大厦空调节能改造方案技术标

1、投资大厦空调节能改造方案技术标目录第1章中央空调节系统改造前的工况3第2章节能方案分析42.1中央空调系统大致构成42.1.1 冷冻主机与冷却水塔42.1.2 “外部热交换”系统43.1 中央空调系统的运行参数73.1.1 变频节能功能：7软启动功能：83.2 空调水泵变频改造方案8冷却水系统的变频调速83.5 改造清单123.5.1 水泵部分改造清单123.5.2 冷却塔散热风机部分改造清单13第4章变频系统投资回报估算134.1 空调水泵部分134.1.1 估算参数设定（以下数据来源于调查登记表）134.1.2 水泵部分节电分析134.2 冷却塔散热风机部分144.2.1 冷却塔散热风机部

2、分节电分析15第5章计费标准与节能效益分配方案165.1 计费标准165.1.1 计费依据165.1.2 计费标准165.2节能效益分配方案16第六章、售后服务186.1建立客户档案186.2免费质保期186.3及时维修186.4多种培训方式：18第1章中央空调节系统改造前的工况在中央空调系统设计时，冷冻泵、冷却泵的电机容量是根据建筑物的最大设计热负荷选定的，都留有一定设计余量。由于四季气候及昼夜温差变化，中央空调工作时的热负荷总是不断变化。下图2为一民用建筑物的平均热负荷情况：     如上图所示，该中央空调一年中负荷率在50%以下的时间超过

3、了全部运行时间的50%。通常冷却水管路的设计温差为56，而实际应用表明大部分时间里冷却水管路的温差仅为24，这说明制冷所需的冷冻水、冷却水流量通常都低于设计流量，这样就形成了中央空调低温差、低负荷、大工作流量的工况。在没有使用节能系统前，工频供电下的水泵始终全速运行，管道中的供水流量只能通过阀门或回流方式调节，这必会产生大量的节流及回流损失，同时也增加了电机的负荷，白白消耗了许多电能。中央空调水泵电机的耗电量约占中央空调系统总耗电量的30-40%，故对其进行节能改造具有很明显的节能效果。第2章节能方案分析2.1中央空调系统大致构成如图1所示，中央空调系统主要由以下几部分组成：2.1.1 冷冻主

4、机与冷却水塔2.1.1.1 冷冻主机冷冻主机也叫致冷装置，是中央空调的“致冷源”，通往各个区间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。近年来，冷冻主机也有采用变频调速的，是由生产厂原配的，不必再改造。未采用变频调速的冷冻主机，改造为变频变速的例子还不多。2.1.1.2 冷却水塔冷冻主机在致冷过程中，必然会释放热量，使机组发热。冷却水塔用于为冷冻主机提供“冷却水”，冷却水在盘旋流过冷冻主机后，将带走冷冻主机所产生的热量，使冷冻主机降温。2.1.2 “外部热交换”系统由以下几个系统组成：2.1.2.1 冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷

5、冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温度下降，同时，房间内的热量被冷冻水吸收，使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水，如此循环不已。从冷冻主机流出，进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。冷冻水的出水温度是由主机的制冷效果决定的，通常比较稳定，因此冷冻回水温度可以准确的反映室内的热负荷情况。由此，对于冷冻水循环系统的节能改造，可以取回水温度作为控制目标，通过变频器对冷冻泵流量的自动调节来实现对室内温度的控制。2.1.2.2 冷却水循环系统冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。

6、冷冻主机在进行热交换、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，使之在冷却塔中与大气进行热交换。然后再将降温了的冷却水，送回到冷冻机组。如此不断循环，带走了冷冻主机释放的热量。流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”，从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样，回水的温度将高于进水的温度形成温差。冷却水循环系统同时受室外环境温度及室内热负荷两方面影响，循环水管道单侧的水温不能准确反映该系统的热交换量，因此以出水与回水之间的温差作为控制室内温度的依据是合理的节能方式。在外界环境温度不变的情况下，温差大，说明室内热负荷较大，应提高

7、冷却泵的转速，增大冷却水循环的速度；相应的，温差小则减小冷却泵转速。2.1.2.3 冷却风机有两种情况盘管风机安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水管冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。可以看出，中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷却水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分。中央空调各循环水系统的回水与出水温度之差，反映了整个系统需要进行的热交换量。因此，根据回水与出水的温度差来控制循环水的流量，从而控制热交

