某图书馆中央空调系统节能改造与分析

某图书馆中央空调系统节能改造与分析 摘 要 本文以广东轻工职业技术学院图书馆中央空 调系统为对象 经过优化改造与节能分析 节能效果明显 关键词 中央空调系统 节能与分析 改造 DOI 10 16640 ki 37 1222 t 2017 10 055 0 引言 随着中央空调系统的广泛应用 如今很多建筑都安装 有中央空调系统 而中央空调系统的能耗之大众所周知 从前几年国家把公共场合的最低温度从 25 提高到 26 中 可看出国家在这方面也是非常注重节能与环保的 然而很 多中央空调系统的节能只是在建筑 空调系统设计 使用 温度的设定和维护保养等方面 而在中央空调系统开始运 行与停止运行时的短暂节能一般都是忽略掉 按照常用的 启停顺序与时间 本文通过改变在中央空调系统开始运行 与停止运行时冷却塔 冷却水泵 冷冻水泵的开 停顺序 与时间 结合工程实际应用进行节能的改造与分析 1 工程概况 广东轻工职业技术学院图书馆建筑分为 A B 和 C 三个 区 总建筑面积为 25500 平方米 空调面积为 20500 平方 米 其中 A C 区空调面积约 12000 平方米 B 区 8000 平方 米 空调系统按区域分为 A C 区和 B 区两个独立的系统 每个系统空调机房冷却塔 冷却水泵与冷冻水泵等主要设 备同为运行与备用设备 运行与停止方式由 PLC 自动控制 与手动控制完成 系统平时主要使用自动控制方式运行 自动控制系统主要由装有北京昆仑通态自动化软件科技有 限公司开发的 MCGS 工控组态软件的 PC 机和 SIEMENS 西 门子公司 S7 200 CN 系列的 PLC 等组成 A C 系统和 B 系 统中每台主机与其配套运行的冷却塔 冷却水泵和冷冻水 泵等可单独自动启动与停止运行 空调系统机房主要设备 具体的主要参数与数量如下表格 1 图书馆在使用中央空调系统的季节正常开馆时间如表 格 2 2 节能改造与节能计算 2 1 开始运行改造与节能计算 改造前开始运行顺序与时间间隔 冷却塔 30 秒后 冷却水泵 30 秒后 冷冻水泵 30 秒后 冷水机组 延 时 3 分钟启动 改造后的开始运行顺序与时间间隔 冷却水泵 30 秒 后 冷冻水泵 30 秒后 冷却塔 30 秒后 冷水机组 延时 3 分钟启动 从上面改变后的开始运行顺序与时间间隔得出每次开 始运行时每台冷却塔少运行 1 分钟 按每天空调系统最小 的开始与停止运行次数计算 即每天三次计算 通过计算 得出开始运行时的节省电量为 A C 区系统节省运行时间为 1 分钟 3 台 3 次 9 分 钟 天 省电量为 7 5kW 9 60 1 125kW h B 区系统节省运行时间为 1 分钟 2 台 3 次 6 分钟 天 省电量为 7 5kW 4 60 0 75kW h 2 2 停止运行改造与节能计算 改造前停止运行顺序与时间间隔 冷水机组 5 分钟后 冷冻水泵 30 秒后 冷却水泵 30 秒后 冷却塔 改造后的停止运行顺序与时间间隔 冷水机组 60 秒 后 冷却塔 120 秒后 冷冻水泵 30 秒后 冷却水泵 根据上面改造后的停止运行顺序与时间间隔计算出每 次停止运行时冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔少运行时间与 节能量如表格 3 与表格 4 2 3 改造后总的节能计算 A C 区系统按照一个月使用空调时间为 30 天计算 即 一个月的省电量为 1 125 21 225 30 天 674 25kW h B 区系统使用空调一个月的省电量为 0 75 14 15 30 