冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

1、冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)眾所周知冷凍水系統(tǒng)向來是耗能大戶，特別是具有凈化空調(diào)環(huán)境的工廠，其冷凍站耗能占全廠用電量13以上，人們一直以來都很重視它的節(jié)能問題。這里針對(duì)電制冷的系統(tǒng)簡(jiǎn)單從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行介紹。冷凍水的解決方案制定對(duì)系統(tǒng)耗能影響很大，比如是定流量還是變流量系統(tǒng)?，F(xiàn)在的研究偏向使用一次泵變流量系統(tǒng)，不僅考慮節(jié)能同時(shí)兼顧初投資。采用一次泵變流量系統(tǒng)，在水泵變流量范圍內(nèi)就可以直接與用戶側(cè)的流量相匹配，在流量變化范圍內(nèi)沒有旁通量，這就意味著沒

2、有多余的能耗（冷水機(jī)組必須有相應(yīng)負(fù)荷運(yùn)行能力，同時(shí)對(duì)流量的反應(yīng)足夠快）。采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量，節(jié)電率為20％～50％。另外冷水機(jī)組冷凍水供水溫度和溫差，冷卻水供水溫度和溫差對(duì)冷水機(jī)組的制冷系數(shù)及水泵能耗產(chǎn)生直接的影響。提高冷凍水供水溫度和降低冷卻水溫度都可以提高制冷系數(shù)，而增大供回水溫差可相應(yīng)降低水泵能耗。在負(fù)荷端允許時(shí)，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)提高冷凍水溫設(shè)定值將會(huì)顯著地降低電能消耗。大溫差小流量（低流量系統(tǒng)）不僅在滿負(fù)荷下節(jié)能，在部分

3、負(fù)荷下的節(jié)能趨勢(shì)與滿負(fù)荷相似，但節(jié)能效果更為顯著，且可相應(yīng)降低初投資。因此在滿足用戶使用要求的前提下，確定合理的參數(shù)對(duì)節(jié)能很有利。設(shè)備選型方面通常大的電制冷冷凍水系統(tǒng)都是采用水冷冷水機(jī)組加冷卻塔的組合。在此系統(tǒng)中冷水機(jī)組是節(jié)能的重點(diǎn)，一般它要占系統(tǒng)總能耗的60%，而水泵和冷卻塔各占25%及15%。因此冷水機(jī)組的選擇非常關(guān)鍵，選用高效節(jié)能冷水機(jī)組，單位制冷量能耗低的產(chǎn)品。在選用冷凍機(jī)時(shí)應(yīng)考慮一次投資和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行費(fèi)的綜合分析，一般性能系數(shù)高的

4、設(shè)備一次性投資大，但運(yùn)行費(fèi)用低。如全年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的制冷系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用高應(yīng)選較高性能系數(shù)的設(shè)備。在一個(gè)大系統(tǒng)中選擇單機(jī)制冷量時(shí)還應(yīng)考慮用戶的最小冷負(fù)荷應(yīng)大于所選制冷機(jī)的最小冷負(fù)荷極限。有時(shí)因?yàn)檫@個(gè)原因在同一個(gè)系統(tǒng)中會(huì)采用兩種機(jī)組，以求達(dá)到大范圍的安全、高效運(yùn)行。在相同情況下，應(yīng)選用噪聲低、初投資小、維護(hù)檢修方便的機(jī)組。各種型號(hào)的制冷機(jī)組均有與之相適應(yīng)的制冷負(fù)荷、供冷參數(shù)和不同的使用條件，因此根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)機(jī)組。水冷冷水機(jī)組現(xiàn)今常采用

5、螺桿式和離心式機(jī)組，離心式機(jī)組與螺桿式機(jī)組相比具有單機(jī)制冷量大，機(jī)械磨損小，機(jī)房占地面積小等特點(diǎn)。且其單機(jī)制冷量越大，單位制冷量的能耗越低，所以在工程中盡可能選用單機(jī)制冷量大的機(jī)組。如果在缺水地區(qū)可采用風(fēng)冷冷水機(jī)組，但能耗相應(yīng)較高。其次是水泵，水泵產(chǎn)品以國(guó)產(chǎn)設(shè)備為主，如果業(yè)主有較高要求可選用進(jìn)口泵，一般開一臺(tái)機(jī)組條件時(shí)，就關(guān)閉一臺(tái)。當(dāng)然在幾臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)機(jī)組的輸出功率要根據(jù)實(shí)際情況確定。盡量使機(jī)組在最佳效率點(diǎn)附近運(yùn)行節(jié)能效果明顯