8、换的速度，是首选的节能控制方法。2.2方案结构示意图   根据上述分析，可得出整个节能工程结构示意图如图3所示：由上图，该节能方案的基本思路为：     分别在主机蒸发器回水处、冷凝器出水及回水处安装温度传感器，实时检测管网的温度，以模拟信号（010V或者420mA）反馈给变频器，通过变频器内置的PID运算输出相应的频率指令后自动调节水泵转速，从而调节各循环水的热交换速度，最终实现对室内恒温度的控制。需要特别说明的是，变频器内部在设计上集成了温差反馈处理功能，系统无须另配专用控制模块。第3章中央空调系统节能改造的具

9、体方案3.1 中央空调系统的运行参数3.1.1 变频节能功能：风机和水泵都是传送流体的装置，这类负载消耗的能量与流量的立方成正比，推算可得到能量消耗与转速的关系，具体的关系表达式：即 QK1N； H=K2n2； P=Q×H=K1K2n2=K3n3式中，K为常数，n为电机的转速。又，三相交流异步感应电机的转速n=120×f×(1-s)/p通常在设；式中f为供电频率，s为滑差率，p为电机极数。电机一旦选定后，S、P基本确定，则n可近似为n=k0f,即与供电频率成线性正比关系。则，当频率为50Hz时，n=k0×50转/分，功率P1=K(k0×50)3

10、;当频率为45Hz时，n=k0×45转/分，功率P2=K（k0×45）3。P2/P1=K（k0×45）3/K（k0×50）3×100%=72.9%，由此可见，当电源频率从50Hz降为45Hz时，就可节约电能达27.1%。当用阀的开度来控制水量的大小时，管阻档板阻曲线与功率P变化（如图1）。由曲线1到曲线2，水量减少了，而功率却没有减少多少。而通过改变转速n来调节风量情况就不同了（如图2）。调节转速时H-Q曲线由曲线1到曲线2，阀的开度100%时，管阻曲线不变，功率节省了很多。节省量，其中n1为调节前的转速，其中n2为调节后的转速。上述推算，可得

11、到一个定性的概念。也就是说，对于一个传统的空调系统，由于空调设备均按设计工程选配，绝大多数时间设备均在低负荷情况下运转，这样无用功耗掉很大一部分能量。如果改由变频器进行变速驱动，可能此时电机只需以5Hz的速度运转就能满足对整个系统温度控制要求。根据上面的理论推算可知，实际节能就可高达27.1%。因此在没有风机水泵的机械中，采用变频调速的，采用变频调速的方式来调节风量或流量，在节能节电上是个有效的方法。软启动功能：由于电机全压启动时，空载启动电流等于（3-7）倍于额定电流，因此通常在带载电机启动时，会对电机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备

12、极为不利；而启、停时，大锤效应极易造成管道破裂，采用变频器的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流实现电机真正意义上的软启动。不但减少了对电网和管网的冲击，且能延长设备使用寿命，减少设备维修费用。3.2 空调水泵变频改造方案冷却水系统的变频调速3.2.1.1 控制的主要依据基本情况：冷却水的进水温度也就是冷却水塔内水的温度，它取决于环境温度和冷却风的工作情况；回水温度主要取决于冷冻主机的发热情况，但还和进水温度有关。温度控制：在进行控制时，有两个基本情况：如果回水温度太高，将影响冷冻主机的冷却效果，为了保护冷冻主机，当回水的温度超过一定值后，必须进行保护性跳闸。一般情况下，回水温度不得超过3

13、3度。因此，根据回水温度来决定冷却水的流量是可取的。即使进水和回水的温度很低，也不允许冷却水断流。因此，在实行变频调速时，变频器需预置一个下限频率。综合起来，即是：当回水温度较低时，冷却泵以下限转速运行；当回水温度较高时，冷却泵的转速也逐渐升高，而当回水温度升高到某一设定值（如32度）时，应该采取进一步措施；或增加冷却泵的运行台数，或增加水塔冷却风机的运行台数。温差控制温差量能反映冷冻主机的发热情况、体现冷却效果的是回水温度T0与进水Ti之间的“温差”t,因为温差的大小反映了冷却水从冷冻主机带走的热量，所以，把温差t作为控制的主要依据，通过变频调速实现温差控制是可取的。即：温差大，说明主机产生

