本文摘要：作者在這篇暖通空調(diào)論文中經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析，結(jié)合水泵系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行管理情況，我們提出了改造方案，推薦更適合系統(tǒng)的高效水泵并裝配變頻器，節(jié)能率可達(dá) 52.5%，3年即可用節(jié)省的費(fèi)用收回改造投資。通過(guò)改造后回測(cè)空調(diào)系統(tǒng)水泵運(yùn)行正常，水泵運(yùn)行能夠滿足
作者在這篇暖通空調(diào)論文中經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析，結(jié)合水泵系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行管理情況，我們提出了改造方案，推薦更適合系統(tǒng)的高效水泵并裝配變頻器，節(jié)能率可達(dá) 52.5%，3年即可用節(jié)省的費(fèi)用收回改造投資。通過(guò)改造后回測(cè)空調(diào)系統(tǒng)水泵運(yùn)行正常，水泵運(yùn)行能夠滿足空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷要求，水泵節(jié)能效果明顯。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而減少大氣污染，改善空氣質(zhì)量， 節(jié)約能源費(fèi)用約43%，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
《暖通空調(diào)》創(chuàng)刊于1971年，是中國(guó)建筑科學(xué)類(lèi)核心期刊，國(guó)家期刊獎(jiǎng)最高獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)期刊，中國(guó)暖通空調(diào)行業(yè)惟一的中央級(jí)科技期刊，由建設(shè)部主管，亞太建設(shè)科技信息研究院、中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)(暖通空調(diào)分會(huì))聯(lián)合主辦。本刊以實(shí)用技術(shù)為主，兼具學(xué)術(shù)性和信息性，在行業(yè)中最具影響力，被譽(yù)為權(quán)威刊物，深受廣大讀者喜愛(ài)，發(fā)行量在國(guó)內(nèi)同行業(yè)刊物中遙遙領(lǐng)先。
摘 要：中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，能耗非常大。由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)荷并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中滿負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天。本文主要結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面存在的問(wèn)題，分析并提出改造方案，介紹改造效果。
關(guān)鍵詞：中央空調(diào);節(jié)能改造;冷卻泵;冷凍泵;油改氣
中圖分類(lèi)號(hào)： TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、前言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展、人們生活質(zhì)量的不斷提高，空調(diào)的應(yīng)用日益廣泛和普及，空調(diào)系統(tǒng)的能耗逐年增加。目前，大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗已占到整個(gè)建筑能耗的40%—60%，當(dāng)今能源和環(huán)境問(wèn)題已成為制約社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能已成為節(jié)能領(lǐng)域中的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
二、工程概況
廣播大樓空調(diào)系統(tǒng)建于1999年，是屬于舊樓加固維修新增空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)空調(diào)建筑面積6000平方米，冷熱源主要由制冷機(jī)、冷溫水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、供油系統(tǒng)，制冷機(jī)采用遠(yuǎn)大直燃機(jī)。
型號(hào)：BZ150ⅦBCH1
水泵型號(hào)：WILO-NP150/315V-55/ 4;WILO-NP150/400V-90/4
三、中央空調(diào)系統(tǒng)存在問(wèn)題及改造措施
由于本系統(tǒng)制冷機(jī)采用直燃型(燃油)溴化鋰吸收式制冷機(jī)，由于近年來(lái)油價(jià)飆升，其價(jià)格翻了幾倍，近年來(lái)空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，而此類(lèi)燃料經(jīng)燃燒后排放大量的氮氧化物、二氧化硫及廢氣等污染物。該項(xiàng)目的實(shí)施，將燃油改用天然氣后對(duì)環(huán)境改善起至關(guān)作用。
通過(guò)對(duì)大樓各分項(xiàng)的電量數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)設(shè)備運(yùn)行記錄以及一些經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析處理，得出了各個(gè)用能系統(tǒng)能耗份額，如圖1所示。
