能源使用策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡宏武，魏慶艽.冷水機(jī)組運(yùn)行性能評(píng)價(jià)及節(jié)能診斷[J].暖通空調(diào)，2008，38（增刊）：106-111.

[2]吳薇.上海某公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造實(shí)踐與研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

作者簡(jiǎn)介：黃成生（1982-），男，廣西柳州人，研究方向：設(shè)備管理。