天 447kW h A C 区系统与 B 区系统一个月总的省电量为 674 25 447 1121 25kW h 按照图书馆空调系统一年实际使用时间为 5 个自然月 即一年的省电量为 562 2 5 5606 25kW h 按 1 度电 7 角 算 一年即可省 3924 元 2 4 改造工作 c 耗材 由于平时主要是以自动控制方式运行 手动是由管理 人员自己控制时间的 所以改造工作主要针对自动控制运 行方式 PLC 编程主程序图变化不大 主要是更改 PLC 编程 软元件时间继电器的参数和对调一下输出的继电器线圈顺 序即可 即系统停止时主机停止运行后时间继电器参数 300 秒改成 60 秒 输出线圈改为由冷冻水泵改为冷却塔 冷冻 水泵的时间由原来 300 秒改成冷却塔停止后的 120 秒 冷 却水泵的停止时间不变还是为冷冻水泵停止后的 30 秒 开 始运行时冷却塔增加软元件时间继电器并在冷冻水泵输出 线圈上 记时为 30 秒 冷却水泵时间继电器去掉 另将冷 却塔 冷却水泵与冷冻水泵之间的启停顺序按改造后的启 停顺序调换即可 工作量少 基本上不涉及改造耗材和购 买新设备与电器元件等 3 改造后冷冻水 冷却水供回水温差变化分析 空调系统开始运行时因只是冷却塔往后推迟 60 秒启动 运行 这时冷水机组还没启动 冷水机组冷凝器中没有高 压高温的气态制冷剂需要进行热交换 加上时间较短 所 以安装在冷却水供回水水管上的酒精玻璃温度计的温度显 示基本没变化 即冷却水供回水温差为零 所以无法进行 现场测量与结果分析 下面主要是对空调系统改造前 后 在停止运行时的冷冻水与冷却水温度的现场测量与供回水 温差的变化的计算与结果分析 改造前停止运行冷冻水 冷却水供回水的温度及温差 变化如表格 5 时间为 6 月中旬上午 11 30 分 环境干球 温度为 33 3 相对湿度为 72 3 测量温度为 30 秒一次 测量工具为安装在螺杆冷水机组冷凝器与蒸发器的冷冻水 与冷却水供回水管上的酒精玻璃温度计 测量精度为 0 1 改造后停止运行冷冻水 冷却水供回水温度及温差变 化如表格 6 时间为 6 月中旬上午 11 30 分 环境干球温 度为 33 4 相对湿度为 73 1 测量温度为 30 秒一次 表格 5 与表格 6 所列冷冻水 冷却水供回水温度及温 差数据为冷水机组在工作电流 298A 停止时的现场实测数据 根据表格 5 与表格 6 改造前 后冷冻水与冷却水供回水温 度及温差实测值的变化做出改造前 后冷冻水与冷却水供 回水温差变化曲线图如图 1 和图 2 所示 改造前 后冷冻水与冷却水供回水温差变化曲线图中 显示出 空调系统在停止过程中供 回水温差下降幅度较 大的时间段是出现在冷水机组停止 30 秒后到 2 分钟之间 而螺杆冷水机组停止运行 3 分钟后冷冻水与冷却水供回水 温差变化已经为零 说明螺杆冷水机组的冷凝器与蒸发器 所需交换的热量已经为零或者趋于零 这时候停止冷冻水 泵和冷却水泵对冷水机组是没有影响的 同时也说明对空 调系统自动控制运行方式的节能改造是成功的 4 结论 这次中央空调系统的改变延迟开冷却塔与提前关冷却 塔 冷却水泵 冷冻水泵等的节能改造投入是非常小的 不用购买任何材料与耗材 只是需要几个正常的工作日时 间即可完成改造 通过现场设备实际运行测试与分析 改 造后对设备的使用与运行没有造成影响 虽然一天的节能 省电量在中央空调系统一天的耗电量里面所占的比例不是 很大 但一年的省电量或在整个中央空调系统报废使用周 期里的省电量却是可观的 因此在空调系统自动控制运行 和手动空调系统信息化改造时 在启动顺序与启动时间的 间隔上具有