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中央空調系統變頻節能改造方案

發布時間： 2012-04-11　　點擊次數： 13594次

一、中國社會科學院中央空調系統設備概況

1．冷卻水循環泵：

電機功率	45KW
電機數量	2
實際運行臺數	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
電機數量	2
實際運行臺數	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、系統能耗狀況及節能原理簡述

中央空調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，系統各部分運行在非滿載額定狀態。傳統的中央空調水、風系統均采用調節閥門或風門開度的方式來調節水量和風量，這種調節方式的缺點不僅是消耗大量能量，而且調節品質難以達到理想狀態而導致空調的舒適度不良。對于風機、水泵等變轉矩負載而言，電機的輸入軸功率與其轉速的三次方成正比，故轉速的變化可使功率大幅度下降。由于水泵電機轉速的降低，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，節能前景十分可觀。

應用交流變頻技術通過對中央空調的采暖熱水泵、冷凍水/冷卻水水泵等進行控制調節，從而使空調各子系統風量、水流量等負荷參數按負荷情況得到適時調節，不但能改善系統的調節品質，達到閥門、風門調節、變極調速等落后調節方式所不能相比的調節性能，改善空調的舒適性；更能達到節約大量電能，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”智能環保節電系統，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．冷卻水循環泵：

安裝45kW智能變頻控制系統一套，對兩臺冷卻水泵進行控制。系統內配備一套電機驅動裝置，可以手動選擇切換驅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，用戶根據熱負荷的需要決定投入水泵的臺數。系統采用回水溫度反饋變換自動控制電機的轉速，隨時監控回水溫度的變化，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，以達到節能的目的

2．冷凍水泵：

安裝37kW智能變頻控制系統一套，對兩臺冷凍水泵進行控制。系統內配備一套電機驅動裝置，可以手動選擇切換驅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，用戶根據熱負荷的需要決定投入水泵的臺數。系統采用回水溫度反饋變換自動控制電機的轉速，隨時監控回水溫度的變化，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，以達到節能的目的。

四．原系統能耗狀況及節能收益分析

系統能耗狀況及節能情況見下表：

名稱	電機總功率（kW）	智能節電系統數量	運行時間（時）	消耗電量（kWh）	消耗電費（元）	25% 節電率（元）	78% 節電率（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.上表的數據是按照安裝節能控制器的臺數以及每套系統控制的實際使用電機數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（根據客戶提供的數據計算，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”產品節電率在25%--78%之間，節電率以此為依據計算。

由以上數據可知，所有水泵機組每年消耗的電費約為10.3萬元，可節約電費在2.5萬—8萬元之間，節能效果明顯，經濟效益可觀。

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

注：1. 每年節約電費和投資回收時間按平均節電率50%計算。

2. “綠源”節能產品zui低使用時間為87600小時

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

六．本系統的顯著特點

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（可編程序控制器）,根據水泵組和外界溫度、室內溫度需要的變化對系統循環狀況自動進行動態調整，改變了常規依靠人工控制模式，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”控制原理確保節能效果在25%-78%（根據系統工況）；

3.實現軟啟動，根據末端制冷（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，保留了原控制系統模式，當節能裝置需要檢修時，方便地切換到原控制系統運行模式。

6.使系統循環水的熱交換達到zui大，從而達到整個系統*化。

七．《綠源》- LY技術特性

綠源智能控制系統，風機和泵類變轉矩控制專家LVYUAN ，它按照要求設計，并使用內部功能互聯（BiCo）技術，具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現以下功能：多泵切換、旁路功能、節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，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響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點 v/f控制；

內置PID控制器，采用模糊控制理論，自動控制電動機轉速；

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；

靈活的斜坡函數發生器，可選平滑功能；

三組參數切換功能：電機數據切換，命令數據切換。

3、風機和泵類功能：

多泵切換；

手動/自動切換節能方式。

4、保護功能：

過載能力為140％額定負載電流，持續時間3秒和110％額定負載電流，持續時間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）基于對相關專業技術知識的深入了解的、基于豐富的工程實踐經驗的高水平系統設計；先進的控制算法和的軟件編程/組態實現等等，使我們集成的裝置為電氣傳動設備的控制和節能，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試過程中的全面質量管理和精心施工，保障了出廠設備的高品質。

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。觸摸屏代替了傳統制柜盤面上的按鈕、開關、指示燈、數顯儀表，人機交互部件。與傳統方式相比，在成本增加不多的情況下，具有顯示/操作內容更豐富多樣，工作更可靠，接線大為簡潔，組態和修改更靈活方便，外表更美觀等等優點。

九．質量保證

1、保證全年平均節電率不低于25%；

2、保證不影響或損壞原來系統及設備正常運行；

3、免費保修一年，設備正常使用87600小時以上。

社科院中央空調計算機監控系統方案

1. 計算機監控部分技術說明

1）遵照業主方的要求，為方便值班操作人員在遠離現場的場所，也能監視和操作空調水循環系統的幾臺變頻調速裝置，特設計構建一獨立的計算機監控系統。

2）系統的硬件軟件配置按2臺變頻節能控制裝置考慮。

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

4）從自動控制的角度考慮，該系統由上層監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。考慮到上位機操作系統的可靠性問題，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線連接，通信協議為西門子PPI。在STEP7 Micro/WIN32軟件支持下編程，實現9.6 ~ 187.5K波特率的數據交換。

6）上位機的監控組態擬采用國產工控軟件“三維力控”來做。監控及管理功能有工藝流程畫面、系統運行數據總覽、設備狀態顯示、故障報警、PID回路畫面、生產報表等，可滿足用戶的各項控制要求。

2. 關于設備選型

1）在計算機監控系統的設備選型上，我們為用戶準備了兩種待選方案。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，用戶可根據需求和條件等情況決定選擇和取舍。

3.計算機監控部分的工程報價

配置方案1：總價58380元

配置方案2：總價68380元

4. 變頻節能部分加計算機監控部分的工程報價

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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中央空調系統變頻節能改造方案