談變頻離心機(jī)組在工程實(shí)例中的應(yīng)用

田 暉

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

談變頻離心機(jī)組在工程實(shí)例中的應(yīng)用

田 暉

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

結(jié)合工程實(shí)例，闡述了定頻離心式冷水機(jī)組和變頻離心式冷水機(jī)組在工程中的運(yùn)行情況，對(duì)離心機(jī)組選型、運(yùn)行狀態(tài)控制、成本分析進(jìn)行了詳細(xì)論述。

變頻離心機(jī)組,節(jié)能,空調(diào)運(yùn)行策略

隨著工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，節(jié)約資源成為我國(guó)的基本國(guó)策，也是我們落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和效益、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的根本要求。資源環(huán)境約束與經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的矛盾,已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。空調(diào)系統(tǒng)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣,節(jié)能效果也非常顯著。近年來(lái)變頻離心式冷水機(jī)組在一些項(xiàng)目中出現(xiàn)，成為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一個(gè)亮點(diǎn)。筆者根據(jù)工程實(shí)例，介紹變頻離心式冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)應(yīng)用情況，以資探討。

1 項(xiàng)目概況

1)本項(xiàng)目位于山西省太原市，為某綜合醫(yī)院遷建工程項(xiàng)目。

2)本工程總建筑面積50 170.62 m2，其中地上建筑面積37 437.37 m2，地下建筑面積12 733.25 m2。

3)本工程地上為5層，地下為2層，建筑高度24.7 m。院區(qū)內(nèi)主要設(shè)置急診部、門(mén)診部、住院部、醫(yī)技部等。

2 項(xiàng)目所在地氣象氣候條件

太原市位于山西省中北部，東經(jīng)112°33′，北緯37°47′，屬于北暖溫帶重半干旱氣候，冬季寒冷少雪，夏季較熱多雨。

其主要?dú)庀笾笜?biāo)如下：

冬季采暖室外計(jì)算溫度：-11 ℃。

冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：-5.5 ℃。

冬季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度：-12.8 ℃。

夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：27.8 ℃。

夏季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度：31.5 ℃。

當(dāng)?shù)叵募敬髿鈮毫Γ?1.98 kPa。

夏季空調(diào)調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度：23.8 ℃。

當(dāng)?shù)囟敬髿鈮毫Γ?3.35 kPa。

3 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

4 冷熱源

本項(xiàng)目總冷負(fù)荷為3 725 kW，空調(diào)面積冷負(fù)荷指標(biāo)為93.1 W/m2；總熱負(fù)荷為4 529 kW，建筑面積熱負(fù)荷指標(biāo)為113.2 W/m2；手術(shù)區(qū)等有凈化要求的房間采用獨(dú)立的冷熱源。

5 空調(diào)系統(tǒng)冷源方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 冷熱源設(shè)計(jì)

冷源：方案一為兩臺(tái)普通離心式冷水機(jī)組(2 000 kW)+變頻循環(huán)水泵兩用一備。方案二為一臺(tái)普通離心式冷水機(jī)組(2 000 kW)，一臺(tái)高效直流變頻離心式冷水機(jī)組(1 934 kW)+變頻循環(huán)水泵兩用一備。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù) ℃

熱源：由地下1層燃?xì)?油)鍋爐提供80 ℃～55 ℃的低溫?zé)崴?jīng)地下1層換熱站換熱后供應(yīng)，供回水溫度為60 ℃～50 ℃。

5.2 離心式冷水機(jī)組運(yùn)行策略

1)運(yùn)行方案。

方案一：冷凍水系統(tǒng)供回水管設(shè)壓差旁通閥，變頻冷凍水泵變流量運(yùn)行，冷凍水泵定流量運(yùn)行，與冷水機(jī)組一對(duì)一匹配。

方案二：冷源采用一臺(tái)普通離心式冷水機(jī)組和一臺(tái)高效直流變頻離心式冷水機(jī)搭配運(yùn)行。高效直流變頻離心式冷水機(jī)平時(shí)使用，普通離心機(jī)組作為調(diào)峰時(shí)使用。高效直流變頻離心式冷水機(jī)采用“全工況”設(shè)計(jì)方法：常規(guī)變頻離心機(jī)采用變轉(zhuǎn)速+導(dǎo)葉聯(lián)合進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)，在50%～60%負(fù)荷時(shí)，就開(kāi)始關(guān)小導(dǎo)葉，降低部分負(fù)荷以下機(jī)組效率；高效直流變頻離心式冷水機(jī)組在10%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)，通過(guò)變轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)，從而減少導(dǎo)葉節(jié)流損失，提高機(jī)組全工況性能，較普通離心機(jī)組節(jié)能40%以上。

