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中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案

發(fā)布時間： 2012-04-11　　點擊次數(shù)： 13052次

一、中國社會科學院中央空調(diào)系統(tǒng)設備概況

1．冷卻水循環(huán)泵：

電機功率	45KW
電機數(shù)量	2
實際運行臺數(shù)	1
啟動形式	自耦降壓啟動
年實際運行時間	夏季5～9月每天運行12小時全年：1800小時/年

2．冷凍水泵：

電機功率	37KW
電機數(shù)量	2
實際運行臺數(shù)	1
啟動形式	自耦降壓啟動
年實際運行時間	夏季5～9月每天運行12小時全年：1800小時/年

二、系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能原理簡述

中央空調(diào)機組是以滿足使用場所的zui大冷熱量來進行設計的，而在實際應用中絕大多數(shù)用戶在使用時，冷熱負荷是變化的，一般與zui大設計供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)各部分運行在非滿載額定狀態(tài)。傳統(tǒng)的中央空調(diào)水、風系統(tǒng)均采用調(diào)節(jié)閥門或風門開度的方式來調(diào)節(jié)水量和風量，這種調(diào)節(jié)方式的缺點不僅是消耗大量能量，而且調(diào)節(jié)品質(zhì)難以達到理想狀態(tài)而導致空調(diào)的舒適度不良。對于風機、水泵等變轉(zhuǎn)矩負載而言，電機的輸入軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比，故轉(zhuǎn)速的變化可使功率大幅度下降。由于水泵電機轉(zhuǎn)速的降低，必然引起管路流量的減小，然而，水泵的耗電量減少要比流量減少更快，若水泵轉(zhuǎn)速降低50%，水泵流量也減少50%，而水泵的耗電量則減少80%左右，節(jié)能前景十分可觀。

應用交流變頻技術通過對中央空調(diào)的采暖熱水泵、冷凍水/冷卻水水泵等進行控制調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風量、水流量等負荷參數(shù)按負荷情況得到適時調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達到閥門、風門調(diào)節(jié)、變極調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能，改善空調(diào)的舒適性；更能達到節(jié)約大量電能，降低設備運行噪聲，延長設備使用壽命、減輕設備維護工作量及費用的理想運行效果。

三．改造方案簡述

針對以上情況，我公司建議貴單位安裝“綠源”智能環(huán)保節(jié)電系統(tǒng)，在保障安全、舒適的前提下，既解決目前的能源浪費問題，又能延長設備的使用壽命。

我公司為您提供如下解決方案：

1．冷卻水循環(huán)泵：

安裝45kW智能變頻控制系統(tǒng)一套，對兩臺冷卻水泵進行控制。系統(tǒng)內(nèi)配備一套電機驅(qū)動裝置，可以手動選擇切換驅(qū)動兩臺水泵輪流運行，保證每臺水泵有相同的磨損周期，同時也避免了只開一臺水泵造成的另一臺設備腐蝕問題，用戶根據(jù)熱負荷的需要決定投入水泵的臺數(shù)。系統(tǒng)采用回水溫度反饋變換自動控制電機的轉(zhuǎn)速，隨時監(jiān)控回水溫度的變化，zui大限度的保證水溫的恒定，同時zui大限度的保證能源的合理使用，以達到節(jié)能的目的

2．冷凍水泵：

安裝37kW智能變頻控制系統(tǒng)一套，對兩臺冷凍水泵進行控制。系統(tǒng)內(nèi)配備一套電機驅(qū)動裝置，可以手動選擇切換驅(qū)動兩臺水泵輪流運行，保證每臺水泵有相同的磨損周期，同時也避免了只開一臺水泵造成的另一臺設備腐蝕問題，用戶根據(jù)熱負荷的需要決定投入水泵的臺數(shù)。系統(tǒng)采用回水溫度反饋變換自動控制電機的轉(zhuǎn)速，隨時監(jiān)控回水溫度的變化，zui大限度的保證水溫的恒定，同時zui大限度的保證能源的合理使用，以達到節(jié)能的目的。

四．原系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能收益分析

系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能情況見下表：

名稱	電機總功率（kW）	智能節(jié)電系統(tǒng)數(shù)量	運行時間（時）	消耗電量（kWh）	消耗電費（元）	25% 節(jié) 電率（元）	78% 節(jié) 電率（元）
冷卻水泵	45	1	1800	81000	56,700	14,175	44,226
冷凍水泵	37	1	1800	66600	46,620	11,655	36,363.6
合計	82	2	3600	147600	103,320	25,830	80,589