14、的热量多，应提高冷却泵的转速、加快冷却水的循环，反之，温差小，说明主机产生的热量少，可以适当降低冷却泵的转速、减缓冷却水的循环。实际运行表明，把温差值控制在3-5度的范围内是比较适宜的。温差与进水温度的综合控制由于进水温度是随环境温度而改变的，因此，把温差恒定为某值并非上策。因为，当我们采用变频调速系统时，所考虑的不仅仅是冷却效果，还必须考虑节能效果。具体地说，则：温差值定低了，水泵的平均转速上升，影响节能效果：温差值定高了，在进水温度偏高时，又会影响冷却效果。实践表明，根据进水温度来随时调整温差的大小是可取的。即：进水温度低时，应主要着眼于节能效果，控制温差可是当地高一点；而在进水温度高时，

15、则必须保证冷却效果，控制温差应低一些。控制方案根据以上介绍的情况，冷却泵采用变频调速的控制方案可以有多种，考虑到节能和制冷的综合效果，我们利用温差控制为主，回水温度控制为辅来控制冷却水系统。用一台变频器切换控制二台电机，具体方式是:用传感器采集冷却水进水和出水温度，PID将温差量变为模拟量反馈给中央处理器，然后由中央处理器控制变频器输出为设定的低频值，电机转速减慢，水流量减少；当温度较高时，冷冻机组有更多的热量需要带走，这时中央处理器使变频器输出为设定的较高频率值，电机转速加快，水流量增加，带走更多的热量。如果冷却水的回水温度超过32时（可以根据实际情况设定），变频器优先以较高频运行。这样能够

16、根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能浪费。冷冻水系统的变频调速控制的主要依据在冷冻水系统的变频调速方案中，提出的控制依据主要有两种：1）压差控制即以出水压力和回水压力之间的压差作为控制依据，基本考虑是使最高楼层的冷冻水能够保持足够的压力。这种方案存在着两个问题：没有把环境温度变化的因素考虑进去，就是说，冷冻水所带走的热量与房间温度无关，这明显地不大合理。2）温度或温差控制严格地说，冷冻主机的回水温度和出水温度之差表明了冷冻水从房间带走的热量，应该作为控制依据。但由于冷冻主机得出水温度一般较为稳定，故实际上，只需根据回水温度进行控制就可以了。为了确保最高楼层具有足够的压力，在回水管上接

17、一个压力表，如果回水压力低于规定值，电动机的转速将不再下降。控制方案综合上述分析，可以改进的控制方案有两种：压差为主温度为辅的控制以压差信号为反馈信号，进行恒压差控制。而以回水温度信号作为目标信号，使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说，当房间温度较低时，使压差的目标值适当下降一些，减小冷冻泵的平均转速，提高节能效果。这样一来，既考虑到了环境温度的因素，又改善了节能效果。温度（差）为主压差为辅的控制以温度（或温差）信号为反馈信号，进行恒温度（差）控制，而以压差信号作为目标信号。就是说，当压差偏高时，说明负荷较重，应适当提高目标信号，增加冷冻泵的平均转速，确保最高楼层具有

18、足够的压力。根据大厦的空调系统、楼层高度，对于冷冻水系统我们采用全闭环温度控制。用一台变频器切换带动两台冷冻电机。具体方法是：在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时，变频器输出上限频率，水泵电机高速运转；当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率曲线工作。信号的转换温度信号的转换一般来说，由于温度较低，变化范围也不大，故温度传感器以铂电阻（Pt100）为宜，信号转换我们直接采用AL808温差PID，不但将温度信号转换0-

19、10V的标准模拟量信号，而且可以显示回水温度、进水温度、温差值使用起来很方便。节能装置控制功能：闭环全自动运行功能将转换开关置于“闭环”位，“闭环运行”指示灯亮，此时变频器的运行频率由PID自动给定，无需人工调节。 3.3主要特点：从运行情况看，进行变频节能改造后：1） 节能效果显著；2） 改善了制冷环境，提高了效率；3） 减少了制冷注机的频率启停，增长了使用寿命；4） 实现了软起动，电机起动电流大幅度下降，避免了电机启动时对电网的冲击；5） 设备运行更平稳，消除了启动和停机时的水锤效应；6） 实现了闭环全自动控制，提高了自动化水平，运行安全可靠。3.4投资大厦中央空调系统改造：投资大厦更换与