2)冷水機(jī)組運(yùn)行控制策略。

因?yàn)楦咝ё冾l離心機(jī)組可實(shí)現(xiàn)10%～100%的負(fù)荷工況，25%～50%負(fù)荷工況時(shí)，運(yùn)行高效變頻離心機(jī)組，75%～100%負(fù)荷工況時(shí)，高效變頻離心機(jī)組和普通離心機(jī)組同時(shí)運(yùn)行。

制冷工況時(shí)，高效變頻離心機(jī)組優(yōu)先普通離心機(jī)組使用，當(dāng)無(wú)法滿足用戶負(fù)荷時(shí)，供回水管之間的旁通管壓差低于用戶壓差時(shí)，開(kāi)啟普通離心機(jī)組。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于用戶負(fù)荷時(shí)，壓差旁通閥流量調(diào)節(jié)到高效變頻離心機(jī)組允許最小流量時(shí)，關(guān)閉普通離心機(jī)組。

當(dāng)供回水管之間的旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，變頻水泵根據(jù)壓差信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，直至變頻下限。變頻水泵的下限流量不小于變頻離心機(jī)組允許最小流量。

當(dāng)供回水管之間的旁通閥處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，變頻水泵無(wú)動(dòng)作，直至旁通閥至關(guān)閉位置，再進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

3)冷源系統(tǒng)控制要求說(shuō)明。

冷水機(jī)組自身裝備有安全保護(hù)和能量自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制器，對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),運(yùn)行參數(shù)及故障狀態(tài)的監(jiān)視與運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定都通過(guò)自控系統(tǒng)與機(jī)組控制器之間的通信接口來(lái)完成。

根據(jù)冷源系統(tǒng)總負(fù)荷量(一次供回水溫差×總流量)進(jìn)行冷源機(jī)組臺(tái)數(shù)控制。自動(dòng)控制的要求是實(shí)現(xiàn)投運(yùn)機(jī)組臺(tái)數(shù)與負(fù)荷相匹配；機(jī)組最優(yōu)啟停時(shí)間控制,平均分配設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。使設(shè)備進(jìn)行交換運(yùn)行(即啟動(dòng)停止時(shí)間最長(zhǎng)的優(yōu)先，停止時(shí)啟動(dòng)最長(zhǎng)的優(yōu)先),均衡各主機(jī)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)各季節(jié)的優(yōu)先使用設(shè)備(基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備)進(jìn)行指定，在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換。

表2 普通離心機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用

冷水機(jī)組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻塔進(jìn)水閥實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖與聯(lián)動(dòng),備用設(shè)備能自動(dòng)切換投運(yùn)。冷水機(jī)組,冷凍泵,冷卻泵,冷卻塔連鎖要求:開(kāi)機(jī)時(shí),壓差調(diào)節(jié)通電→冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水電動(dòng)閥門(mén)→冷卻泵啟動(dòng)指示→冷凍水電動(dòng)閥門(mén)→冷凍泵啟動(dòng)→冷凍水水流開(kāi)關(guān)信號(hào)指示→監(jiān)視水流狀態(tài)→關(guān)機(jī)時(shí),順序相反,當(dāng)主機(jī)停止后,應(yīng)延遲15 min再停冷凍水泵，冷卻塔風(fēng)機(jī)需設(shè)就地啟停裝置,并在制冷機(jī)房控制室設(shè)集中聯(lián)運(yùn)和手動(dòng)啟停顯示裝置,一旦停機(jī),不能立即啟動(dòng),以保證安全。

中央監(jiān)控對(duì)系統(tǒng)中各溫度值,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和報(bào)警以及各動(dòng)力設(shè)備的啟停。

5.3 離心機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用

1)方案一運(yùn)行費(fèi)用。

采用普通離心機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表2。

2)方案二運(yùn)行費(fèi)用。

采用高效變頻離心機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用如表3所示。

表3 高效變頻離心機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用

表2與表3運(yùn)行費(fèi)用比較：冷水機(jī)組采用變頻控制后每年節(jié)省費(fèi)用27.36-19.43=7.93萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)綜合醫(yī)院工作特點(diǎn)，冷源采用高效變頻離心機(jī)組和普通離心機(jī)組結(jié)合使用，滿足不同負(fù)荷工況時(shí)機(jī)組運(yùn)行的高效節(jié)能。通過(guò)冷水機(jī)組的能量調(diào)節(jié)、臺(tái)數(shù)控制及冷凍水泵的變頻控制，既保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行，又節(jié)約能源,更好的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)節(jié)能的要求。為今后變頻冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、推廣應(yīng)用、運(yùn)行管理提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.

Applicationoffrequencyconversioncentrifugalunitinengineeringexample

TianHui

(TaiyuanInstituteofArchitecturalDesignandResearch,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering example, expounds the fixed frequency centrifugal chillers and variable frequency centrifugal chillers operate in engineering, the centrifugal unit selection, operation control and cost analysis are discussed in detail.

variable frequency centrifugal unit, energy saving, operation strategy of air conditioning

2017-10-09

田 暉(1985- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0132-02

TU831.3

A