1.上表的數(shù)據(jù)是按照安裝節(jié)能控制器的臺數(shù)以及每套系統(tǒng)控制的實際使用電機數(shù)量的總負荷功率計算的。

2. 運行時間為實際使用的每臺電機每年總的運行時間，單位為小時（根據(jù)客戶提供的數(shù)據(jù)計算，具體可參見設備概況表）。

3. 消耗電量 = 電機總功率 * 運行時間

4．消耗電費 = 消耗電量 * 0.70元/kWh（客戶提供的平均電費為 0.70元/kWh）。

5.“綠源”產(chǎn)品節(jié)電率在25%--78%之間，節(jié)電率以此為依據(jù)計算。

由以上數(shù)據(jù)可知，所有水泵機組每年消耗的電費約為10.3萬元，可節(jié)約電費在2.5萬—8萬元之間，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟效益可觀。

五．設備投資及投資回收效率分析

設備投資明細表：

名稱	售價（元/kWh）	數(shù)量	功率（kW）	金額（元）
冷卻水泵	2580	1	45	116，100
冷卻水泵	2580	1	37	95，460
合計	2580	2	82	211,560

注：

1）設備售價為2580元/kWh。

2）所有改造共需安裝2套變頻節(jié)能設備。

3）彩色觸摸屏2臺15600元。

4）電機過熱保護裝置50000元。

投資回收效率明細表

設備總投資（元）	每年可節(jié)約電費（元）	投資回收時間（小時）	運行87600小時節(jié)約的電費
277，160	50,000	約7300小時	約125—392萬元

注：1. 每年節(jié)約電費和投資回收時間按平均節(jié)電率50%計算。

2. “綠源”節(jié)能產(chǎn)品zui低使用時間為87600小時

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算，貴單位中央空調(diào)安裝“綠源”智能節(jié)電系統(tǒng)后，每年平均節(jié)約的電費約為5萬元，設備投資（277,160元）約用7300小時即可收回（50%節(jié)電率），在設備的正常使用期內(nèi)共可節(jié)約電費125—392萬元之間（25%--78%節(jié)電率）。

六．本系統(tǒng)的顯著特點

1.采用先進的《綠源2.0》高精度控制軟件、《綠源LY-2》固化芯片和PID控制系統(tǒng)（可編程序控制器）,根據(jù)水泵組和外界溫度、室內(nèi)溫度需要的變化對系統(tǒng)循環(huán)狀況自動進行動態(tài)調(diào)整，改變了常規(guī)依靠人工控制模式，從而大大減輕操作者的勞動強度和提高了節(jié)能效果；

2.采用溫度變送反饋設計,通過PLC編程和“模糊邏輯”控制原理確保節(jié)能效果在25%-78%（根據(jù)系統(tǒng)工況）；

3.實現(xiàn)軟啟動，根據(jù)末端制冷（采暖）需要,指令電動機自動運行,啟動電流小于滿載電流（一般的啟動電流是正常使用下電流的5—7倍）,從而減小了對電網(wǎng)的沖擊；

4.改變電機滿負荷工作狀況,降低噪聲,減少設備故障和磨損,從而延長設備的使用壽命；

5.方便的工、變旋鈕切換，保留了原控制系統(tǒng)模式，當節(jié)能裝置需要檢修時，方便地切換到原控制系統(tǒng)運行模式。

6.使系統(tǒng)循環(huán)水的熱交換達到zui大，從而達到整個系統(tǒng)*化。

七．《綠源》- LY技術特性

綠源智能控制系統(tǒng)，風機和泵類變轉(zhuǎn)矩控制專家LVYUAN ，它按照要求設計，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術，具有高度可靠性和靈活性?？刂栖浖梢詫崿F(xiàn)以下功能：多泵切換、旁路功能、節(jié)能運行方式以及溫度、壓力、流量的自動化控制等。

1、主要特征：

380V-420V±10%，三相，交流；

風機和泵類變轉(zhuǎn)矩負載；

牢固的EMC（電磁兼容性）設計；

控制信號的快速響應；

傳動平穩(wěn)，輕松無憂。

2、控制功能：

5.7”彩色液晶，分辨率320 x 240，250 個變量，50幅畫面。

線性v/f控制，并帶有增強電機動態(tài)響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點 v/f控制；

