ISH-1中央空调节能分析与电路设计.doc

ISH-1中央空调节能改造分析与电路设计 前言及关健词：办公室中央空调 生产车间中央空调 节能 办公室中央空调部分 一 现状简要概述： 公司ISH-1三楼办公室空调系统为局域式中央空调,以水为媒介传递能量，在原设计方案中，系统只要一开启，两大水循环系统（冷冻水系统与冷却水系统）始终处在运转状态。而实现热交换功能的压缩机是关健设备，当压缩机因温度自控处在停机状态时，就起不到热交换(制冷)作用，而此时的两大水循环系统依然处在运行当中，很显然，这是一种典型的能源浪费，尤其冷却水系统此时是百分之百的浪费。（冷冻水系统因储存的冷量，此时尚可与实内风机盘管进行热交换,故不属完全浪费）。系统示意图如下 办公室中央空调结构示意图 二 问题 我们能不能设计一种方案让两大水循环系统跟据压缩机的运转情况和对冷量的需求来自动的调节其运行情况呢？ 三 方案一 硬接线 其它系统不作改动，只让冷却水系统的运行情况跟据压缩机的运行情况而自行调节。具体情况是：当压缩机因温度到达低值而退出运行时，冷却水系统在压缩机停机5秒后自动退出运行，当压缩机因温度到达需启动的高值时，冷却水系统在压缩机前先行自动启动运行，5秒后压缩机再自动启动。(设置5秒的启动与退出的差值是跟据压缩机运行的工况要求).此方法可由两个时间继电器的交替互补逻辑功能而实现. 具体电路图：见 五 节能改造设计电路 方案二 智能控制 冷却水循环系统与冷冻水循环系统均采用PID调节取信的变频器控制，实现无极调速，由各进出水的的温差来控制循环水的流动速度，从而控制热交换的速度，以此达到各循环系统的电机转速跟据热负荷的实际需要进行实时调节。如不考虑性价比，就节能单项而言，效果肯定要优于方案一，此方式的更详细内容请参阅生产车间节能改造的方案二，下图为智能控制系统原理图. 智能控制系统原理图（方案二） 四 效能分析： 下述为方案一的效能分析，方案二请参阅生产车间中央空调的分析数据. 空调的最初设计方案一般都是按最大负荷量来进行冷量设计，而在实际运行时，综合白天晚上的情况，依深圳的气候条件，经验情况是：夏天（9个月）大约有一半的时间空调主机是非运行状态，而冬天（3个月）空闲率会达到85%以上。 一台两千瓦的电机年节能估算(本电机加联动风机为3千瓦)： 3KW╳（12小时╳9个月╳30天）+3KW╳（20小时╳3月╳30天）=15120（度） 如每度电价为RMB 1元，则每年可节省15120元RMB 五 节能改造设计电路如下： 办公室中央空调改造接线图(方案一) 生产车间中央空调部分 一 现状简要概述： 三楼B区中央空调也为局域式中央空调，共三套机组，室内供冷部分采用风压传热（无冷冻水系统），冷凝器部分为水冷方式，其运行方式与办公室中央空调雷同，即只要系统一开启，不管主机是否会启动，都处在运行状态。车间的冷却水系统比办公室的空调存在更大的能源浪费，因车间中央空调有三套机主，各为分散独立控制，而冷却水系统是统一单循环，故只要任何其中一套机组因热负荷的需要而启动，都需要冷却水系统开启。结构示意图如下： 生产车间系统结构示意图 二 问题 很显然生产车间的冷却水系统的设计一定是按照最大负荷来设计的（即三套机组同开的情况），并留有一定的余量，而我们能不能在主机没一台启动的情况下停机，或者当只有一台/两台启动时能跟据热负荷的需要自动调节流量，以达到节能的目的呢？ 三 方案一：硬接线方式 同办公室中央空调方案一，采有硬接线方式，当主机都停时，冷却水系统退出运行。在电路上由两个时间继电器来互补交替逻辑控制而实现。其电路图可参见办公室中央空调方案一的中设计电路。 方案二：智能控制方式 采用智能控制，由PLC控制器通过温度模块和温度传感器将主机管道的回水温度与出水温度读入控制器内存，并计算出温度差；跟据温差来进行数模转换，经数模转换模块来输出模拟值，以控制变频器的转速，调节出水的流量，达到热交换自控的目的，温差大，说明温度高，热负荷大，应提高转速，加快冷却水循环速度和流量，加快热交换的速度，反之则减少速度与流量，以节约电能. 此方案的另一个好处是可以实现冷却水系统中原一备一用状态的电机，可以实现每24小时自动互转一次。 电路图：见 五 节能改造设计电路 四 效能分析（以方案二为依据） 跟据流体力学的相关知识，泵是一种平方转矩负载，泵的流量与转速成正比，扬程与转速成的2次方成正比，轴功率与转速的3次方成正比。即 Q/Q1=n/n1 H/H1=(n/n1)2 P/P1=(n/n1)3 当两台主机运行时，所需流量是原流量的2/3，也即转速只需原来的2/3，则 P/P1=(n/n1)3 = (2/3)3 =29.6% 此时只需原电能的不到30%，可观吧 当一台主机运行时，所以流量是原流量