6、。機(jī)組與冷卻塔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先要計(jì)算出機(jī)組和冷卻塔的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)（即最佳冷卻水供水溫度）。實(shí)際上冷卻水的最佳溫度取決于很多參數(shù)，如冷卻負(fù)荷、空氣的濕球溫度、各設(shè)備的參數(shù)等。為將冷卻水溫度方便的調(diào)節(jié)至最優(yōu)點(diǎn)，冷卻塔須采用雙速風(fēng)機(jī)或VFD。最為重要的是應(yīng)該通過智能控制系統(tǒng)將冷卻塔與整個(gè)系統(tǒng)緊密結(jié)合。例如某系統(tǒng)中一臺(tái)1550冷噸的離心式冷水機(jī)組在室外濕球溫度18℃時(shí)的滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的冷卻水最佳溫度為24℃。在機(jī)組載荷1160冷噸時(shí)，濕球溫度14℃

7、的條件下，冷卻水最佳溫度為21℃。而當(dāng)機(jī)組在730冷噸，濕球溫度在12℃時(shí)，冷卻水最佳溫度為18℃?，F(xiàn)在有的冷凍機(jī)生產(chǎn)商已得出了某些型號(hào)機(jī)組的冷卻水最佳溫度方程式，有了它確定冷卻水最佳溫度成為可能。其次，冷卻塔供水溫度控制也很重要。我們主要討論多臺(tái)塔并聯(lián)的情況，滿載時(shí)沒有討論的必要，當(dāng)系統(tǒng)在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，比如兩臺(tái)主機(jī)和兩臺(tái)冷卻塔，當(dāng)只有一臺(tái)冷水機(jī)組滿載運(yùn)行時(shí)，我們是運(yùn)行一臺(tái)還是兩臺(tái)冷卻塔。對(duì)變頻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算可知運(yùn)行兩臺(tái)冷卻塔的能耗只

8、有運(yùn)行一臺(tái)能耗的25%。對(duì)雙速風(fēng)機(jī)來說也有相應(yīng)的增載和減載的控制順序，同樣有較好的節(jié)能效果。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示冷凍水系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行所占比例較低，大部分是在部分負(fù)荷下運(yùn)行。因此提高部分負(fù)荷下的效率也是節(jié)能的關(guān)鍵，如何使系統(tǒng)適應(yīng)負(fù)荷的變化對(duì)自控系統(tǒng)提出較高要求。優(yōu)秀的控制系統(tǒng)要達(dá)到快、準(zhǔn)、穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)。在負(fù)荷不斷變化的情況下，及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，快速達(dá)到新的平衡且精度高、超調(diào)小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好?？偟膩碚f如何調(diào)節(jié)一個(gè)大系統(tǒng)中輸出功率的分配相當(dāng)重要，

9、應(yīng)盡量使每臺(tái)機(jī)組在最佳效率點(diǎn)附近運(yùn)行。如果涉及到臺(tái)數(shù)控制，應(yīng)避開單臺(tái)機(jī)組的不安全或低效率運(yùn)行區(qū)，且防止機(jī)組的頻繁啟停。要做到這些，系統(tǒng)需要反應(yīng)靈敏、及時(shí)的測(cè)量環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的負(fù)荷估算環(huán)節(jié)，正確的控制方案，合理的調(diào)節(jié)參數(shù)。測(cè)量環(huán)節(jié)應(yīng)安裝在主要使用點(diǎn)附近，盡量真實(shí)的反映負(fù)荷的變化。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況對(duì)負(fù)荷變化的特點(diǎn)進(jìn)行分析，如果系統(tǒng)帶有負(fù)荷估算環(huán)節(jié)要使兩者盡量吻合。至于調(diào)節(jié)參數(shù)一般采用工程整定的方法獲得，應(yīng)盡量獲取與系統(tǒng)最匹配的調(diào)節(jié)參數(shù)。特別是