內(nèi)置PID控制器，采用模糊控制理論，自動控制電動機轉(zhuǎn)速；

快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘；

可編程控制；

采用BiCo技術，實現(xiàn)I/O端口自由連接；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，可選平滑功能；

三組參數(shù)切換功能：電機數(shù)據(jù)切換，命令數(shù)據(jù)切換。

3、風機和泵類功能：

多泵切換；

手動/自動切換節(jié)能方式。

4、保護功能：

過載能力為140％額定負載電流，持續(xù)時間3秒和110％額定負載電流，持續(xù)時間60秒；

過電壓、欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護，短路保護；

I2t電動機過熱保護； PTC/KTY電機保護。

八．裝置技術特點

1）變頻器、核心控制設備和主要低壓電器均選用進口設備，以其優(yōu)異的軟/硬件性能/功能，為裝置的技術先進性和工作可靠性提供了基本保證。

2）基于對相關專業(yè)技術知識的深入了解的、基于豐富的工程實踐經(jīng)驗的高水平系統(tǒng)設計；先進的控制算法和的軟件編程/組態(tài)實現(xiàn)等等，使我們集成的裝置為電氣傳動設備的控制和節(jié)能，提供了比其他廠家同類裝置更出色、更通用的解決方案。

3）裝置加工制作和安裝調(diào)試過程中的全面質(zhì)量管理和精心施工，保障了出廠設備的高品質(zhì)。

4）完善的自動診斷/保護功能，使設備運行使用的安全性更有保障。

5）本裝置的人機界面（所謂HMI）采用觸摸屏。觸摸屏代替了傳統(tǒng)制柜盤面上的按鈕、開關、指示燈、數(shù)顯儀表，人機交互部件。與傳統(tǒng)方式相比，在成本增加不多的情況下，具有顯示/操作內(nèi)容更豐富多樣，工作更可靠，接線大為簡潔，組態(tài)和修改更靈活方便，外表更美觀等等優(yōu)點。

九．質(zhì)量保證

1、保證全年平均節(jié)電率不低于25%；

2、保證不影響或損壞原來系統(tǒng)及設備正常運行；

3、免費保修一年，設備正常使用87600小時以上。

社科院中央空調(diào)計算機監(jiān)控系統(tǒng)方案

1. 計算機監(jiān)控部分技術說明

1）遵照業(yè)主方的要求，為方便值班操作人員在遠離現(xiàn)場的場所，也能監(jiān)視和操作空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的幾臺變頻調(diào)速裝置，特設計構(gòu)建一獨立的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

2）系統(tǒng)的硬件軟件配置按2臺變頻節(jié)能控制裝置考慮。

3）此系統(tǒng)在功能方面應是一SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成參見所附系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖。

4）從自動控制的角度考慮，該系統(tǒng)由上層監(jiān)控計算機部分和下層各PLC控制站、觸摸屏HMI、以及變頻器組成?？紤]到上位機操作系統(tǒng)的可靠性問題，控制裝置各自的觸摸屏人機界面是*的。各PLC站的人機界面采用西門子的彩色液晶觸摸屏或單色觸摸屏。

5）上下層之間物理上采用屏蔽雙絞網(wǎng)線連接，通信協(xié)議為西門子PPI。在STEP7 Micro/WIN32軟件支持下編程，實現(xiàn)9.6 ~ 187.5K波特率的數(shù)據(jù)交換。

6）上位機的監(jiān)控組態(tài)擬采用國產(chǎn)工控軟件“三維力控”來做。監(jiān)控及管理功能有工藝流程畫面、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)總覽、設備狀態(tài)顯示、故障報警、PID回路畫面、生產(chǎn)報表等，可滿足用戶的各項控制要求。

2. 關于設備選型

1）在計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設備選型上，我們?yōu)橛脩魷蕚淞藘煞N待選方案。一種配置較一般（配置方案1），另一種配置較（配置方案2）。

2）兩種配置的具體設備選型，參見本方案正文所附計算機部分的設備明細表。

3）兩種方案的成本有所不同，用戶可根據(jù)需求和條件等情況決定選擇和取舍。

3.計算機監(jiān)控部分的工程報價

配置方案1：總價58380元

配置方案2：總價68380元

4. 變頻節(jié)能部分加計算機監(jiān)控部分的工程報價

配置方案1：總價= （277160+ 58380 ） = 335540 元

配置方案2：總價= （277160 + 68380 ） = 345540元

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中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案