20、原品牌一致的特灵RTHG250主机一台和国产名牌水泵三台，变频控制系统为西门子或ABB设备。基于PLC的中央空调控制系统，实现计算机集中控制。加装阀门电动机构及电动阀，实行远程控制。3.5改造清单3.5.1 水泵部分改造清单水泵部分改造清单序名称规格单位数量备注1 电箱400mm×500mm 个1 700mm×800mm 个1 2 四芯屏蔽线0.5m×4 米100 3 电线35m米100 4 线槽100mm×50mm 米200 5 线管直径16 米40 6 电源转换器220VAC/24VDC 个1 7 控制仪S4K002 套1 8 二极开关C65N2PC

21、10A 个温度传感器Pt100 个4 1 接触器A95-30-11 个4 变频器ACS510-01-096A-4 台2 三极开关S1N125R10TM10lthFFC 个2 附件批1 3.5.2 冷却塔散热风机部分改造清单冷却塔散热风机材料清单序号名称规格单位数量备注1 控制器SFK002 台1 2 四芯屏蔽线0.5m×4 米100 3 温度传感器Pt100 个2 4 电箱400mm×500mm 个1 5 附件批1 第4章变频系统投资回报估算4.1 空调水泵部分4.1.1 估算参数设定（以下数据来源于调查登记表）(1).预设水泵运转最小转速N%为60%，所以水泵的轴功率不低

22、于22%；(2). 根据实测电流计算： 1套空调水泵的运行功率约为80kW；(3). 假设一个平均负荷比作预测计算。电费按1.2元/度计算。4.1.2 水泵部分节电分析月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 (1)改造前运行功率(kw) 80 8080808080808080(2)改造后运行功率(kw) 39.2 45.6 50.4 66.4 70.4 66.4 53.6 45.6 36.8(3)运行时间(h) 558 540 558 560 682 682 660 682 540(4)改造前用电44640 43200 44640 52800 54560 54560 52800

23、 54560 43200(5)改造后用电21873.6 24624 28123.2 43824 48012.8 45284.8 35376 31099.2 19872计算公式：改造前用电量=(12)（kwh） =444960（kwh）；改造后用电量=(12)（kwh） =298089.6（kwh）；年节电量比率=（改造前用电量-改造后用电量）÷改造前用电量×安全系数=（444960-298089.6）÷444960×0.88=29.05% 年节约电费=改造前用电量=(12)×年节电量比率×每小时电费 =444960×29.0

24、5%×1.2 =155113.056元4.2 冷却塔散热风机部分4.2.1 冷却塔散热风机部分节电分析月份1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 (1)改造前运行功率(kw) 25 30 35 35 5 35 35 35 30 (2)改造后运行功率(kw) 15 20 20 25 30 35 35 30 25 (3)改造后节省功率(kw) 10 10 15 10 5 0 0 5 10 (4)运行时间(h) 558 540 558 560 682 682 660 682 540 (5)改造前用电13950 16200 19530 19600 23870 0 0 23870

25、16200 (6)改造后节省用电量(kwh) 5580 5400 8370 5600 3410 0 0 3410 5400 计算公式：每月用电量（kwh）=每月运行时间（h）×运行功率（kw）原电量（人工控制）(kwh)= (12) 每月用电量（kwh）=133220 kwh 改造后节省电量(kwh)= (12) 每月节省用电量（kwh）=37170kwh 改造后节电率=改造后节省电量(kwh)÷改造后节省电量(kwh)=37170÷133220 =27.9% 年节约电费=改造后节省电量(kwh)×每小时电费=37170×1.2 =44604元

26、由 4.1和 4.2分析得出，对中央空调水泵部分及冷却塔散热风机部分节能改造后，年节约电费约为20万元。如电流、开机天数、不同季节的开机时间等，在技术方面会影响到的所有数据，因此实际情况与上述分析数据不相符时，要作相应修正。上述只是针对中央空调水泵部分以及冷却塔散热风机部分进行节能估算分析，并未计算因水泵部分及散热风机部分改造后减少主机负载的节能部分，因此中央空调系统的总体节电量会比上述两部分的节电总量要高。第5章计费标准与节能效益分配方案5.1计费标准5.1.1 计费依据1、大厦过去三年全年的电费单；2、大厦过去三年中央空调系统全年的电费单；3、大厦过去三年中央空调系统每月运行度数；4、大厦过去三年中央空调每日