針對(duì)以上耗能問(wèn)題分別對(duì)直燃型(燃油)溴化鋰吸收式制冷機(jī)進(jìn)行油(柴油)改氣(天然氣)改造;循環(huán)水泵進(jìn)行變頻節(jié)能改造。
(一)水泵變頻節(jié)能改造
1 水泵變頻節(jié)能改造的必要性
水泵類(lèi)設(shè)備在其應(yīng)用領(lǐng)域中，往往根據(jù)不同的生產(chǎn)、生活需求采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號(hào)的控制。這樣，不論系統(tǒng)需求大小，水泵都以全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流損失消耗掉了。水泵類(lèi)設(shè)備多數(shù)采用異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式運(yùn)行，存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。
積極推進(jìn)以更換新水泵和裝配變頻器為主要內(nèi)容的水泵變頻節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)施，較好地發(fā)揮變頻水泵系統(tǒng)提高用電效率、降低用電需求、優(yōu)化用電特性方面的作用，不僅在緩解電力供需矛盾上做出了積極貢獻(xiàn)，而且日益成為落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的重要措施。
2 水泵變頻節(jié)能原理
系統(tǒng)在部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，通過(guò)拉大供、回水溫差，減小水流量，同時(shí)維持空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷不變，來(lái)節(jié)約水泵的電能。即水泵通過(guò)變頻，在小于工頻的狀態(tài)下工作，降低水泵輸入功率(小于額定功率)，節(jié)約電能。
式(1)～(3)中：Q0、H0、n0、N0分別為水泵在額定工況下的流量(m3/h)、揚(yáng)程(m)、轉(zhuǎn)速(m3/h)、功率(kW);Q1、H1、n1、N1分別為水泵在實(shí)際工況下的流量(m3/h)、揚(yáng)程(m)、轉(zhuǎn)速(m3/h)、功率(kW)。
可見(jiàn)，水泵的流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比(溫差Δt與轉(zhuǎn)速n成反比)，揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，而軸功率與N與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比，由此可見(jiàn)，水泵的轉(zhuǎn)速降低，可以節(jié)約大量的電能。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)主機(jī)大部分時(shí)間在非滿負(fù)荷(部分負(fù)荷)狀態(tài)下運(yùn)行，換熱器所需的換熱量也隨著減少(水量不變時(shí)溫差變小)，此時(shí)如果維持機(jī)組熱水溫差不變，可以減少熱水流量(即減小水泵的轉(zhuǎn)速)。因此，通過(guò)水泵的變頻控制來(lái)改變水的流量可以節(jié)約電能。
3 中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造方案
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況水泵長(zhǎng)年的運(yùn)行，嚴(yán)重偏離原有水泵的工作點(diǎn)，且相差較大，造成電機(jī)功率過(guò)高，存在大量能源浪費(fèi)。將原有水泵NL150/315V—55/4：NL150/400V—90/4撤除。
根據(jù)現(xiàn)有水泵實(shí)際運(yùn)行工況，結(jié)合水泵原設(shè)計(jì)額定工況，經(jīng)分析考慮水泵并聯(lián)的運(yùn)行參數(shù)特性和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，選新型水泵。水泵型號(hào)：NL150/315-45/4;NL150/315-45/4。
4 中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的優(yōu)點(diǎn)
本節(jié)按照上節(jié)中的改造方案與現(xiàn)有水泵在測(cè)試當(dāng)時(shí)工況下運(yùn)行的能耗及費(fèi)用進(jìn)行比較分析。
(1)設(shè)備運(yùn)行情況
空調(diào)系統(tǒng)水泵運(yùn)行時(shí)間每年120天，日均運(yùn)行12h。冬季供暖系統(tǒng)水泵運(yùn)行時(shí)間每年120天，日均運(yùn)行24h。
(2)現(xiàn)有水泵年耗電量(kW·h)：
現(xiàn)有水泵年耗電量： 559440(kW·h)
(3)按改造方案改造后水泵年耗電量(kW·h)：
由于采用變頻措施，改造后水泵年耗電量： 265643(kW·h)。
(4)改造方案水泵節(jié)能率：
(5)節(jié)能改造后每年節(jié)約的資金：
節(jié)能改造后年節(jié)約資金= ΔW·Y
ΔW：年節(jié)電總量(kW·h)
Y：電價(jià)(元/kW/h)，此處按0.8元/kW/h計(jì)算
節(jié)能改造后年節(jié)約資金= ΔW·Y=293797×0.8 =235038(元)。
(6)節(jié)能改造增加的純投資：
增加的純投資=X1 。
X1：改造設(shè)備、施工和設(shè)計(jì)費(fèi)(元)
節(jié)能改造增加的純投資=X1 = 729227(元)。
(7)節(jié)能改造后長(zhǎng)期節(jié)約的資金：
節(jié)能改造后長(zhǎng)期節(jié)約資金=U + V + W + S。
U：過(guò)去因壓力有時(shí)過(guò)高而損失的閥門(mén)和管件費(fèi)用(元)(此項(xiàng)目不涉及此項(xiàng))。
V：減少高壓泄露過(guò)多的耗費(fèi)(元)(此項(xiàng)目不涉及此項(xiàng))。
W：杜絕電機(jī)損壞和聯(lián)軸器故障，減少維修費(fèi)用(元)。
S：因減少供水故障而提高的生產(chǎn)效益(元)。
W+S：按照老舊系統(tǒng)平均每年普通維護(hù)支出8000元計(jì)算。
本項(xiàng)目節(jié)能改造后長(zhǎng)期節(jié)約資金=U + V + W + S=8000(元)
(8)計(jì)算出采用節(jié)能改造項(xiàng)目投資回收期：
(二)直燃型(燃油)溴化鋰吸收式制冷機(jī)進(jìn)行油改氣改造
1 項(xiàng)目概況
直燃機(jī)房位于大樓東翼地下一層，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有三臺(tái)直燃機(jī)組，燃料為柴油。直燃機(jī)組排煙經(jīng)豎井排至屋面。機(jī)組為大約60000多m2的建筑提供冷源和熱源，同時(shí)肩負(fù)著大樓A區(qū)的衛(wèi)生熱水的供應(yīng)工作。全年24h不間斷運(yùn)行。
油改氣項(xiàng)目根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，直燃機(jī)房的土建、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、消防都要進(jìn)行相應(yīng)的更新改造。
2 項(xiàng)目的可行性和必要性
(1)根據(jù)《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50041-2008第15.1.2條的土建要求的規(guī)定“鍋爐房的外墻、樓地面或屋面，應(yīng)有相應(yīng)的防爆措施，并應(yīng)有相當(dāng)于鍋爐間占地面積10%的泄壓面積，需要進(jìn)行直燃機(jī)房土建結(jié)構(gòu)改造以達(dá)到泄爆面積要求。
(2)因?qū)⑷剂细臑樘烊粴夂螅鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50041-2008、《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058的要求，直燃機(jī)房?jī)?nèi)相應(yīng)的暖通設(shè)備和電氣設(shè)備需要進(jìn)行更新改造，以適應(yīng)燃?xì)忮仩t房的設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
(3)根據(jù)現(xiàn)行《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第7.6.6.1條的規(guī)定，高層建筑內(nèi)的燃?xì)忮仩t房的消防系統(tǒng)也要隨之更新改造，已達(dá)到消防設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
3 改造方案
(1)加固工程
在機(jī)房的東墻上開(kāi)一個(gè)42m2泄爆口，同時(shí)對(duì)洞口進(jìn)行加固。
(2)土建工程
在空調(diào)機(jī)房東墻外側(cè)做出了南北走向泄爆通道，兩側(cè)泄爆口總面積約為42m2，達(dá)到消防主管部門(mén)關(guān)于泄爆面積必須大于機(jī)房總面積10%的要求。
(3)電氣工程
機(jī)房原照明燈、墻上插坐改成防爆型。
(4)消防改造
在控制室加裝七氟丙烷設(shè)備。
(5)暖通工程
將機(jī)房原送風(fēng)、排風(fēng)、排煙系統(tǒng)全部拆除，按規(guī)范設(shè)計(jì)新的系統(tǒng)。
(6)更換直燃機(jī)燃燒器
將原燃燒機(jī)更換為德國(guó)原裝燃?xì)馔魅紵龣C(jī)，同時(shí)添加燃?xì)忾y組和電氣控制系統(tǒng)，具備多級(jí)安全保護(hù)功能。對(duì)使用天然氣的直燃機(jī)房，消防上也無(wú)特殊要求，機(jī)房現(xiàn)有送、排風(fēng)系統(tǒng)可以利用，另需增加手提干粉滅火器、泄爆口及燃?xì)庑孤﹫?bào)警裝置(由燃?xì)夤矩?fù)責(zé)安裝)，一旦發(fā)生泄露馬上自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)，并自動(dòng)截?cái)嗵烊粴馊肟诳傞y，確保機(jī)房安全。
4 經(jīng)濟(jì)性分析及社會(huì)效益
(1)經(jīng)濟(jì)性分析
柴油熱值為10200kcal/kg，天然氣熱值為8600kcal/m3，1kg柴油的熱值相當(dāng)于1.186m3天然氣。柴油按均價(jià) 8500元/噸，天然氣按2.7元/m3計(jì)算：每公斤柴油可節(jié)省1×8.5-1.186×2.7=5.3元。2013年直燃機(jī)柴油耗量約為460t，則可節(jié)約燃料費(fèi)用460×1000×5.3=2438000元。
(2)社會(huì)效益
天然氣作為清潔能源，不含一氧化碳，也比空氣輕，采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環(huán)境污染問(wèn)題;天然氣作為一種清潔能源，無(wú)殘液、無(wú)污染、無(wú)硫化物產(chǎn)生、推廣和普及天然氣有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http://www.zpfmc.com/jzlw/9156.html
